Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1. Биологические процессы трансформации органических соединений в воде водохранилищ.. 10-21
2. Ассимиляция С02 микроорганизмами и ее использование как показателя их активности.... 21-26
ГЛАВА II МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Физико-географический очерк Усть-Илимского водохранилища 27-34
2. Материалы и методы исследования 34-41
ГЛАВА III. МИКРОБИАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВОДАХ ВЕРХНЕГО УЧАСТКА ВОДОХРАНИЛИЩА
1. Гидрологические особенности района 42-43
2. Гидробиологические характеристики речного участка водохранилища
а) общая численность микроорганизмов 43-4У
б) численность и распределение гетеротрофных микроорганизмов 4Ь-53
в) ассимиляция СО? естественными микробиальными ценозами 7 53-67
ГЛАВА IV. БАКТЕРИОПЛАНКТОН СРЕДНЕГО УЧАСТКА ВОДОХРАНИЛИЩА
Гидрология р.Вихорева и Вихоревского залива. ... 68-74
Микробный планктон реки..
а) общая численность и численность гетеротрофных микробов. .75-77
б) численность фенолразрушающихэ сульфатредуцирувдих и целлюлозоразрушащих микроорганизмов. 77-8О
3. Ассимиляция естественными микробиальными ценозами
а) динамика поглощения в реке Вихоревой и ее зависимость от гидрохимических показателей.
б) поглощение С0 микроорганизмами Вихоревского залива и прилежащего района водохранилища 102
в) оценка сточных вод и вод р.Вихорева по активности естественного ценоза микроорганиз мов
4. Гидробиологическая оценка состояния вод среднего участка водохранилища III-IIo
ГЛАВА V. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ВОДНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ
1. Определение воздействия сточных вод ЦБП на естественные микробные ценозы водохранилищ 123
а) влияние сточных вод ЦБП на естественные водные микробные ценозы Усть-Илимского
водохранилища 123-132
б) влияние вод залива Сухой Лог на микрофлору приплотинного участка Братского водохранилища 132-136
2. Действие отдельных химических соединений на естественные микробные ценозы
а) определение влияния сернокислого алюминия на микроорганизмы Усть-Илимского водохранилища
б) влияние концентрата бардяной жидкости на поглощение естественными микробными ценозами Усть-Илимского водохранилища I4-2-I4-5
в) влияние фенольных соединений на микробные ценозы пелагиали Байкала 145-152
3. Экспериментальная оценка влияния химических соединений, содержащихся в снеге, на естественные микробные ценозы Братского водохранилища 152-155
4-. Гетеротрофная ассимиляция 00^ микроорганизмами отстоянной водопроводной.воды, как санитарно-показательный тест 155-157
ВЫВОДЫ I58-I6I
ЛИТЕРАТУРА
- Биологические процессы трансформации органических соединений в воде водохранилищ..
- Физико-географический очерк Усть-Илимского водохранилища
- Гидрологические особенности района
- Гидрология р.Вихорева и Вихоревского залива.
- Определение воздействия сточных вод ЦБП на естественные микробные ценозы водохранилищ
Биологические процессы трансформации органических соединений в воде водохранилищ
Проблема круговорота веществ и биологического самоочищения водоемов является в настоящее время ведущей проблемой гидробиологии, это вызвано увеличивающимся воздействием человека на природу, возрастающим объемом производств и относительно постоянной величиной водных ресурсов. В ХУП веке на Земле насчитывалось приблизительно 600 млн.человек, а сейчас более 4 млрд.человек. В настоящее время жители Земли расходуют такое количество кислорода, какое достаточно для жизни Ц8 млрд.человек OS б). Леса планеты исчезают сегодня со скоростью 20 га в минуту. Вследствие вырубки лесов и увеличения промышленного производства объем атмосферного кислорода уменьшается ежегодно на 10 млрд.т., что уже к середине XXI века может создать ряд опасных проблем О88)»
Качественно новый этап в биотическом круговороте наступил с возникновением человеческого общества. Сначала деятельность людей мало отличалась от деятельности иных живых существ. Беря у биосферы средства к существованию, люди отдавали ей то, что могли использовать другие организмы. Универсальная способность микроорганизмов производить разрушение органического вещества обеспечивала включение отходов хозяйственной деятельности в биотический круговорот. Сейчас положение коренным образом изменилось. Продолжая брать у природы сырье, промышленность и сельское хозяйство вносят в нее вещества, не используемые живым населением планеты, а нередко и весьма ядовитые. Биотический круговорот становится незамкнутым. Нарушаются главные закономерности, лежащие в основе длительного существования человеческого общества: относительная замкнутость круговорота, локализация и уничтожение вредных отходов, экономия материальных ресурсов (ВіО-
При сложившихся сейчас темпах производства, удвоение потребления невозобновимого минерального сырья ожидается каждые 30 лет, а ископаемого топлива - каждые 15 лет (IBS).
Растет потребление воды. Развивается поливное земледелие. В настоящее время в нашей стране орошаемых земель - 18 млн. га, а к ІУУ0 году их общая площадь увеличится в полтора раза.
Химическая промышленность сегодня использует такое количество воды, которое в сотни раз превышает ее потребление де-сять-двенадцать лет назад. В то же время часть использованной воды возвращается в водоем в виде стоков, которые, хотя и очищаются на сооружениях очистки, имеют измененный химический состав.
Потребление воды народным хозяйством страны в объемном исчислении намного превосходит суммарное потребление угля, нефти, руды, чугуна и т.д. и составляет в год более 300 млрд. м3. Ежегодный прирост водопотребления народным хозяйством достигает 10 млрд.м3 (47 »72}
Физико-географический очерк Усть-Илимского водохранилища
Усть-Илимское водохранилище - третье на Ангаре, создано в связи со строительством Усть-Илимской ГЭС» Необходимость строительства этой гидроэлектростанции вызвана созданием большого промышленного центра - г.Усть-Илимска - завершающего звена Братск-Усть-Млимского территориально-промышленного комплекса 16,145).
Заполнение Усть-Илимского водохранилища началось 16 октября 1974 г. и достигло проектного уровня 26 мая ІУ77 г. Водохранилище расположено в среднем течении р.Ангары и нижнем течении ее притока Илима, протекающих по Средне-Сибирскому плоскогорью с высотами от 300 до 500 м над уровнем моря.
Бассейн водохранилища охватывает площадь, равную 785 тыс. км2, и включает бассейн Байкала и Ангары до створа Усть-Илим-ской ГЭС 03,10).
Речная сеть представлена участком р.Ангары и р.Илим с притоками и небольшими водотоками левобережья Ангары и Ангаро-Илим-ского междуречья. Общая площадь этой части бассейна ЦЭ тыс.км2 С207).
Геоморфологическое строение долины рек Ангары и Илима обусловило и четковидную форму водохранилища. Поскольку густота расчленения рельефа в районе водохранилища составляет 0,3--0,4 км, оно имеет весьма изрезанную береговую линию, что вызвано затоплением многочисленных мелких притоков, падей и распадков С2580.
Водохранилище отличается высокой степенью зарегулирования.
При нормальном проектном уровне (НПУ), равном 2У6 м, объем водохранилища составит 5 ,4 км3, площадь - 1873 км2. Средняя глубина водохранилища - 32 м, а максимальная - 4 м. Его ширина в озеровидных расширениях от 10 до 12 км. Проектом предусмотрена предельная сработка уровней на 3,5 м ниже НПУ, а в периоды половодий уровень может быть на 0,5 м выше НПУ. В связи с этим зона выклинивания подпора может мигрировать па 8--10 км. Полезная емкость водохранилища при НПУ равна 2,77 км8. По интенсивности водообмена водохранилище более проточное по сравнению с Братским С136)»
С запада водохранилище ограничено Новинским кряжем, а с востока - Ангарским кряжем. По форме водохранилище озерно-реч-ное со сложной конфигурацией береговой линии ., длина которой составляет 2384 км (136).
Климат района резкоконтинентальный, что обусловлено значительной удаленностью от морей и океанов. В холодный период года преобладает антициклоническая, а в теплый - неустойчивая циклоническая погода. Формирование зимнего антициклона, именуемого Сибирским, начинается в сентябре. Для него характерны низ кие температуры и небольшая влажность воздуха. Разрушение антициклона происходит обычно в феврале. В летний период отмечается понижение атмосферного давления и резкое усиление циклонической деятельности. В это время выпадает наибольшая часть атмосферных осадков (25&).
Гидрологические особенности района
Температурный режим и химический состав вод верхнего участка водохранилища (от плотины Братской ГЭС и 75 км ниже) характеризуется значительным влиянием вод Братского водохранилища, т.к. зона выклинивания подпора Усть-Илимского водохранилища начинается уже в нижнем бьефе плотины.
Зона выклинивания подпора постоянно мигрирует, особенно это заметно в зимнее время.
В течение всего года, вследствие высокой турбулентности воды и хорошего перемешивания, в верховьях Ангарской части водохранилища наблюдается гомотермия (данные Братской ЗГМО). Скорость течения вод на этом участке достигает I м/сек. Вследствие больших скоростей течения и отепляющего действия сбросов Братской ГЭС ледостава на этом участке не происходит. В зимний период замерзают лишь мелководные протоки и заливы, образованные островами в зоне выклинивания подпора. Вдоль берегов образуются большие забереги.
На качество вод верхнего участка оказывают влияние (по данным Братской ЗГМО) воды з.Сухой Лог Братского водохранилища, в который сбрасываются условно-чистые воды комплекса целлюлозно-бумажного производства (ЦБП). Помимо этого в нижний бьеф сбрасываются коммунальные воды поселков, а также промлив-невые и хозбытовые стоки некоторых других заводов.
Сброс этих вод делает возможным увеличение БПК , содержание нефтепродуктов, фенолов и взвешенных веществ выше величин . свойственных этому водоему. В настоящее время объем сточных вод после коммунальных очистных сооружений значительно увеличился вследствие постройки новых жилых микрорайонов» Помимо стоков, на качество вод верхнего участка водохранилища оказывает влияние значительное количество затопленного на этом участке леса и кустарника.
Кроме вышеуказанного необходимо заметить, что загрязнения могут попадать на зеркало водоема из атмосферы, либо с площади водосбора, с дождями и талыми водами.
Гидрология р.Вихорева и Вихоревского залива
Производственное объединение "Братский лесопромышленный комплекс" является одним из крупнейших предприятий мира по комплексной переработке до 7 млн. кубометров древесины Б год. Проектная мощность по варке целлюлозы - свыше I млн.т. в год.
Концентрация больших производственных мощностей в составе комплекса с широким ассортиментом выпускаемой продукции, разнообразие технологических процессов определяет большое количество производственных сточных вод (по проекту более І млн.м3 Б сутки) сложного физико-химического состава. Обеспечить механическую и глубокую биологическую очистку сточных вод Братского ЛПК предназначены очистные сооружения комплекса.
Сточные воды сульфат-целлюлозного производства в зависимости от выпускаемой продукции и характера загрязнений разделяются в основном на следующие потоки:
1. Щелокосодержащие стоки (образуются в процессах варки, промывки, выпарки и отбелки продукции).
2. Волокносодержащие стоки (образуются при промывке и сушке целлюлозы), а также стоки бумажного и картонного производства.
3. Коросодержащие стоки (образуются при мокрой окорке древесины).
4. Кислые и шламосодержащие стоки (образуются при приготовлении химикатов и варочной кислоты, при каустизации и др.).
5. Условно-чистые воды (образуются при охлаждении аппаратуры и промывке технологического оборудования).
Схему очистных сооружений промстоков БЛПК приводим на рис.8, где I - коллектор волокносодержащих стоков; 2 - коллектор щелокосодержащих стоков; 3 - коллектор условно-чистых вод; 4 - трубопроводы щелокосодержащих стоков от ЦЗ-2; 5 - трубопроводы загрязненных стоков от ЗДВП, БЛХЗ; 6 - трубопроводы загрязненных стоков от ЦЗ-2; 7 - узел механической очистки; 8 - узел уплотнения осадка первичных отстойников; У - сооружения биологической очистки 1-ой очереди; 10 - сооружения биологической очистки 2-ой очереди; II - реагентное хозяйство цеха; 12 - сооружения доочистки промстоков; 13 - самотечные отводные коллекторы для отвода очищенных стоков в р. Вихорева.
Не игнорируя метода механической очистки, необходимого для удаления крупных загрязнений» метода химической очистки, нейтрализующего после биологической очистки недоступные последней трудноокисляемые вещества, мы считаем целесообразным остановиться на биологическом методе очистки сточных вод производства.
Определение воздействия сточных вод ЦБП на естественные микробные ценозы водохранилищ
В круговорот веществ, существующий в природе, вовлекаются огромные количества вещества отработанного или созданного человеком. Одной из девяти функций живого вещества В.И.Вернадский назвал - функцию разрушения органических соединений. Иначе эту функцию можно назвать деструктивной. Вещества, использованные человеком, синтезированные и несуществующие в природе, вовлекаясь в круговорот веществ, либо перегружают те звенья его, которые ответственны за деструкцию и тем самым нарушают динамичность процесса, либо вообще не подвергаются деструкции вследствие уникальности и даже подавляют процессы разрушения других веществ, идущих параллельно и взаимосвязанно. Это может вызвать нарушение непрерывности биотического круговорота, важнейшего условия существования круговорота CI323.
В связи с увеличением воздействия человека на окружающую среду, в настоящее время проблема охраны природы стоит очень остро. Нехватка чистой пресной воды, загрязнение воздуха, эрозия почв сегодня стали, к сожалению, реальным фактом СЭД»
Значение микробов в утилизации продуктов деятельности человека общеизвестно. Показана роль микроорганизмов в создании месторождений ценных полезных ископаемых (yi, 1223, повышения плодородия почв (р, 81), создания искусственного белка (i 7, 1 33, в процессах самоочищения вод от химических соединений, как присутствующих в природе (171, 2533, так и неприродных Q30, 235}. Определение влияния тех или иных продуктов деятельности человека на окружающую среду многообразно и затруднено чрезвычайно широким спектром реакции организмов, а также нашим незнанием большинства взаимосвязей в экосистемах.
Микроорганизмы являются низшим звеном в экосистеме любого ранга. Изучение их реакции на то или иное воздействие чрезвычайно важно. Тем более оно важно в водной экосистеме, для чего применяется система биологических тестов.
Иод биологическим тестом в водной токсикологии понимают опыт, в котором используется чистая культура какого-либо вида гидробионта (тест-объект) и изучается его реакция на добавление токсиканта по изменению какого-то характерного, хорошо изученного и измеримого показателя, который интегрально отражает нарушения важных жизненных функций, например, выделения или поглощения кислорода, ассимиляции или поглощения углекислоты, темпа роста и т.п. проявлений жизнедеятельности. Достоверное изменение этих показателей по сравнению с контролем, принимаемым за 100$ является свидетельством токсического действия веществ на водный организм Q2ST),
