Processi di autodepurazione delle acque naturali. Autopulente

Una delle proprietà più preziose delle acque naturali è la loro capacità di autodepurarsi. L'autopurificazione dell'acqua è il ripristino delle loro proprietà naturali nei fiumi, laghi e altri corpi idrici, che si verificano naturalmente a seguito di processi fisico-chimici, biochimici e di altro tipo interconnessi (diffusione turbolenta, ossidazione, assorbimento, adsorbimento, ecc.). La capacità di autodepurazione dei fiumi e dei laghi dipende strettamente da molti altri fattori naturali, in particolare dalle condizioni fisiche e geografiche, dalla radiazione solare, dall'attività dei microrganismi nell'acqua, dall'influenza della vegetazione acquatica e soprattutto dal regime idrometeorologico. L'autodepurazione più intensa dell'acqua nei bacini artificiali e nei corsi d'acqua avviene nella stagione calda, quando l'attività biologica negli ecosistemi acquatici è maggiore. Scorre più velocemente sui fiumi con correnti veloci e fitti boschetti di canne, canne e tife lungo le loro sponde, soprattutto nelle zone della steppa forestale e della steppa del paese. Un cambio completo d'acqua nei fiumi richiede in media 16 giorni, nelle paludi - 5 anni, nei laghi - 17 anni.

La riduzione della concentrazione di sostanze inorganiche che inquinanti i corpi idrici avviene neutralizzando acidi e alcali a causa del tamponamento naturale delle acque naturali, della formazione di composti scarsamente solubili, dell'idrolisi, dell'assorbimento e della precipitazione. La concentrazione di sostanze organiche e la loro tossicità vengono ridotte a causa dell'ossidazione chimica e biochimica. Questi metodi naturali di autodepurazione si riflettono nei metodi accettati per purificare l'acqua contaminata nell'industria e nell'agricoltura.

Per mantenere la qualità naturale dell'acqua richiesta nei bacini artificiali e nei corsi d'acqua, la diffusione della vegetazione acquatica, che agisce in essi come una sorta di biofiltro, è di grande importanza. L'elevata capacità pulente delle piante acquatiche è ampiamente utilizzata in molte imprese industriali sia nel nostro paese che all'estero. A questo scopo vengono realizzate diverse vasche di decantazione artificiale, nelle quali viene piantata vegetazione lacustre e palustre, che depura efficacemente le acque inquinate.

Negli ultimi anni si è diffusa l'aerazione artificiale, uno dei modi efficaci per purificare l'acqua contaminata, quando il processo di autodepurazione viene drasticamente ridotto a causa della carenza di ossigeno disciolto nell'acqua. A questo scopo vengono installati speciali aeratori nei bacini artificiali e nei corsi d'acqua o nelle stazioni di aerazione prima dello scarico dell'acqua contaminata.

Tutela delle risorse idriche dall'inquinamento.

La tutela delle risorse idriche consiste nel vietare lo scarico di acqua non trattata nei bacini artificiali e nei corsi d'acqua, creare zone di protezione delle acque, promuovere processi di autodepurazione nei corpi idrici, preservare e migliorare le condizioni per la formazione dei deflussi superficiali e sotterranei nei bacini idrografici.

Diversi decenni fa i fiumi, grazie alla loro funzione autodepurativa, riuscivano a depurare le proprie acque. Ora, nelle aree più popolate del paese, a seguito della costruzione di nuove città e imprese industriali, i siti di utilizzo dell'acqua sono così densamente ubicati che spesso i siti di scarico delle acque reflue e le prese d'acqua si trovano quasi nelle vicinanze. Pertanto, viene prestata sempre più attenzione allo sviluppo e all'implementazione di metodi efficaci per la purificazione e il post-trattamento delle acque reflue, la purificazione e la neutralizzazione dell'acqua del rubinetto. In alcune imprese, le operazioni legate all’acqua svolgono un ruolo sempre più importante. I costi per l’approvvigionamento idrico, il trattamento e lo smaltimento delle acque reflue sono particolarmente elevati nei settori della pasta e della carta, minerario e petrolchimico.

Il trattamento sequenziale delle acque reflue nelle imprese moderne prevede un trattamento meccanico primario (le sostanze facilmente depositabili e galleggianti vengono rimosse) e secondario, biologico (le sostanze organiche biologicamente degradabili vengono rimosse). In questo caso viene effettuata la coagulazione - per precipitare sostanze sospese e colloidali, nonché fosforo, adsorbimento - per rimuovere sostanze organiche disciolte ed elettrolisi - per ridurre il contenuto di sostanze disciolte di origine organica e minerale. La disinfezione delle acque reflue viene effettuata mediante clorazione e ozonizzazione. Un elemento importante del processo di pulizia è la rimozione e la disinfezione del sedimento risultante. In alcuni casi, il passaggio finale è la distillazione dell'acqua.

I moderni impianti di trattamento più avanzati garantiscono che le acque reflue siano liberate da contaminanti organici solo per l'85-90% e solo in alcuni casi per il 95%. Pertanto, anche dopo la pulizia, è necessario diluirli 6-12 volte, e spesso di più, con acqua pulita per mantenere il normale funzionamento degli ecosistemi acquatici. Il fatto è che la naturale capacità autodepurativa dei bacini idrici e dei corsi d'acqua è molto insignificante. L'autodepurazione avviene solo se l'acqua scaricata ha subito una depurazione completa e nel corpo idrico è stata diluita con acqua in rapporto 1:12-15. Se le acque reflue entrano in grandi quantità nei bacini artificiali e nei corsi d'acqua, e ancor più se non vengono trattate, l'equilibrio naturale stabile degli ecosistemi acquatici viene gradualmente perso e il loro normale funzionamento viene interrotto.

Recentemente, sono stati sviluppati e implementati metodi sempre più efficaci di purificazione e post-trattamento delle acque reflue dopo il loro trattamento biologico utilizzando i più recenti metodi di trattamento delle acque reflue: radiazione, elettrochimico, assorbimento, magnetico, ecc. Miglioramento della tecnologia di trattamento delle acque reflue, aumentando ulteriormente il grado di depurazione sono i compiti più importanti nei settori della protezione delle acque dall’inquinamento.

Il post-trattamento delle acque reflue trattate sui campi agricoli irrigati (AIF) dovrebbe essere utilizzato molto più ampiamente. Quando si effettua il post-trattamento delle acque reflue presso la ZPO, non vengono spesi fondi per il post-trattamento industriale, si crea l'opportunità di ottenere ulteriori prodotti agricoli e si risparmia significativamente acqua, poiché il consumo di acqua dolce per l'irrigazione è ridotto e non c'è è necessario spendere acqua per diluire le acque reflue. Quando le acque reflue urbane vengono utilizzate in un impianto di trattamento dei rifiuti, i nutrienti e i microelementi in esse contenuti vengono assorbiti dalle piante più velocemente e in modo più completo rispetto ai fertilizzanti minerali artificiali.

Compiti importanti includono anche la prevenzione dell'inquinamento dei corpi idrici con pesticidi e sostanze chimiche tossiche. Per fare ciò è necessario accelerare l’attuazione delle misure antierosione, per creare pesticidi che si decompongano entro 1-3 settimane senza preservare residui tossici nel raccolto. Fino a quando questi problemi non saranno risolti, è necessario limitare l’uso agricolo delle zone costiere lungo i corsi d’acqua o non utilizzare pesticidi in esse. Anche la creazione di zone di protezione delle acque richiede maggiore attenzione.

Nel proteggere le fonti idriche dall’inquinamento, sono importanti l’introduzione di tariffe per lo scarico delle acque reflue, la creazione di programmi regionali globali per il consumo idrico, lo smaltimento dell’acqua e il trattamento delle acque reflue e l’automazione del controllo sulla qualità dell’acqua nelle fonti idriche. Va notato che complessi schemi regionali consentono di passare al riutilizzo e al riutilizzo dell'acqua, al funzionamento degli impianti di trattamento delle acque reflue comuni alla regione, nonché ad automatizzare i processi di gestione del funzionamento dei sistemi di approvvigionamento idrico e fognario.

Nella prevenzione dell'inquinamento delle acque naturali, il ruolo della protezione dell'idrosfera è grande, poiché le proprietà negative acquisite dall'idrosfera non solo modificano l'ecosistema acquatico e hanno un effetto deprimente sulle sue risorse idrobiologiche, ma distruggono anche gli ecosistemi terrestri, i suoi sistemi biologici, così come la litosfera.

Va sottolineato che una delle misure radicali per combattere l’inquinamento è quella di superare la tradizione radicata di considerare i corpi idrici come ricevitori di acque reflue. Ove possibile, negli stessi corsi d'acqua e corpi idrici dovrebbero essere eliminati sia il prelievo d'acqua che lo scarico delle acque reflue.

Protezione dell'aria atmosferica e del suolo.

Aree naturali particolarmente protette. Protezione della flora e della fauna.

Forma efficace protezione degli ecosistemi naturali, così come lo sono le comunità biotiche aree naturali appositamente protette. Permettono di preservare standard (campioni) di biogeocenosi incontaminate, non solo in alcuni luoghi esotici e rari, ma anche in tutte le zone naturali tipiche della Terra.

A aree naturali appositamente protette(SPNA) si riferiscono ad aree di superficie terrestre o acquatica che, per la loro importanza ambientale e di altro tipo, sono completamente o parzialmente sottratte all'uso economico da decisioni del Governo.

La legge sulle aree naturali protette, adottata nel febbraio 1995, ha stabilito le seguenti categorie di questi territori: a) riserve naturali statali, incl. biosfera; b) parchi nazionali; c) parchi naturali; d) riserve naturali statali; e) monumenti naturali; f) parchi dendrologici e orti botanici.

Riserva- si tratta di uno spazio particolarmente protetto dalla legge (territorio o area acquatica), che è completamente sottratto al normale utilizzo economico al fine di preservare il complesso naturale nel suo stato naturale. Nelle riserve naturali sono consentite solo attività scientifiche, di sicurezza e di controllo.

Oggi in Russia ci sono 95 riserve naturali con una superficie totale di 310mila metri quadrati. km, che rappresenta circa l'1,5% dell'intero territorio della Russia. Per neutralizzare l'influenza tecnogenica dei territori adiacenti, soprattutto nelle aree con industria sviluppata, vengono create zone protettive attorno alle riserve naturali.

Le riserve della biosfera (BR) svolgono quattro funzioni: preservare la diversità genetica del nostro pianeta; condurre ricerche scientifiche; monitoraggio dello stato di fondo della biosfera (monitoraggio ecologico); educazione ambientale e cooperazione internazionale.

È ovvio che le funzioni di una riserva naturale sono più ampie di quelle di qualsiasi altro tipo di area naturale protetta. Servono come una sorta di standard internazionali, standard ambientali.

Sulla Terra è stata creata un'unica rete globale di oltre 300 riserve della biosfera (in Russia ce ne sono 11). Tutti lavorano secondo il programma concordato dall'UNESCO, conducendo osservazioni costanti dei cambiamenti nell'ambiente naturale sotto l'influenza delle attività antropiche.

Parco Nazionale- un vasto territorio (da diverse migliaia a diversi milioni di ettari), che comprende sia aree completamente protette sia zone destinate a determinati tipi di attività economiche.

Gli obiettivi della creazione dei parchi nazionali sono: 1) ambientali (preservazione degli ecosistemi naturali); 2) scientifico (sviluppo e implementazione di metodi per preservare il complesso naturale in condizioni di ammissione di massa di visitatori) e 3) ricreativo (turismo regolamentato e ricreazione delle persone).

In Russia ci sono 33 parchi nazionali con una superficie totale di circa 66,5mila metri quadrati. km.

Parco Naturale- un territorio di particolare valore ecologico ed estetico e utilizzato per la ricreazione organizzata della popolazione.

Riservaè un complesso naturale progettato per preservare una o più specie di animali o piante con un uso limitato delle altre. Sono presenti riserve paesaggistiche, forestali, ittiologiche (pesci), ornitologiche (uccelli) e di altro tipo. Di solito, dopo il ripristino della densità di popolazione delle specie animali o vegetali protette, la riserva viene chiusa e viene consentito l'uno o l'altro tipo di attività economica. In Russia esistono ormai più di 1.600 riserve naturali statali con una superficie totale di oltre 600mila metri quadrati. km.

Monumento naturale- singoli oggetti naturali che siano unici e irriproducibili e abbiano un significato scientifico, estetico, culturale o educativo. Possono trattarsi di alberi molto antichi che sono stati “testimoni” di alcuni eventi storici, grotte, rocce, cascate, ecc. In Russia se ne contano circa 8mila, mentre nel territorio in cui si trova il monumento è vietata qualsiasi attività che possa distruggerli è proibito .

I parchi dendrologici e gli orti botanici sono raccolte di alberi e arbusti creati dall'uomo con lo scopo sia di preservare la biodiversità e di arricchire la flora, sia nell'interesse della scienza, dello studio e dell'opera culturale ed educativa. Spesso svolgono lavori legati all'introduzione e all'acclimatazione di nuove piante.

Per la violazione del regime delle aree naturali particolarmente protette, la legislazione russa stabilisce la responsabilità amministrativa e penale. Allo stesso tempo, scienziati ed esperti raccomandano vivamente di aumentare in modo significativo l'area delle aree particolarmente protette. Quindi, ad esempio, negli Stati Uniti l'area di quest'ultimo rappresenta oltre il 7% del territorio del paese.

La soluzione ai problemi ambientali e, di conseguenza, le prospettive per lo sviluppo sostenibile della civiltà, sono in gran parte legate all'uso competente delle risorse rinnovabili e delle varie funzioni degli ecosistemi e alla loro gestione. Questa direzione è il modo più importante per un uso abbastanza a lungo termine e relativamente sostenibile delle risorse naturali in combinazione con la conservazione e il mantenimento della stabilità della biosfera e, di conseguenza, dell'ambiente umano.

Ogni specie biologica è unica. Contiene informazioni sullo sviluppo della flora e della fauna, di grande importanza scientifica e applicata. Poiché tutte le possibilità di utilizzo a lungo termine di un dato organismo sono spesso imprevedibili, l'intero patrimonio genetico del nostro pianeta (ad eccezione forse di alcuni organismi patogeni pericolosi per l'uomo) è soggetto a una rigorosa protezione. La necessità di proteggere il patrimonio genetico dal punto di vista del concetto di sviluppo sostenibile (“coevoluzione”) è dettata non tanto da considerazioni economiche quanto da considerazioni morali ed etiche. L’umanità non sopravviverà da sola.

Vale la pena ricordare una delle leggi ambientali di B. Commoner: "La natura sa meglio!" Le possibilità prima impreviste di utilizzo del patrimonio genetico degli animali vengono ora dimostrate dalla bionica, grazie alla quale si ottengono numerosi miglioramenti nei progetti ingegneristici basati sullo studio della struttura e delle funzioni degli organi degli animali selvatici. È stato accertato che alcuni invertebrati (molluschi, spugne) hanno la capacità di accumulare grandi quantità di elementi radioattivi e pesticidi. Di conseguenza, possono essere bioindicatori dell’inquinamento ambientale e aiutare l’uomo a risolvere questo importante problema.

Protezione del pool genetico delle piante. Come parte integrante del problema generale della protezione ambientale, la protezione del pool genetico delle piante è un insieme di misure volte a preservare l'intera diversità delle specie di piante portatrici del patrimonio ereditario di proprietà produttive o di valore scientifico o pratico.

È noto che sotto l'influenza della selezione naturale e attraverso la riproduzione sessuale degli individui, le proprietà più benefiche per la specie si accumulano nel pool genetico di ciascuna specie o popolazione; sono contenuti in combinazioni di geni. Pertanto, i compiti di utilizzo della flora naturale sono di grande importanza. Le nostre moderne colture di grano, frutta, verdura, bacche, foraggi, industriali e ornamentali, i cui centri di origine sono stati stabiliti dal nostro eccezionale connazionale N.I. Vavilov, fanno risalire i loro antenati agli antenati selvaggi o sono creazioni della scienza, ma basate su strutture genetiche naturali. Utilizzando le proprietà ereditarie delle piante selvatiche sono stati ottenuti tipi completamente nuovi di piante utili. Attraverso la selezione ibrida sono stati creati ibridi di grano perenne e cereali-foraggio. Secondo i calcoli degli scienziati, nella selezione delle colture agricole dalla flora russa possono essere utilizzate circa 600 specie di piante selvatiche.

La tutela del patrimonio genetico vegetale viene attuata attraverso la creazione di riserve naturali, parchi naturali e orti botanici; formazione di una banca del patrimonio genetico di specie locali e introdotte; studiare la biologia, le esigenze ambientali e la capacità competitiva delle piante; valutazione ecologica dell'habitat vegetale, previsioni dei suoi cambiamenti in futuro. Grazie alle riserve sono stati preservati i pini Pitsunda ed Eldar, il pistacchio, il tasso, il bosso, il rododendro, il ginseng, ecc.

Protezione del pool genetico degli animali. Il cambiamento delle condizioni di vita che si verifica sotto l'influenza dell'attività umana, accompagnato dalla persecuzione diretta e dallo sterminio degli animali, porta all'esaurimento della composizione delle loro specie e alla riduzione del numero di molte specie. Nel 1600 Sul pianeta esistevano circa 4.230 specie di mammiferi; ad oggi 36 specie sono scomparse e 120 specie sono in pericolo di estinzione. Delle 8.684 specie di uccelli, 94 sono scomparse e 187 sono in pericolo di estinzione. Per quanto riguarda le sottospecie la situazione non è migliore: dal 1600 sono scomparse 64 sottospecie di mammiferi e 164 sottospecie di uccelli, 223 sottospecie di mammiferi e 287 sottospecie di uccelli sono in pericolo.

Protezione del patrimonio genetico dell'umanità. A questo scopo sono state create diverse direzioni scientifiche, quali:

1) ecotossicologia- una sezione di tossicologia (la scienza dei veleni), che studia la composizione degli ingredienti, le caratteristiche di distribuzione, l'azione biologica, l'attivazione, la disattivazione delle sostanze nocive nell'ambiente;

2) consulenza genetica medica in istituzioni mediche speciali per determinare la natura e le conseguenze dell'azione degli ecotossici sull'apparato genetico umano al fine di dare alla luce una prole sana;

3) selezione- selezione e test di mutagenicità e cancerogenicità dei fattori ambientali (l'ambiente naturale attorno all'uomo).

Patologia ambientale- la dottrina delle malattie umane, nella cui insorgenza e sviluppo il ruolo principale è giocato da fattori ambientali sfavorevoli in combinazione con altri fattori patogeni.

Direzioni fondamentali della tutela dell'ambiente.

Standardizzazione della qualità ambientale. Protezione dell'atmosfera, idrosfera, litosfera, comunità biotiche. Attrezzature e tecnologie di protezione ambientale.

L'autodepurazione dell'acqua nei serbatoi è un insieme di processi idrodinamici, fisico-chimici, microbiologici e idrobiologici interconnessi che portano al ripristino dello stato originale di un corpo idrico.

Tra i fattori fisici, la diluizione, la dissoluzione e la miscelazione dei contaminanti in entrata sono di fondamentale importanza. Una buona miscelazione e concentrazioni ridotte di particelle sospese sono assicurate dal rapido flusso dei fiumi. L'autodepurazione dei serbatoi è facilitata dalla sedimentazione dei sedimenti insolubili sul fondo, nonché dalla sedimentazione delle acque inquinate. Nelle zone con clima temperato, il fiume si pulisce dopo 200-300 km dal luogo dell'inquinamento, e nell'estremo nord - dopo 2mila km.

La disinfezione dell'acqua avviene sotto l'influenza delle radiazioni ultraviolette del sole. L'effetto disinfettante si ottiene mediante l'effetto distruttivo diretto dei raggi ultravioletti sui colloidi proteici e sugli enzimi del protoplasma delle cellule microbiche, nonché sugli organismi sporali e sui virus.

Tra i fattori chimici di autodepurazione dei serbatoi va segnalata l'ossidazione delle sostanze organiche e inorganiche. L'autodepurazione di un serbatoio viene spesso valutata in relazione alla materia organica facilmente ossidabile o al contenuto totale di materia organica.

Il regime sanitario di un serbatoio è caratterizzato principalmente dalla quantità di ossigeno disciolto in esso. Dovrebbe essere almeno 4 mg per 1 litro di acqua in qualsiasi momento dell'anno per i serbatoi del primo e del secondo tipo. Nella prima tipologia rientrano i serbatoi utilizzati per la fornitura di acqua potabile alle imprese, nella seconda tipologia rientrano quelli utilizzati per la balneazione, gli eventi sportivi e quelli situati all'interno dei centri abitati.

I fattori biologici di autodepurazione di un serbatoio includono alghe, muffe e lieviti. Tuttavia, non sempre il fitoplancton ha un effetto positivo sui processi di autodepurazione: in alcuni casi, lo sviluppo massiccio di alghe blu-verdi nei bacini artificiali può essere considerato un processo di autoinquinamento.

I rappresentanti del mondo animale possono anche contribuire all'autopurificazione dei corpi idrici da batteri e virus. Pertanto, l'ostrica e alcune altre amebe assorbono virus intestinali e altri. Ogni mollusco filtra più di 30 litri di acqua al giorno.

La pulizia dei corpi idrici è impensabile senza la protezione della loro vegetazione. Solo sulla base di una profonda conoscenza dell'ecologia di ciascun bacino e di un controllo efficace sullo sviluppo dei vari organismi viventi che lo popolano è possibile ottenere risultati positivi, garantire la trasparenza e un'elevata produttività biologica di fiumi, laghi e bacini artificiali.

Anche altri fattori influenzano negativamente i processi di autodepurazione dei corpi idrici. L'inquinamento chimico dei corpi idrici con acque reflue industriali, sostanze nutritive (azoto, fosforo, ecc.) inibisce i processi ossidativi naturali e uccide i microrganismi. Lo stesso vale per lo scarico delle acque reflue termiche da parte delle centrali termoelettriche.

Un processo a più fasi, che a volte si estende per un lungo periodo, è l'autopurificazione del petrolio. In condizioni naturali, il complesso dei processi fisici di autopurificazione dell'acqua dal petrolio è costituito da una serie di componenti: evaporazione; sedimentazione di grumi, soprattutto quelli sovraccarichi di sedimenti e polvere; adesione di grumi sospesi nella colonna d'acqua; galleggiamento di grumi che formano una pellicola con inclusioni di acqua e aria; riducendo le concentrazioni di olio sospeso e disciolto per decantazione, galleggiamento e miscelazione con acqua pulita. L'intensità di questi processi dipende dalle proprietà di un particolare tipo di olio (densità, viscosità, coefficiente di dilatazione termica), dalla presenza di colloidi, particelle di plancton sospese e trasportabili, ecc. Nell'acqua, dalla temperatura dell'aria e dall'illuminazione solare.

Esiste un continuo scambio di materia ed energia tra i componenti dell'ecosistema acquatico durante il suo funzionamento. Questo scambio è di natura ciclica con vari gradi di chiusura, accompagnato dalla trasformazione della materia sotto l'influenza di fattori fisici, chimici e biologici. Durante la trasformazione, può verificarsi una graduale decomposizione di sostanze complesse in sostanze semplici e le sostanze semplici possono essere sintetizzate in sostanze complesse. A seconda dell'intensità dell'impatto esterno sull'ecosistema acquatico e della natura dei processi, l'ecosistema acquatico viene riportato allo stato di fondo (autopurificazione), oppure l'ecosistema acquatico si sposta in un altro stato stabile, che sarà caratterizzato da diversi indicatori quantitativi e qualitativi delle componenti biotiche e abiotiche. Se l'influenza esterna supera le capacità di autoregolamentazione dell'ecosistema acquatico, potrebbe verificarsi la sua distruzione. L'autodepurazione degli ecosistemi acquatici è una conseguenza della capacità di autoregolarsi. L’approvvigionamento di sostanze da fonti esterne è un impatto che l’ecosistema acquatico è in grado di sopportare entro certi limiti attraverso meccanismi intrasistemici. In senso ecologico, l'autodepurazione è una conseguenza dei processi di inclusione delle sostanze che entrano in un corpo idrico nei cicli biochimici con la partecipazione del biota e di fattori di natura inanimata. Il ciclo di qualsiasi elemento è composto da due fondi principali: un fondo di riserva, formato da una grande massa di componenti che cambiano lentamente, e un fondo di scambio (circolazione), caratterizzato dal rapido scambio tra gli organismi e il loro habitat. Tutti i cicli biochimici possono essere suddivisi in due tipologie principali: con un fondo di riserva nell'atmosfera (ad esempio l'azoto) e con un fondo di riserva nella crosta terrestre (ad esempio il fosforo).

L'autodepurazione delle acque naturali viene effettuata a causa del coinvolgimento di sostanze provenienti da fonti esterne in processi di trasformazione continui, a seguito dei quali le sostanze ricevute vengono restituite al loro fondo di riserva.

118 Ecologia della città

La trasformazione delle sostanze è il risultato di diversi processi operanti contemporaneamente, tra i quali si possono distinguere meccanismi fisici, chimici e biologici. L'entità del contributo di ciascun meccanismo dipende dalle proprietà dell'impurità e dalle caratteristiche di un particolare ecosistema.

Meccanismi fisici di autopulizia.Scambi gassosi all'interfaccia atmosfera-acqua. Grazie a questo processo, le sostanze che hanno un fondo di riserva nell'atmosfera entrano nel corpo idrico e tali sostanze vengono restituite dal corpo idrico al fondo di riserva. Uno dei casi speciali importanti dello scambio di gas è il processo riareazione atmosferica, a causa del quale una porzione significativa di ossigeno entra nel corpo idrico. L'intensità e la direzione dello scambio di gas sono determinate dalla deviazione della concentrazione di gas nell'acqua dalla concentrazione di saturazione C\ Il valore della concentrazione di saturazione dipende dalla natura della sostanza e dalle condizioni fisiche nel corpo idrico: temperatura e pressione. A concentrazioni superiori a C, il gas evapora nell'atmosfera e a concentrazioni inferiori a Cs, il gas viene assorbito dalla massa d'acqua.

Assorbimento- assorbimento delle impurità da parte delle sostanze in sospensione, dei sedimenti del fondo e delle superfici degli organismi acquatici. Le particelle colloidali e le sostanze organiche in uno stato molecolare non dissociato vengono assorbite in modo più energetico. Il processo si basa sul fenomeno dell'adsorbimento. Il tasso di accumulo di una sostanza per unità di massa dell'assorbente è proporzionale alla sua insaturazione per la sostanza data e alla concentrazione della sostanza nell'acqua e inversamente proporzionale al contenuto della sostanza nell'assorbente. Esempi di sostanze regolamentate soggette ad assorbimento sono i metalli pesanti e i tensioattivi.

Sedimentazione e risospensione. I corpi idrici contengono sempre una certa quantità di sostanze sospese di origine inorganica e organica. La sedimentazione è caratterizzata dalla capacità delle particelle sospese di cadere sul fondo sotto l'influenza della gravità. Il processo di transizione delle particelle dai sedimenti del fondo allo stato sospeso è chiamato risospensione. Si verifica sotto l'influenza della componente verticale della velocità del flusso turbolento.

Meccanismi chimici di autopulizia.Fotolisi- trasformazione di molecole di una sostanza sotto l'influenza della luce assorbita da loro. Casi particolari di fotolisi sono la dissociazione fotochimica - la disintegrazione delle particelle in più particelle più semplici e la fotoionizzazione - la trasformazione delle molecole in ioni. Della quantità totale di radiazione solare, circa l'1% viene utilizzata nella fotosintesi, dal 5% al ​​30% viene riflessa dalla superficie dell'acqua. La maggior parte dell'energia solare viene convertita in calore e partecipa a reazioni fotochimiche. La parte più efficace della luce solare è la radiazione ultravioletta. La radiazione ultravioletta viene assorbita in uno strato d'acqua spesso circa 10 cm, ma a causa della miscelazione turbolenta può penetrare negli strati più profondi dei corpi idrici. La quantità di sostanza sottoposta a fotolisi dipende dal tipo di sostanza e dalla sua concentrazione nell'acqua. Tra le sostanze che entrano nei corpi idrici, le sostanze umiche sono suscettibili alla decomposizione fotochimica relativamente rapida.

119

Idrolisi- reazione di scambio ionico tra varie sostanze e l'acqua. L'idrolisi è uno dei fattori principali nella trasformazione chimica delle sostanze nei corpi idrici. Una caratteristica quantitativa di questo processo è il grado di idrolisi, inteso come il rapporto tra la parte idrolizzata delle molecole e la concentrazione totale di sale. Per la maggior parte dei sali è pari a pochi punti percentuali e aumenta con l'aumentare della diluizione e della temperatura dell'acqua. Anche le sostanze organiche sono soggette a idrolisi. In questo caso, la scissione idrolitica avviene molto spesso attraverso il legame di un atomo di carbonio con altri atomi.

Autopurificazione biochimicaè una conseguenza della trasformazione delle sostanze effettuata dagli idrobionti. Di norma, i meccanismi biochimici danno il contributo principale al processo di autodepurazione e solo quando gli organismi acquatici sono oppressi (ad esempio sotto l'influenza di sostanze tossiche) i processi fisico-chimici iniziano a svolgere un ruolo più significativo. La trasformazione biochimica delle sostanze avviene a seguito della loro inclusione nelle reti trofiche e viene effettuata durante i processi di produzione e distruzione.

La produzione primaria gioca un ruolo particolarmente importante poiché determina la maggior parte dei processi intra-serbatoio. Il principale meccanismo di nuova formazione della materia organica è la fotosintesi. Nella maggior parte degli ecosistemi acquatici, il fitoplancton è il principale produttore primario. Durante il processo di fotosintesi, l'energia solare viene trasformata direttamente in biomassa. Un sottoprodotto di questa reazione è l'ossigeno libero prodotto dalla fotolisi dell'acqua. Insieme alla fotosintesi, le piante subiscono processi di respirazione che consumano ossigeno.

La produzione autotrofa e la distruzione eterotrofa sono due degli aspetti più importanti della trasformazione di materia ed energia negli ecosistemi acquatici. La natura e l'intensità dei processi produttivi distruttivi e, di conseguenza, il meccanismo di autodepurazione biochimica sono determinati dalla struttura di un particolare ecosistema. Pertanto, possono variare in modo significativo nei diversi corpi idrici. Inoltre, all'interno dello stesso specchio d'acqua esistono diverse zone di vita (zone ecologiche), che differiscono nelle comunità di organismi che le abitano. Queste differenze sono dovute ai cambiamenti delle condizioni di vita durante la transizione dalla superficie alla profondità e dalle zone costiere a quelle aperte.

Nei corsi d'acqua, a causa del mescolamento intenso e delle basse profondità, la zonazione verticale non è espressa. In base alla sezione trasversale del flusso si distingue tra ripal - la zona costiera e mediale - la zona aperta corrispondente al nucleo del fiume. Il ripale è caratterizzato da basse velocità di flusso, boschetti di macrofite e alti valori di sviluppo quantitativo di idrobionti. Nella media, la velocità del movimento dell'acqua è maggiore, lo sviluppo quantitativo degli idrobionti è inferiore. Secondo il profilo longitudinale si distinguono zone di raggi e zone di spaccature. Nelle zone dei tratti caratterizzati da un flusso lento, la popolazione è quantitativamente più ricca, ma qualitativamente più povera. L'immagine opposta è tipica dei riffle.

120 Ecologia della città

Condizioni ambientali complesse influenzano i processi di autodepurazione dei corsi d’acqua. Le correnti lente sono caratterizzate da condizioni favorevoli per la fotosintesi, processi intensivi di trasformazione delle sostanze e processi di sedimentazione. Le zone ad alta velocità sono caratterizzate da intensi processi di miscelazione, scambio di gas e distruzione di sostanze.

Nei bacini artificiali la zonazione ecologica è più evidente che nei corsi d'acqua. Nei corpi idrici, lungo il profilo orizzontale, si distingue la zona litoranea - una zona di acque costiere poco profonde e la zona pelagica (zona limnica) - una zona di acque aperte. Nei bacini profondi, tre zone si distinguono verticalmente nella massa d'acqua pelagica: epilimnion, metalimnion e ipolimnion. Il metallimnio, o termoclino, è la zona che separa l'epilimnio e l'ipolimnio. È caratterizzato da un forte calo della temperatura dell'acqua (1 grado per 1 m di profondità). Sopra il metallimnion c'è l'epilimnion. L'epilimnio è caratterizzato dalla predominanza dei processi produttivi. Con l'aumentare della profondità, man mano che diminuisce la radiazione fotosinteticamente attiva (PAR), diminuisce l'intensità della fotosintesi. La profondità alla quale la produzione diventa uguale alla distruzione è chiamata orizzonte di compensazione. Al di sopra si trova la zona trofogenica, dove predominano i processi di produzione, e al di sotto la zona trofolitica, dove predominano i processi di respirazione e decomposizione. La zona trofogenica si trova nell'epilimnio e la zona trofolitica, di regola, copre il metallimnio e l'ipolimnio.

Nella zona inferiore dei bacini idrici, oltre alla zona litoranea, esiste una zona profonda, una parte di acque profonde che coincide approssimativamente con la parte del letto del bacino piena di acque ipolimniali.

Pertanto, nei serbatoi è possibile distinguere zone con predominanza di prodotti fotosintetici e zone in cui si verificano solo processi di distruzione delle sostanze. Nell'ipolimnio, soprattutto in inverno e in estate, si osservano spesso condizioni anaerobiche che riducono l'intensità dei processi di autodepurazione. Al contrario, nella zona litoranea i regimi di temperatura e di ossigeno sono favorevoli ai processi intensivi di autodepurazione.

Eutrofizzazione, intesa come iperproduzione di materia organica in un corpo idrico sotto l'influenza di fattori esterni (alloctoni) e intra-corpo idrico (autoctoni), è uno dei gravi problemi ambientali affrontati da quasi tutti i paesi sviluppati. Quasi tutti i corpi idrici sono soggetti a eutrofizzazione, ma è più pronunciata nei corpi idrici. L'eutrofizzazione dei corpi idrici è un processo naturale, il suo sviluppo è valutato su scala temporale geologica. Come risultato dell’apporto antropico di nutrienti nei corpi idrici, si è verificata una forte accelerazione dell’eutrofizzazione. Il risultato di questo processo, chiamato eutrofizzazione antropogenica, è una diminuzione della scala temporale dell’eutrofizzazione da migliaia di anni a decenni. I processi di eutrofizzazione si verificano in modo particolarmente intenso nelle aree urbanizzate, il che li ha resi uno degli aspetti più caratteristici dei corpi idrici urbani.

Sezione 3. Ambiente idrico della città

Il trofismo di un corpo idrico corrisponde al livello di apporto di sostanza organica o al livello della sua produzione per unità di tempo e, quindi, è espressione dell'azione combinata della sostanza organica formatasi durante la fotosintesi e fornita dall'esterno. In base al livello di trofismo, si distinguono due tipi estremi di corpi idrici: oligotrofi ed eutrofi. Le principali differenze tra questi due tipi di corpi idrici sono riportate in tavolo 3.14.

Tabella 3.14. Caratteristiche dei serbatoi oligotrofici ed eutrofici

	Stato del serbatoio
Hapaktvpistics
	oligotrofico	eutrofico
Caratteristiche fisico-chimiche
Concentrazione di ossigeno disciolto	Alto	Basso
nell'ipolimnio
Concentrazione di nutrienti	Basso	Alto
Concentrazione di solidi sospesi	Basso	Alto
Penetrazione della luce	Bene	Cattivo
Profondità	Grande	Piccolo
Caratteristiche biologiche
Produttività	Basso	Alto
Diversità delle specie acquatiche	Piccolo	Grande
Fitoplancton:
biomassa	Piccolo	Grande
migrazioni quotidiane	Intensivo	Limitato
fioritura	Raro	Frequente
gruppi caratteristici	Diatomee,	Verde blu
	alghe verdi	alghe verdi

Il meccanismo principale del processo naturale di eutrofizzazione è l'insabbiamento dei corpi idrici. L’eutrofizzazione antropogenica si verifica a causa dell’immissione di quantità eccessive di nutrienti nell’acqua a seguito dell’attività economica. L'alto contenuto di nutrienti stimola l'iperproduzione autotrofa di sostanza organica. Il risultato di questo processo è la fioritura dell'acqua dovuta allo sviluppo eccessivo della flora algale. Tra i nutrienti che entrano nell'acqua, l'azoto e il fosforo hanno la maggiore influenza sui processi di eutrofizzazione, poiché il loro contenuto e il loro rapporto regolano il tasso di produzione primaria. I restanti elementi biogenici, di regola, sono contenuti nell'acqua in quantità sufficiente e non influenzano i processi di eutrofizzazione. Nei laghi l'elemento limitante è spesso il fosforo, nei corsi d'acqua l'azoto.

Ad un corpo idrico viene assegnato un determinato livello trofico in base all'apporto di materia organica. Dal momento che specificato

Ecologia della città

In pratica questo parametro è difficile da controllare; altre caratteristiche dell'ecosistema acquatico, che sono strettamente correlate allo stato trofico del bacino, vengono utilizzate come indicatori del livello trofico. Queste caratteristiche sono chiamate caratteristiche indicatore. Molto spesso nella pratica moderna, come indicatori vengono utilizzati la quantità di nutrienti forniti, le concentrazioni di nutrienti in un corpo idrico, il tasso di esaurimento dell'ossigeno nell'ipolimnio, la trasparenza dell'acqua e la biomassa fitoplanctonica. Il fitoplancton è il principale produttore primario nella maggior parte degli ecosistemi acquatici. Pertanto, lo stato ecologico della maggior parte dei corpi idrici è determinato dal fitoplancton e dipende da una serie di fattori ambientali fisici, chimici e biologici.

Fattori fisici dell'eutrofizzazione.Illuminazione. La dipendenza della produzione primaria dall’illuminazione è mostrata in riso. 3.18. La penetrazione della luce nella colonna d'acqua è determinata da una serie di fattori. La luce incidente viene assorbita dall'acqua stessa e dalle sostanze colorate in essa disciolte, mentre viene diffusa dalle sostanze sospese nell'acqua. La profondità alla quale l'illuminazione è pari al 5% dell'illuminazione in superficie è chiamata orizzonte eufotico. Sopra l'orizzonte eufotico c'è la zona eufotica. Il cambiamento nella produzione primaria con la profondità dipende dai cambiamenti nell'illuminazione. Nei mesi estivi, la produttività massima può spostarsi in profondità. Ciò è spiegato dall'eccessiva illuminazione sulla superficie, che porta alla soppressione del fitoplancton, a seguito della quale negli strati più profondi vengono create le migliori condizioni per la sua esistenza.

Temperatura influenza i processi fisici e biologici di eutrofizzazione. Determina il grado di saturazione di ossigeno dell'acqua; il profilo della temperatura influenza l'intensità della turbolenza verticale e quindi influenza il trasferimento dei nutrienti dalle zone del fondo all'epilimnio. La temperatura influisce anche sulla quantità di produzione primaria (Fig. 3.19). La temperatura ottimale varia a seconda del tipo di organismo, ma nella maggior parte dei casi è compresa tra 20 e 25° C.

Lo stato ecologico dei corpi idrici è in gran parte legato ai processi di autodepurazione, una riserva naturale per ripristinare le proprietà e la composizione originali dell'acqua.
I principali processi di autodepurazione portano a:

• trasformazione (trasformazione) di sostanze inquinanti in sostanze innocue o meno nocive a seguito di ossidazione chimica e soprattutto biochimica;
• purificazione relativa: la transizione degli inquinanti dalla colonna d'acqua ai sedimenti di fondo, che in futuro possono fungere da fonte di inquinamento idrico secondario;
• rimozione di sostanze inquinanti all'esterno del corpo idrico a seguito di evaporazione, rilascio di gas dalla colonna d'acqua o rimozione di schiuma dal vento.

La trasformazione degli inquinanti gioca il ruolo più importante nel processo di autodepurazione dell’acqua. Copre gli inquinanti non conservativi le cui concentrazioni cambiano a seguito di processi chimici, biochimici e fisici nei corpi idrici. I non conservativi comprendono principalmente sostanze organiche e biogene. L'intensità dell'ossidazione di un inquinante trasformato dipende, prima di tutto, dalle proprietà di questa sostanza, dalla temperatura dell'acqua e dalle condizioni per la fornitura di ossigeno al corpo idrico.

Le condizioni di temperatura possono essere valutate dalla temperatura media dell'acqua per tre mesi estivi, che riflette sufficientemente le condizioni dell'intero periodo caldo (la temperatura dell'acqua sui fiumi russi nei mesi invernali rimane quasi la stessa, vicina a 0°C). Secondo questo indicatore, i fiumi e i bacini idrici sono divisi in tre gruppi: con temperature inferiori a 15°C, da 15 a 20°C e superiori a 20°C.

Le condizioni per l'apporto di ossigeno sono determinate principalmente dall'intensità della miscelazione dell'acqua e dalla durata, che ha una correlazione abbastanza stretta con l'estate.

L'intensità della miscelazione dell'acqua nei fiumi è stimata approssimativamente, a seconda della natura del terreno attraverso il quale scorrono, e per i laghi e i bacini artificiali - dal coefficiente di superficialità g, a seconda dell'area della superficie dell'acqua e della profondità media del il serbatoio. Secondo questi criteri di valutazione, i fiumi e i bacini artificiali sono divisi in 4 gruppi: con mescolamento forte, significativo, moderato e debole. In base alla combinazione di temperatura e condizioni di mescolamento si distinguono 4 categorie di condizioni di trasformazione degli inquinanti nelle acque superficiali: favorevoli, medie, sfavorevoli ed estremamente sfavorevoli. La valutazione dell'autodepurazione dell'acqua sulla base di questi indicatori non è accettabile né per i più grandi fiumi transzonali (Volga, Yenisei, Lena, ecc.), né per i piccoli fiumi (con un'area del bacino inferiore a 500-1000 km2), poiché la temperatura dell'acqua e le condizioni di miscelazione al loro interno sono molto diverse dai valori di fondo.

Un ruolo importante nell'autodepurazione dell'acqua è svolto anche dal processo fisico di diluizione del contenuto degli inquinanti, la cui concentrazione nell'acqua del fiume diminuisce con l'aumentare del flusso d'acqua nel fiume. Il ruolo della diluizione non è solo quello di ridurre la concentrazione di inquinanti, ma anche di ridurre la probabilità di avvelenamento (tossicosi) degli organismi acquatici responsabili della degradazione biochimica degli inquinanti. Un indicatore delle condizioni per la diluizione degli inquinanti è il flusso d'acqua medio annuo per un fiume e il flusso d'acqua totale degli affluenti che vi scorrono per un bacino idrico. Secondo questo indicatore, tutti i fiumi e i bacini idrici sono divisi in 6 gruppi (con portata d'acqua da meno di 100 a più di 10.000 m3/s). Basandosi sulla combinazione delle due condizioni più importanti - la trasformazione degli inquinanti e il consumo di acqua - è possibile valutare approssimativamente le condizioni di autodepurazione delle acque superficiali dagli inquinanti e combinarle in 5 categorie: da “più favorevole” a “estremamente sfavorevole". Le condizioni di autodepurazione tenendo conto della diluizione per i fiumi transzonali sono state calcolate individualmente per le singole sezioni di ciascun fiume. I tratti superiori dei fiumi medi e grandi, caratterizzati da debole capacità di diluizione, sono classificati come fiumi con condizioni di autodepurazione “estremamente sfavorevoli”.
Esistono alcuni modelli spaziali nelle condizioni per la trasformazione degli inquinanti nelle acque superficiali russe. Pertanto, i corpi idrici con condizioni "estremamente sfavorevoli" si trovano nelle aree basse della tundra e della tundra forestale. Allo stesso gruppo appartengono tutti i laghi di acque profonde (Ladoga, Onega, Baikal, ecc.) e i bacini artificiali con ricambio d'acqua particolarmente lento. E i territori con condizioni di trasformazione “favorevoli” sono limitati agli altipiani della Russia centrale e del Volga, ai piedi del Caucaso settentrionale.

Tenendo conto della diluizione dell’inquinamento, la maggior parte dei fiumi di medie dimensioni e quasi tutti i piccoli fiumi russi sono caratterizzati da condizioni di autodepurazione “estremamente sfavorevoli”. Le condizioni “più favorevoli” per l’autodepurazione sono caratterizzate dai tratti dei fiumi Ob, Yenisei, Lena e Amur, che rientrano nella categoria più alta di contenuto d’acqua (oltre 10.000 m3/s) con temperature dell’acqua nell’intervallo medio ( 15–20°C), così come il corso inferiore del Volga con una temperatura superiore a 20°C. I seguenti bacini idrici hanno la stessa categoria di condizioni: Volgogradskoye, Tsimlyanskoye, Nizhnekamskoye.

L'analisi delle differenze territoriali nelle condizioni di autodepurazione dei fiumi e dei bacini artificiali consente di valutare approssimativamente il grado di pericolo del loro inquinamento dovuto all'afflusso di sostanze inquinanti. Ciò, a sua volta, può servire come base per stabilire il livello di restrizioni sullo scarico delle acque reflue nelle città e per sviluppare raccomandazioni sull’entità della riduzione dell’immissione dispersa di inquinanti nelle acque superficiali.

I fattori naturali negativi includono la presenza di pendii ripidi e aree allagate che sono instabili rispetto al carico antropico aggiuntivo. I fattori tecnogenici negativi dovrebbero essere considerati un elevato disordine in alcune aree, l'influenza delle acque reflue inquinate e insufficientemente trattate provenienti da aree residenziali, zone industriali e imprese, che influiscono sulla qualità dei corpi idrici. Di conseguenza, lo stato dei bacini idrici non soddisfa i requisiti per le strutture culturali e comunitarie. Inoltre, l'eccesso di inquinamento atmosferico lungo le autostrade è tipico di quasi tutto il territorio.

II. I corpi idrici, essendo elementi naturali e tecnogeni naturali dei sistemi geochimici paesaggistici, nella maggior parte dei casi rappresentano l'anello finale nell'accumulo del deflusso della maggior parte delle sostanze tecnogeniche mobili. Nei sistemi geochimici-paesaggistici le sostanze dai livelli più alti a quelli ipsometrici inferiori vengono trasportate con deflussi superficiali e sotterranei e viceversa (da livelli bassi a quelli più alti) da flussi atmosferici e solo in alcuni casi da flussi di materia vivente (ad esempio durante una fuga massiccia dai serbatoi di insetti dopo il completamento dello stadio di sviluppo larvale che avviene in acqua, ecc.).

Gli elementi del paesaggio che rappresentano i collegamenti iniziali più elevati (che occupano, ad esempio, le superfici dei bacini idrografici locali) sono geochimicamente autonomi e l'apporto di sostanze inquinanti al loro interno è limitato, ad eccezione del loro ingresso dall'atmosfera. Gli elementi del paesaggio che costituiscono gli stadi inferiori del sistema geochimico (situati sui pendii e nelle depressioni del rilievo) sono elementi geochimicamente subordinati o eteronomi che, insieme all'apporto di inquinanti dall'atmosfera, ricevono parte degli inquinanti provenienti dalle acque superficiali e sotterranee dalle parti più alte del paesaggio -cascata geochimica. A questo proposito, gli inquinanti formati nel bacino idrografico, a causa della migrazione nell'ambiente naturale, prima o poi entrano nei corpi idrici principalmente con il deflusso delle acque superficiali e sotterranee, accumulandosi gradualmente in essi.

5 Processi fondamentali di autodepurazione dell'acqua in un corpo idrico

L'autodepurazione dell'acqua nei serbatoi è un insieme di processi idrodinamici, fisico-chimici, microbiologici e idrobiologici interconnessi che portano al ripristino dello stato originale di un corpo idrico.

Tra i fattori fisici, la diluizione, la dissoluzione e la miscelazione dei contaminanti in entrata sono di fondamentale importanza. Una buona miscelazione e concentrazioni ridotte di particelle sospese sono assicurate dal rapido flusso dei fiumi. L'autodepurazione dei serbatoi è facilitata dalla sedimentazione dei sedimenti insolubili sul fondo, nonché dalla sedimentazione delle acque inquinate. Nelle zone con clima temperato, il fiume si pulisce dopo 200-300 km dal luogo dell'inquinamento, e nell'estremo nord – dopo 2mila km.

La disinfezione dell'acqua avviene sotto l'influenza delle radiazioni ultraviolette del sole. L'effetto disinfettante si ottiene mediante l'effetto distruttivo diretto dei raggi ultravioletti sui colloidi proteici e sugli enzimi del protoplasma delle cellule microbiche, nonché sugli organismi sporali e sui virus.

Tra i fattori chimici di autodepurazione dei serbatoi va segnalata l'ossidazione delle sostanze organiche e inorganiche. L'autodepurazione di un serbatoio viene spesso valutata in relazione alla materia organica facilmente ossidabile o al contenuto totale di materia organica.

Il regime sanitario di un serbatoio è caratterizzato principalmente dalla quantità di ossigeno disciolto in esso. Dovrebbe essere almeno 4 mg per 1 litro di acqua in qualsiasi momento dell'anno per i serbatoi del primo e del secondo tipo. Nella prima tipologia rientrano i serbatoi utilizzati per la fornitura di acqua potabile alle imprese, nella seconda tipologia rientrano quelli utilizzati per la balneazione, gli eventi sportivi e quelli situati all'interno dei centri abitati.

I fattori biologici di autodepurazione di un serbatoio includono alghe, muffe e lieviti. Tuttavia, non sempre il fitoplancton ha un effetto positivo sui processi di autodepurazione: in alcuni casi, lo sviluppo massiccio di alghe blu-verdi nei bacini artificiali può essere considerato un processo di autoinquinamento.

I rappresentanti del mondo animale possono anche contribuire all'autopurificazione dei corpi idrici da batteri e virus. Pertanto, l'ostrica e alcune altre amebe assorbono virus intestinali e altri. Ogni mollusco filtra più di 30 litri di acqua al giorno.

La pulizia dei corpi idrici è impensabile senza la protezione della loro vegetazione. Solo sulla base di una profonda conoscenza dell'ecologia di ciascun bacino e di un controllo efficace sullo sviluppo dei vari organismi viventi che lo popolano è possibile ottenere risultati positivi, garantire la trasparenza e un'elevata produttività biologica di fiumi, laghi e bacini artificiali.

Anche altri fattori influenzano negativamente i processi di autodepurazione dei corpi idrici. L'inquinamento chimico dei corpi idrici con acque reflue industriali, sostanze nutritive (azoto, fosforo, ecc.) inibisce i processi ossidativi naturali e uccide i microrganismi. Lo stesso vale per lo scarico delle acque reflue termiche da parte delle centrali termoelettriche.

Un processo a più fasi, che a volte si estende per un lungo periodo, è l'autopurificazione del petrolio. In condizioni naturali, il complesso dei processi fisici di autopurificazione dell'acqua dal petrolio è costituito da una serie di componenti: evaporazione; sedimentazione di grumi, soprattutto quelli sovraccarichi di sedimenti e polvere; adesione di grumi sospesi nella colonna d'acqua; galleggiamento di grumi che formano una pellicola con inclusioni di acqua e aria; riducendo le concentrazioni di olio sospeso e disciolto per decantazione, galleggiamento e miscelazione con acqua pulita. L'intensità di questi processi dipende dalle proprietà di un particolare tipo di olio (densità, viscosità, coefficiente di dilatazione termica), dalla presenza di colloidi, particelle di plancton sospese e trasportabili, ecc. Nell'acqua, dalla temperatura dell'aria e dall'illuminazione solare.

6 Misure per intensificare i processi di autodepurazione di un corpo idrico

L'autodepurazione dell'acqua è un anello indispensabile nel ciclo dell'acqua in natura. L'inquinamento di qualsiasi tipo durante l'autodepurazione dei corpi idrici risulta infine concentrato sotto forma di prodotti di scarto e cadaveri di microrganismi, piante e animali che si nutrono di essi, che si accumulano nella massa di limo sul fondo. I corpi idrici in cui l’ambiente naturale non riesce più a far fronte agli inquinanti in entrata vengono degradati, e ciò avviene principalmente a causa dei cambiamenti nella composizione del biota e delle interruzioni nelle catene alimentari, in primo luogo della popolazione microbica del corpo idrico. I processi di autodepurazione in tali corpi idrici sono minimi o si interrompono completamente.

Tali cambiamenti possono essere fermati solo influenzando intenzionalmente fattori che contribuiscono a ridurre la produzione di rifiuti e a ridurre le emissioni inquinanti.

Questo compito può essere risolto solo attraverso l'attuazione di un sistema di misure organizzative e di interventi ingegneristici e di bonifica volti a ripristinare l'ambiente naturale dei corpi idrici.

Durante il ripristino dei corpi idrici, è consigliabile iniziare l'attuazione di un sistema di misure organizzative e lavori di ingegneria e bonifica con la sistemazione del bacino idrografico, quindi effettuare la pulizia del corpo idrico, seguita dallo sviluppo delle coste e delle pianure alluvionali le zone.

L'obiettivo principale delle misure di protezione ambientale e degli interventi di ingegneria e bonifica del bacino idrografico è quello di ridurre la produzione di rifiuti e impedire lo scarico non autorizzato di sostanze inquinanti sulla topografia del bacino idrografico, per il quale vengono svolte le seguenti attività: introduzione di un sistema di regolazione della produzione dei rifiuti; organizzazione del controllo ambientale nel sistema di gestione dei rifiuti di produzione e consumo; condurre un inventario delle strutture e dei luoghi per i rifiuti di produzione e consumo; bonifica dei terreni disturbati e loro miglioramento; inasprimento delle tariffe per gli scarichi non autorizzati di sostanze inquinanti sul terreno; introduzione di tecnologie a basso e non-rifiuto e sistemi di riciclaggio dell’approvvigionamento idrico.

Le misure di protezione ambientale e i lavori eseguiti nelle zone costiere e golenali comprendono lavori di livellamento della superficie, livellamento o terrazzamento dei pendii; realizzazione di opere di ingegneria idraulica e strutture ricreative, rafforzamento degli argini e ripristino del manto erboso stabile e della vegetazione arborea e arbustiva, che successivamente impediscano i processi di erosione. Si eseguono lavori paesaggistici per ripristinare il complesso naturale di un corpo idrico e trasferire la maggior parte del deflusso superficiale nell'orizzonte sotterraneo ai fini della sua depurazione, utilizzando come barriera idrochimica le rocce della zona costiera e le terre alluvionali.

Le rive di molti corpi idrici sono ricoperte di rifiuti e le acque sono inquinate da sostanze chimiche, metalli pesanti, prodotti petroliferi, detriti galleggianti e alcune di esse sono eutrofizzate e interrate. Non è possibile stabilizzare o attivare processi di autodepurazione in tali corpi idrici senza appositi interventi di ingegneria e bonifica.

L'obiettivo dell'esecuzione di misure di ingegneria e bonifica e di lavori di protezione ambientale è creare condizioni nei corpi idrici che garantiscano l'efficace funzionamento delle varie strutture di depurazione dell'acqua e svolgere lavori per eliminare o ridurre l'impatto negativo delle fonti di distribuzione degli inquinanti di origine sia fuori canale che alveo fluviale.