Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
5. Растворенные органические вещества (РОВ), по существу, органические формы биогенных элементов. Эта группа веществ включает различные органические соединения: органические кислоты, спирты, альдегиды и кетоны, сложные эфиры, в том числе эфиры жирных кислот (липиды), фенолы, гуминовые вещества, ароматические соединения, углеводы, азотсодержащие соединения (белки, аминокислоты, амины) и т.д. Ввиду сложности определения "индивидуальных органических веществ, их многообразия и малых природных концентраций для количественной характеристики РОВ используют косвенные показатели: общее содержание Сорг, ^рг, Рорг, перманганатную или бихро
185
матную окисляемость воды (ХПК), биохимическое потребление кислорода (ВПК).
Органические вещества присутствуют в поверхностных водах в относительно невысоких концентрациях (обычно < ОД мг/л, или < 10~5 М). Как правило, основной вклад в РОВ вносят фульвокислоты (ФК), особенно в северных районах, где в гумифицированных реках содержание ФК достигает 100 мг/л. Вода при таких концентрациях ФК приобретает коричневую окраску.
По происхождению РОВ можно разделить-на автохтонные — продукты метаболизма и биохимического распада остатков организмов — и аллохтонные — органические вещества, поступающие в водную среду с поверхностными стоками, атмосферными осадками, сточными водами.
Для речных вод наиболее характерны органические вещества, поступающие с водосборной площади, а для морей, озер и водохранилищ — вещества, образующиеся в результате внутри вод оемных процессов. Средний элементный состав РОВ природных вод соответствует химической формуле С13Н17О12.
6. Токсичные загрязняющие вещества — тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), фенолы и т.д.
Природная вода — принципиально негомогенная среда из-за присутствия в ней большого числа взвешенных частиц и микропузырьков газа. Взвешенные твердые частицы в природных водах могут различаться по размерам (табл. 26.)
Таблица 26. Размер взвешенных частиц и микрооргшшзмов
Частица Диаметр, мк
Микроколлоиды 0,003-0,01 (зо-юоА)
Коллоиды 0,01-1
Седиментарные частицы 1-3
Вирусы 0,01-0,03
Бактерии 0,5
Микроводоросли 1-30
Молекулы 0,001
Макромолекулы 0,01
Для частиц размером менее 10 мк скорость осаждения меньше 0,01 см/с. При наличии даже слабого перемешивания и конвективных
потоков эти частицы равномерно распределены по всей толще воды. Седиментарные (оседающие) частицы состоят из минерального
186
ядра и органического слоя, т.е. представляют собой органоминераль-ный комплекс. В зависимости от происхождения содержание органической составляющей в этих частицах изменяется от 0 до 100%. В качестве зародышей "конденсации" нерастворимых органических веществ в природных водах выступают частицы БЮг, СаСОз.
Кроме "гидрозолей" (твердых частиц) в природных водах содержится множество микропузырьков газа — своего рода "облака" газовой фазы в гидросфере. Получается как бы зеркальное отображение атмосферы, где в воздухе присутствуют твердые аэрозоли и жидкая фаза. Общее число седиментарных взвешенных частиц и микропузырьков газа в природных водах обычно составляет 108—1011 шт/л.
Помимо твердых частиц и микропузырьков газа толща природных вод пронизана множеством микроорганизмов, образующих отдельную фазу биоты, находяющуюся в динамическом равновесии с внешней средой.
Таким образом, природная вода представляет собой многофазную гетерогенную систему открытого типа, обменивающуюся веществами и энергией с сопредельными средами (водными объектами, атмосферой, донными отложениями) и с биологической составляющей.
Схематически водоем или элемент природной водной среды можно рассматривать как своего рода химический реактор проточного типа
Атмосфера
t}
В ток
АМ2+/М+
Виота L
С Р
¦+ Выток
11
Донные отложения
Биота природной водной среды представлена совокупностью населяющих воду гидробионтов. Соотношение биомассы и численности отдельных представителей гидробиоценоза определяется потоками вещества и энергии в продукционно-деструкцйонцых процессах.
Любая живая клетка или экосистема также представляют собой систему открытого типа, поскольку для поддержания процессов жизнедеятельности нуждается в притоке свободной энергии извне. В глобальном масштабе для биосферы в целом этот приток осуществляется в результате процесса фотосинтеза. Локальные источники свободной энергии могут запасаться в виде пищевых ресурсов.
187
Для систем открытого типа по потоку вещества и энергии устанавливается стационарное состояние, в котором выравниваются скорости образования и исчезновения отдельных компонентов системы, как химических, так и биологических. Для экосистемы в целом время установления стационарного состояния определяется ее "долгожителями" — компонентами с наибольшей продолжительностью жизни на уровне отдельных особей. В то же время квазистационарное состояние "короткоживущих" подсистем устанавливается относительно быстро — в масштабе продолжительности жизни особей подсистемы.
