Чистые до незначительно загрязненных. Вода прозрачна и богата растворенным в ней кислородом. Биохимическая потребность в кислороде незначительна. Встречается множество высших организмов, а также водятся лососевые породы рыб.
Незначительно пансионат Энергетик загрязненные до умеренно загрязненных. Вода уже не прозрачна. Биохимическая потребность в кислороде все еще мала. Часто встречаются водоросли и другие водные растения. Имеются в большом количестве живые организмы, такие, как ресничные, рачки, улитки, ракушки и т. п. Среди рыб преобладают рыбы семейства карповых.
Умеренно загрязненные. В воде еще имеется некоторое количество кислорода. Биохимическая потребность в кислороде увеличивается. Наряду с бактериями в воде встречаются низшие растения, водоросли, мелкие живые организмы.
Сильно загрязненные. В воде происходят процессы гниения. Кислорода в ней либо вообще нет, либо он имеется в ничтожных количествах. Отмечается образование сероводорода. Лишь микроорганизмы продолжают свою жизнедеятельность. В большом количестве встречаются бактерии. Водоросли и высшие растения отсутствуют. Находящаяся в сточной воде в большом количестве отмершая органическая материя не остается в живой природе неизменной. В результате происходящих биологических процессов она подвергается прогрессирующему разложению. При этом органические вещества вовлекаются в процесс обмена веществ живых организмов, пищей которых они являются.
Из крупных молекул белков, жиров и углеводов образуются более простые вещества с меньшей молекулярной массой. В ходе этого процесса высвобождается энергия, которая используется для поддержания жизнедеятельности организмов, участвующих в разложении. Конечным продуктом этих процессов распада являются простые органические и минеральные вещества. Водные растения превращают эти простые вещества вновь в высшие соединения. Этот синтез выполняется растениями, которые используют солнечный свет в качестве источника энергии.
Таким образом, процессы распада и синтеза определяют круговорот органических веществ в природе. Эти биологические процессы распада имеют большое значение, так как именно они лежат в основе процессов очистки сточных вод, загрязненных органическими веществами. Разложение высокомолекулярных веществ происходит двумя путями.
В первом случае в распаде на каждой его стадии участвует кислород воздуха. Этот процесс называют также аэробным разложением. Аэробные, т. е. совершающиеся лишь в присутствии кислорода, процессы поддерживаются ферментами, выделяемыми живыми клетками. Это сложные органические вещества белкового типа, образующиеся в растительных и животных клетках.
Они имеют решающее значение для обмена веществ, происходящего у всех живых организмов. Их присутствие значительно ускоряет химические преобразования и способствует скорейшему установлению состояния равновесия. Существует целый ряд ферментов, активно участвующих в процессах разложения высокомолекулярных органических соединений, какими, например, являются белки, жиры и углеводы. При аэробном процессе распада происходит присоединение кислорода к продуктам распада. Этот процесс называют также окислением.
Процессы разложения и окисления продолжаются до тех пор, пока весь углерод не превратится в двуокись углерода, водород - в воду, а азот - в нитраты. При аэробном разложении постоянно потребляется кислород. Как мы уже видели, биохимическая потребность в кислороде служит показателем степени загрязнения сточных вод органическими веществами. Аэробные процессы разложения широко распространены в природе.
Они постоянно протекают в водоемах, содержащих растворенный кислород, или в хорошо аэрируемых и населенных живыми организмами почвах. При круговороте органической материи продукты распада вновь оказываются исходными веществами для образования высших соединений.
В противоположность только что описанным процессам существует другой путь распада крупных молекул органических веществ на более мелкие частицы - анаэробное разложение. Он совершается лишь в отсутствие кислорода воздуха. Этот процесс известен также под названием "гниение". В нем принимают участие живые организмы. Однако в то время как в процессе аэробного разложения участвуют многие виды организмов, процессы гниения осуществляются лишь определенными видами бактерий.
При поступлении воздуха в достаточном количестве бактерии гниения подавляются другими организмами, поглощающими кислород. Лишь когда эти организмы из-за недостатка кислорода погибают, могут размножаться анаэробные бактерии. Конечные продукты процессов гниения не похожи на продукты, образующиеся при аэробном разложении. При гниении происходит процесс восстановления.
При этом наряду с твердыми соединениями в качестве конечных продуктов образуются различные газы, такие, как метан, углекислый газ, аммиак и сероводород. В конечном счете образующиеся вследствие анаэробного разложения частицы высокомолекулярных органических соединений вновь используются для синтеза новых белков, жиров и углеводов с помощью растений.
Таким образом, мы видим, что и при протекании распада по второму пути круговорот органической материи в природе снова замыкается. Если сточные воды отводятся в водоем или в населенную живыми организмами почву, то упомянутые процессы происходят естественным путем. Живые организмы, отыскивающие себе питание в загрязненных сточных водах, имеются повсеместно. С увеличением количества питательных веществ их число быстро возрастает, а при израсходовании запасов питания они отмирают.
Поскольку сброс сточных вод в водоемы происходит не однократно, а, как правило, носит регулярный характер, то можно считать, что микроорганизмы, находящиеся в наших водоемах, всегда обеспечены необходимыми питательными веществами. После того как загрязнения сточных вод подвергнутся разложению и расщеплению в результате многообразных физических, химических и биологических процессов, они постепенно уносятся вниз от места выпуска сточных вод. Мы называем этот процесс самоочищением водоема. Другими словами, самоочищение воды в реке или озере представляет собой возврат воды в естественное, первоначальное состояние, которое было нарушено в результате сброса в нее сточных вод.
Поскольку сточные воды сбрасываются в водоемы, как правило, непрерывно и в разных местах, то полного возврата воды в первоначальное состояние никогда не происходит. Поэтому в наших густонаселенных промышленных районах нет ни одной реки или озера, вода в которых находилась бы в естественном, первоначальном состоянии. Восстановление такого первоначального состояния практически невозможно и, кроме того, не является необходимым.
Поэтому полное восстановление не может явиться целью водохозяйственных мероприятий по защите водных источников. Задачей деятельности человека, направленной на сохранение водоемов, является, таким образом, поддержание и усиление процессов самоочищения воды в водоемах. Особенно важное значение имеют происходящие в проточных водоемах естественные процессы, так как в настоящее время к качеству воды в реках предъявляются самые разнообразные требования.
