我们已经
描述了河水在进入我们的眼镜时所克服
的路径，从自然界制备的“生化汤”转变为人类最重要的饮料。 但是，为了将来保存淡水，在将其用于日常生活，工业和农业后，将其返回河中之前，我们需要注意将其变成“汤”的水。 我们解释了为什么它很重要，什么污染了河流以及哪些新技术有助于清洁和保护河流。
目标6：为什么节约用水对我们很重要
2015年，联合国193个成员国设定了17个可持续发展目标，这些目标必须在2030年之前实现，以“改善繁荣并保护我们的星球”。 任务的范围很广-从消除贫困到世界和平。 不是第一个目标，但绝不是第17个目标，被认为是“确保所有人获得安全的水资源和卫生设施”（目标6）。 人类为什么要关心这个？
根据联合国的资料，全世界40％以上的人口
遭受缺水之苦。 约有18亿人使用被粪便细菌感染的饮用水源。 其原因是水体的主动污染，因为80％的废液未经任何处理就被排放了。 据估计，每年造成的死亡人数为数百万，占非洲等大洲和印度等人口稠密国家的GDP的百分比。 怎么样了
脏物扩散：什么以及如何破坏河流
最常见的污染类型是化学和细菌。 化学物质通过扩散发生-一种物质的分子相互渗透到另一种物质中，随后在整个体积中其浓度相等。 细菌意味着没有其特征的微生物进入河流生态系统，或现有细菌的异常繁殖。
几乎所有类型的人类活动都以一种或另一种方式损害流域。 生活废水，生产，受污染的降水，农业，运输，能源。 涉及什么污染物？
石油和石油产品。 尽管石油主要通过海上运输，但河流也经常受到石油污染。 将这种液态化石装瓶后，首先会形成所谓的浮油-水面上的斑点。 为此，不需要大量油-一吨油会污染12平方米。 公里的水。 然后部分排放物
蒸发 （大约30％），另一部分被冲洗掉（另外30％）。 剩下的物质称为“巧克力慕斯”-它是一种持久的高粘度乳液，所有生物都在其中死亡。
放射线 河流的放射性核素污染最经常是由于相应行业的工业水径流所致。 例如，在俄罗斯，半个多世纪以来，车里雅宾斯克州的Techa河一直受到持续的放射性污染。 玛雅克生产协会甚至在这条河流的流域建立了级联的人工水库，在那里有放射性排放物的水沉淀下来。 放射性元素的同位素积聚在土壤，植物和生物中，导致放射病。
自1949年以来，核废料定期排入Techa河。 资料来源：Ecodefense /俄罗斯的Heinrich Boell Stiftung / Slapovskaya / Nikulina洗涤剂，或更简单地说，是洗涤剂。 它们有剧毒并且可生物降解。 有时，清洁剂会在宽度不超过1 m的河流表面形成泡沫层。 洗涤剂对幼鱼和藻类最危险。
重金属。 该组中的汞，铅，锌，铬，锡和其他金属也最经常从工业工厂进入河水。 重金属及其化合物积聚在河流动物体内，导致疾病。
热污染 。 干净但热水会损害河流。 通常，其来源是热电厂和核电厂。 热水增加了蒸发，增加了矿化作用，促进了水生植物和微生物的密集生长，以及病原体和病毒的传播。
牲畜存量。 由于经济利益，畜牧群通常位于河流和湖泊附近。 在一个大型农场中，每天形成1吨浆料。 这种混合物进入水中会导致病原体和寄生虫扩散。
压载水容器。 为了保持稳定性，江河和海河船只从江河或大海中取水，然后将压载物与积聚的污物（包括石油产品）一起倾倒。
木材漂流。 沿河的合金化木材会堵塞树皮和其他树木碎片的水。 它们分解，吸收氧气并释放出酚类有害物质。 另外，干扰合金的灌木经常被砍掉，这导致河床的侵蚀和淤积。
与这些污染物和其他污染物作斗争，以及改善河流的生态状况，有助于节约资金，将较少的有害物质引入生产，巧妙的水监测，微生物甚至核桃壳。
核桃壳和食油细菌：如何在莫斯科炼油厂清洗废水
首先，保存河流和淡水有助于保存河流。 没有一项生产不能没有水，因此重要的是，首先，第二次使用已经从自然界中获取的资源，其次，将其恢复到正常状态。
莫斯科炼油厂在2017年引入了生物圈综合设施，结果证明了这一点。 新的处理系统使河水消耗
减少了2.5倍，并使炼油业巨头的废水量减少了3倍。 怎么了
“生物圈”由两个净化单元组成-物理化学和生物净化。 在第一个区块中，炼厂废水首先进入预处理部门，在那里去除机械杂质。 然后，水通过分离器，浮选机-特殊的水箱，其中的物质被添加到水中，这些水会导致污垢和杂质的出现-以及能够吸收不溶性物质的果壳过滤器。 水从此处进入配有十个活性炭过滤器的后处理单元。
清洁步骤越多，效果越好，但是结果是更昂贵。 资料来源：俄罗斯天然气工业股份公司Neft YouTube频道
然后通过风，更确切地说通过压力浮选来清洁水流，其中将强大的空气流引向水混合物。 它产生气泡，气泡上升到表面，吸收杂质和油产品。 水从此处流入系统的中心部分-膜生物反应器，该反应器可去除有机物以及氮和磷。 在这里，污水与污泥混合在一起，而污泥以前是可以吸收石油产品残留物的特殊细菌居住的地方。 为了消除淤泥本身，水通过了比人的头发还要细的孔径的膜。 现在，液体已准备好进行反渗透-液流穿过由H2O分子大小的细胞组成的膜。
结果是99.9％的纯净水，不仅返回莫斯科河的流域，甚至喝水都不是耻辱。 尽管有一个“但是”：它很昂贵。
产生和清洁：如何改善清洁经济
净水始终是在结果质量和价格之间寻求平衡的追求。 像莫斯科炼油厂生物圈这样的系统并不便宜：该项目已投资了90亿卢布。 此外，清洁过程本身是高能耗的。 如果石油工人有大量的金钱和电力，那么河水的其他消费者-这些主要是农民，食品工业，造纸业，市政当局-情况就与此不同。 而且东芝在如何将废水转化为用于自发电的原材料方面拥有丰富的知识。
通常，好氧微生物用于清洁，这需要一生的氧气。 该方法带来高成本。 我们一起使用由厌氧菌组成的生物反应器，该生物反应器可以终身使用其他物质。 进入反应器后，可通过低压浮选从有机杂质中纯化废水。 在没有氧气的情况下，厌氧细菌会分解有机污染物。 他们盛宴的结果是水，甲烷和二氧化碳，以及生化和化学耗氧量的根本减少（水污染的主要标准是BOD和COD含量）。
反应堆产生的沼气可用作电力，热能或（将来）用作汽车或发电机加油的生物燃料的来源。
基本的甲烷发酵系统。 根据废水的性质，BOD可以减少80-95％，COD可以减少60-80％。 资料来源：东芝
该系统适用于河流的几乎任何允许的生物污染标准，不同国家的标准可能有所不同。 为此，增加或减少纯化步骤的数量，或者说甲烷罐的数量就足够了。
两级甲烷发酵系统能够净化生化耗氧量高达15,000 mg / l的水，通常可接受的标准不超过600 mg / l。 资料来源：东芝
世界上已有处理设施的例子，它们不仅减少了消耗，而且通过将沼气转化为电能而变得完全不挥发。 2015年，位于格雷舍姆，锦绣和伍德村（美国俄勒冈州）市的11.4万消费者的污水处理厂开始发电，其发电量超出了其自身需求。 地方政府对此感到满意：他们每年可节省50万美元的电费。
但是，发展中国家的河流清理并不像发达国家那样顺利。 在这里，这个问题更为严重，但是解决该问题的资源却很少。
困难案例：物联网如何帮助清洁恒河
6亿印度人生活在恒河两岸，尽管该民族创造了世界上最古老的文明之一，但当今印度最重要的河流并没有处于最佳状态。 每天，有100万公升的污水排入印度斯坦的主要水道。 此外，这种放电是不可控制的，几乎没有任何减少伤害的尝试。 而且，即使使用了所有可用的处理设施，所有废水中只有1/3会被停用。
印度的问题还在于污垢进入恒河的方式。 没有将废水（即工业废物和城市污水）有组织地排入河流的系统，而满足农村居民需求的工业用水形成了一条河流，几乎无法控制地流入恒河。 因此，东芝建立了一套完整的处理厂系统，以控制和处理恒河沿岸的污水。
在恒河和亚穆纳河交汇处的阿拉哈巴德市（北方邦的部分地区）安装的污水处理厂。 资料来源：东芝
迄今为止，东芝已在恒河两岸建立了总长110公里的处理设施网络。 为了结合该系统的所有关键要素并降低其使用成本，所有这些电源都配备了IoT传感器。 这使您可以实时远程管理整个网络，从而减少每个清洁工厂的人员和管理成本。 然而，尽管水处理措施的有效性正在提高，但随着经济的增长，污染率将增加。 因此，重要的是不仅要有效清洁，而且要减少河流污染。
聪明的农民：红外传感器如何减少肥料流入河流
农业是河流的主要污染物之一。 我们不仅在谈论生物污染，而且还谈论化学污染，因为所有化学肥料迟早都会从田地或通过地下水冲入河流中。 未被植物完全吸收的氮肥特别有害。 残留物蒸发或掉入附近的河流和湖泊，导致其富营养化-养分过度饱和，导致微生物和植物的生长。 同时，该工厂永远无法确切知道需要多少氮肥-农民遵循公认的标准。
为了解决2015年美国内布拉斯加州的这一问题，启动了SENSE（高效氮利用和环境管理传感器）项目，该项目涉及测量植物中氮的实际积累水平，以控制氮肥的消耗。 该试验使密苏里州的支流内布拉斯加普拉特河主河谷的农民参与其中，长期以来一直遭受着农田氮肥的自然冲刷。 “大眼的拖拉机”开始穿越他们的田野。
大多数参与的农场不仅减少了过量的氮肥排放，而且还提高了生产率。 来源：YouTube频道内布拉斯加州扩展农场研究网络
它们配备有针对植物冠层的传感器，并在近半径范围内发出可见光和红外光。 设备的光电探测器捕获植物反射的信号。 根据强度，可以计算出它们的健康指数，并以此为基础计算所需氮肥的使用量。 在SENSE项目的三年中，普拉特山谷经济中的氮肥使用量减少了15％。
因此，采取措施保护河流，我们需要衡量努力的结果，并且在这方面的一次性研究是无效的，因为河流-一个快速变化的生态系统-就像拍一张试图捕捉整个种族的跑步者的照片一样。 因此，对河流的经济监测基于在线显示的指标。
河流监测如何组织？
使用不同的设备监控河流。 通常使用水表和多参数探头。
测水井是指在离海岸不远的地方挖出的水库，并通过两条通道与河流相连，以确保水的流入和流出。 通常，此类设备可测量水下压力。 一种更复杂的机制是用于确定水质的多参数设备。 它是一个探针管，与河底的加深方向平行，被浸入沿海的水中。 该管道装有各种传感器，可以分析不同深度的河流流速，温度和其他参数。
探针中收集的指标通过有线方式传输到岸上的传输器，传输器通过无线网络将其传输到数据库。 资料来源：Fondriest Environmental，Inc.。
这些设备的共同特征是基于岸电的。 同时，要分析大型河流的状况，重要的是要了解远离海岸的情况。
国家大河研究与教育中心（NGRREC）创建了大河生态观测网络（GREON）。 它是一个浮动平台网络，用于实时监测密西西比州，密苏里州，俄亥俄州和阿肯色州河流的水质。 每个单元均配有传感器，用于测量水质，温度，电导率，溶解氧，浊度，藻类，溶解有机物，硝酸盐和正磷酸盐。
GREON获得的数据可以在虚拟数据库中进行在线研究，其中所有河流生态状态的参数都将流过。
最后的和弦：如何遣返萤火虫
总结以上内容：为了保护河流，您需要学会不污染河流，清洁水流，节省能源并监控结果。 但这还不够。 并非所有生态系统都可以自行恢复。 有时自然需要帮助。
东芝故乡的一个例子。 在九州岛的大分县，许多河流流淌，而该地区是由工业企业积极建立的，包括在北野hana河上为东芝生产产品的半导体工厂。 在当地居民中，它以大量萤火虫的栖息地而闻名。 但是在2010年，他们消失了。 与东芝环境监测服务局一起，当地的爱好者和受邀的专家发现：断层废水流入河中。 然后，通过共同努力，实施了将萤火虫还给北野花的计划。 为此，我必须研究昆虫的饮食，合适的温度范围，并确定进入河中破坏栖息地的物质。 经过五年的努力，萤火虫又回来了。
在北野羽河上的遣返者之一。 资料来源：东芝
俄罗斯也可以利用上述经验和其他经验，而俄罗斯也面临着大规模的环境任务-拯救伏尔加河。 2/3的人口生活在俄罗斯主要水道的河岸上，而该国2/3的工业企业则位于该地区。 但是，在某些经济区，高达90％的污染是不准确的，也就是说，相对而言，污染不是来自工厂的排水管，而是来自自然渠道（雨水径流，地下河流等）。 顺便说一下，唐的
情况再好不过了 。
2018年，俄罗斯当局通过了《伏尔加河健康计划》作为国家生态项目的一部分。 到2025年，计划将污水排放量减少67％，使污水处理厂的容量增加一倍，并重建89个涵洞设施。 将为这些目的拨款2050亿卢布。 俄罗斯能否在一个国家中实现目标6？