Поступление биогенных элементов в водохранилища

ГЛАВА 4

ПОСТУПЛЕНИЕ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОДОХРАНИЛИЩА

Содержание биогенных элементов является одним из основных факторов, чтобы оценить состояние и функционирование водных экосистем, так как они входят в многочисленные биохимические круговороты веществ.

Биогенные элементы представляют собой элементы, которые входят в состав живых организмов и выполняют свойственные им биологические функции. На экологическое состояние водохранилищ в первую очередь наибольшее влияние оказывают такие биогенные элементы, как азот и фосфор, важное значение также имеют их органические соединения.

Практически все водные экосистемы подвержены антропогенному воздействию, которое в наибольшей мере сказывается на ускорение процесса эвтрофирования, а именно происходит увеличения биологической продуктивности и изменение трофического статуса водоемов. Эти процессы вызваны значительной нагрузкой на водоемы биогенных элементов.

4.1 Азот как биогенный элемент

Азот и азотсодержащие соединения находятся в поверхностных водах в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии и при определенных условиях могут переходить из одного состояния в другое. Неорганические соединения азота находятся в водоемах в трех формах: нитратный, нитритный и аммонийный азот.

Средняя концентрация азота в водоемах зависит от трофического статуса и колеблется в пределах 0,3-2,0 мг/дм3. По содержанию в водоемах определенных форм соединений азота можно судить о загрязнении: свежее загрязнение – повышенная концентрация ионов аммония и нитритов, старое загрязнение – повешенная концентрация нитратов в воде.

Наличие в поверхностных водах аммонийного азота в первую очередь связано с деградацией белковых веществ, дезаминированием аминокислот, разложением мочевины и т.д. Основными источниками поступления ионов аммония являются животноводческие фермы, поверхностные стоки с сельскохозяйственных угодий, хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды.

Предельно допустимая концентрация ионов аммония в водоемах составляет 2 мг/дм3 по азоту [1]. По повышению ПДК ионов аммония можно судить о загрязнении поверхностных и подземных вод, ухудшении санитарного состояния водоема.

Ионы аммония являются неустойчивыми, поэтому под действием различных факторов преобразуются в другие формы соединений азота. Этот процесс, осуществляющийся с помощью бактерий Nitrosomonas, которые при достаточном количестве кислорода окисляют ионы аммония до нитратов, получил название нитрификация.  Присутствие нитратов в поверхностных водах связано также с атмосферными осадками, хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами, поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий, которые применяют азотные удобрения.

Предельно допустимая концентрация нитратов в воде составляет 10 мг/л по азоту или 45 мг/л в виде иона NO3 [1]. Главными процессами, понижающие концентрацию нитратов, являются их потребление фитопланктоном и денитрофицирующими бактериями.

Нитриты являются промежуточной стадией в цепи процессов, связанных с окислением аммония до нитратов в аэробных условиях и с восстановлением нитратов до азота и аммиака в анаэробных условиях. Повышенное содержания нитритов свидетельствует о загрязнении водоемов, является одним из важных санитарных показателей.  Предельно допустимая концентрация нитритов в оде составляет 1 мг/дм3 по азоту и 3,3 мг/дм3 в виде иона NO2.

Наиболее токсичными являются нитриты, наиболее безопасными – нитраты, среднее положение занимает аммоний.

Соединения азота являются одним из главных показателей загрязнения воды, поскольку их повышенное содержание вызывает появление токсичных свойств воды.  Повышенное содержание этих биогенных элементов связано с промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками, сточными водами с сельхозугодий, также с внесением минеральных удобрений, содержащих азот.

4.2 Фосфор как биогенный элемент

Фосфор, как и азот, является одних из наиболее важных биогенных элементов и имеет огромное значения для развития водных объектов. При отсутствии фосфора и его соединений рост водной растительности прекращается, а при избытке этих соединений наблюдается эвтрофирование водоемов, которое в свою очередь приводит к ухудшению качества воды.