Біогенний елемент, який дуже активно бере участь в процесах біогідроценоза, - амонійний азот.
Екологічна ситуація
У водоймах можна спостерігати зміну змістуцього елемента: навесні його стає менше, зате влітку, в зв'язку зі сприятливим температурним режимом, значно збільшується його концентрація, оскільки масовано розкладаються органічні речовини.
І це кардинальним чином впливає на санітарнийстан водойм, що змушує посилювати контроль за життєздатністю екосистеми. Гранично допустимою концентрацією в водоймах, де ловлять рибу, вважається та, де амонійний азот не перевищує 0,39 міліграмів на літр.
У воді
Скупчення білкового азоту схильнеаммонификации, і цей процес розкладає білки до амонійного стану. Стічні води очищають за допомогою цього джерела азоту, якщо в них є джерело вуглецевого живлення для клітин. Інтенсивне використання настає в періодах фази їх росту, а коли починається окислення, амонійний азот вивільняється у вигляді аміаку. Далі він окислюється до стану нітритів і потім нітратів, або ж повторно бере участь в уже новому синтезі.
Для того щоб амонійний азот видалити зводойми, застосовується клиноптилоліт, тоді вода відновлює свої якості. Ставляться градирні в теплу пору року, а взимку їх замінюють іонообмінні установки, завдяки яким шкідливі речовини видаляються з стічних вод. Постійно проводяться аналізи, беруться проби на азот амонійний в воді, який з взятої проби відганяється, а потім в отриманому дистилляте визначається його кількість.
Як очистити водойму
Існує в природі іонообмінний матеріал,який називається клиноптилоліт (клас цеолітів). Саме з його допомогою доцільно відновлювати чистоту води. Азот амонійний в воді розчиняється в повному обсязі, тому спочатку потрібно звільнити її від всіх зважених речовин, після чого подавати воду на кліноптілолітовие фільтри. Це досить дорога очищення, але зате найефективніша - досягає дев'яноста семи відсотків.
Регенерація вимагає внесення розчинухлористого натрію - п'яти- або десятипроцентного. Завантаження після цього потрібно відмити водою. З розчину буде виділятися аміак, який можна поглинути сірчаною кислотою, щоб утворився сульфат амонію, який дуже хороший як добриво. Азот амонійний в стічних водах, а також азотовмісні органічні сполуки видаляють різними видами перегонки, екстракції, адсорбції.
Способи отримання добрив
Цей метод хороший, якщо необхідно визначенняамонійного азоту. Інші його форми, які зустрічаються в тих же добривах, - амидная, нітратна - саме цим методом визначити не можна. Спочатку потрібно витягти азот амонійний, в стічних водах, наприклад, його більш ніж достатньо. Про цей метод написано вище. Далі навішення майбутнього добрива потрібно помістити в колбу і пролити розчином соляної кислоти (концентрація повинна бути молярної - 0,05 моль на дм3). Колбу необхідно струшувати спеціальним апаратом не менше півгодини, після чого можна наполягати до п'ятнадцятої години.
Далі розчин знову збовтати і відфільтруватикрізь складчастий сухий фільтр. Тим же розчином соляної кислоти промити вміст фільтра як мінімум тричі, потім обсяг фільтрату потрібно довести до початкового знову ж розчином кислоти. Таким чином, по-перше, відбулося визначення азоту амонійного у воді, а по-друге - визначення кількості його в отриманому добриві. Останнє коливається від сорока до ста п'ятдесяти міліграмів на літр, а капролактаму в цьому ж розчині міститься від восьми до вісімдесяти міліграмів на літр. Якщо вміст амонійного азоту - менш двадцяти міліграмів, то досвід не вдасться, і цей метод не застосовується.
джерела забруднення
Найхарактерніші особливості виробничихстічних вод - нестабільний хімічний склад, необхідний період адаптації для розвитку мікрофлори, надлишок сполук органічного та мінерального походження азоту. Перед твором біологічної очистки на очисних спорудах стічні води змішуються з побутовими та господарськими і таким чином усереднюються. Азот амонійний (формула NH4+) Є обов'язковим компонентом стічних вод.
Джерелами забруднення можуть бути стічніводи самих різних галузей промисловості - від харчової та медичної до металургійної, коксохімічної, мікробіологічної, хімічної та нафтохімічної. Сюди ж можна віднести все господарсько-побутові стоки, гнойові, сільськогосподарські - з полів. В результаті розкладаються білкові речовини і сечовина, а нітрити та нітрати анаеробно відновлюються.
Вплив на організм
На людський організм такі сполуки впливаютьвкрай негативно. Аміак денатурує білки, вступаючи з ними в реакцію. Тоді клітини і, відповідно, тканини організму перестають дихати, спостерігається ураження центральної нервової системи, печінки, органів дихання, порушується робота судин. Якщо використовувати регулярно воду з високим вмістом амонію, страждає кислотно-лужний баланс, починається ацидоз.
Тому не можна допускати використання вище нормиорганічних і мінеральних добрив у землекористуванні, потрібно постійно боротися із зайвою вмістом шкідливих речовин: наприклад, азот амонійний в грунті має високу розчинність, тому і їжа, і вода буквально отруєні їм, його концентрації часто досягають токсичного рівня. Особливо страждають від цього діти. Розвивається метгемоглобінемія, кисневий режим в організмі швидко руйнується, першим починає страждати шлунково-кишковий тракт.
граничні дози
Поодинокі випадки захворювання метгемоглобінемієюпочинаються вже при вмісті нітратів у воді до п'ятдесяти міліграмів на літр, а коли концентрація їх досягає дев'яноста п'яти міліграмів на літр, хвороба приймає масовий характер. У США, Франції, Нідерландах, ФРН проведені детальні обстеження, які показали, що більше п'ятдесяти міліграмів нітратів на літр можна зустріти в п'ятдесяти відсотках випадків. Грунтові і колодязні води несуть в десятки разів перевищує межу концентрацію нітратів - до півтори тисячі міліграмів на літр, у той час як Всесвітня організація охорони здоров'я встановила межу в сорок п'ять міліграмів. І це вода, яку п'ють люди!
А вже стічні води очищаються багатьма способами - ібіологічної фільтрацією, і окисленням озоном, і гіпохлориту лужноземельних металів, і аерацією, і сорбцией, при якій використовуються цеоліти натрієвої форми, і іонообмінні смоли, і обробляють сильними лугами, і флотацією, і відновлюють амоній металевим магнієм, і додають розчини хлориду магнію з тринатрийфосфатом . Однак технології очищення завжди набагато відстають від технологій забруднення.
біогенні речовини
У природних водах розчиняється газ (NH3) Аміак, коли відбувається біохімічний розпадорганічних сполук, в тому числі і амонійного азоту. Тоді утворюються і накопичуються інші сполуки - амоній-іон і азот амонійний. Розчинений аміак потрапляє у водойми з підземним або поверхневим стоком, зі стічними водами, з атмосферними опадами. Якщо концентрація іона амонію (NH4+) Перевищить фонове значення, це буде означатипоява нового і близького джерела забруднення. Це можуть бути як тваринницькі ферми або скупчення гною, так і безгосподарно кинуті азотні добрива, як відстійники промисловості, так і очисні комунальні споруди.
А сполуки азоту, вуглецю, фосфору, якімістяться в стічних водах, потрапляючи у водойми, приносять значної шкоди екології практично всіх регіонів Росії. Очищення стічних вод з кожним днем стає все більш актуальною, оскільки концентрація шкідливих речовин, в тому числі і азотних сполук, найчастіше просто зашкалює. Це позначається не тільки на питну воду. Швидко накопичують нітрати практично всі овочі і фрукти, вони містяться в траві і зерні, які поїдає худоба.
Зміст в водоймах NH3 і NH4
Водойми завжди в декількох перехідних формахмістять азот: амонійних солей і аміаку, білкові азоту (органічного), нітритів (солей азотної кислоти) і нітратів (солей азотної кислоти). Все це утворюється разом з процесом мінералізації азоту, але в більшій мірі надходить зі стічними водами. Тепер водойми необхідно чистити. Сполуки азоту приходять на очисні споруди у вигляді азоту нітратів, азоту нітритів, амонійного азоту і азоту, пов'язаного органічними сполуками. Стічні води господарсько-побутового плану мають невелику концентрацію таких речовин, більшу частину відправляє в водойми промисловість.
В процесі очищення співвідношення масовихконцентрацій всіх форм азотних сполук постійно змінюється. Склад стічних вод стає іншим вже при транспортуванні, тому що сечовина, яка міститься в побутових і господарських стічних водах, взаємодіючи з бактеріями, розпадається і утворює амоній-іон. Чим протяжні мережу каналізації, тим далі зайде цей процес. Іноді зміст амоній-іона при вході на очистку складає до п'ятдесяти міліграмів на кубічний дециметр, що дуже і дуже багато.
органічний азот
Це азот, який знаходиться в складіорганічних речовин - протеидов і протеїнів, поліпепсідов (високомолекулярних сполук), амінокислот, карбаміду (низькомолекулярних сполук), амінів, амідів. Вся органіка, в тому числі і азотовмісні, потрапляє в стічні води, після чого азотні сполуки піддаються амонізації. Органічного азоту в стічних водах багато, іноді до сімдесяти відсотків усіх азотних сполук. Але в результаті амонізації на каналізаційному шляху до очисних споруд приходить органічного азоту не більше п'ятнадцяти відсотків.
Далі відбувається вже рукотворна біологічнаочистка. Перший етап - нітрифікація, тобто переробка сполук азоту за рахунок певних видів мікроорганізмів, які азот амонію окислюють, в нітрат-іон і нітрит-іон. Нитрифицирующих бактерій можна не побоюватися - вони до зовнішніх умов дуже сприйнятливі і легко витісняються. А ось нітрати, якщо потрапляють у водойму, приводять його до загибелі, оскільки є чудовою живильним середовищем для різноманітної мікрофлори. Саме тому з екосистеми нітрати необхідно виводити.
Нітрити та нітрати
Якщо стічні води проникають крізь ґрунт, тоамонійний азот під впливом деяких бактерій перетворюється спочатку в нітрити, потім в нітрати. Переважання і зміст різноманітних форм залежить від тих умов, які складаються на момент надходження сполук з присутністю азоту в грунт, а потім у водойму.
Під час паводку концентрація органічних формйого значно збільшується, оскільки органічні залишки бувають змиті з поверхні грунту, а влітку зменшуються так само значно, тому що служать "їжею" для різних водних організмів. Нітрити - проміжна форма окислення амонійного азоту, що прагне стати нітратами. У природних водах нітратів зазвичай не так багато, якщо не сталося змиву добрив з полів.
