57. Источники загрязнения поверхностных вод нитратами, методы их определения.

Присутствие нитратных ионов в природных водах связано с:

1. внутриводоемными процессами нитрификации аммонийных ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих бактерий;

2. атмосферными осадками, которые поглощают образующиеся при атмосферных электрических разрядах оксиды азота (концентрация нитратов в атмосферных осадках достигает 0,9 - 1 мг/дм³);

3. промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами, особенно после биологической очистки, когда концентрация достигает 50 мг/дм³;

4. стоком с сельскохозяйственных угодий и со сбросными водами с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения.

5. в процессе «бомбометания» нитратов водоплавающими птицами, питающимися у берегов озер и прудов и пролетающими над ними.

Главными процессами, направленными на понижение концентрации нитратов, являются потребление их фитопланктоном и денитрофицирующими бактериями, которые при недостатке кислорода используют кислород нитратов на окисление органических веществ.

В поверхностных водах нитраты находятся в растворенной форме. Концентрация нитратов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям: минимальная в вегетационный период, она увеличивается осенью и достигает максимума зимой, когда при минимальном потреблении азота происходит разложение органических веществ и переход азота из органических форм в минеральные. Амплитуда сезонных колебаний может служить одним из показателей эвтрофирования водного объекта.

В незагрязненных поверхностных водах концентрация нитрат-ионов не превышает величины порядка десятков микрограммов в 1 дм³ (в пересчете на азот). С нарастанием эвтрофикации абсолютная концентрация нитратного азота и его доля в сумме минерального азота возрастают, достигая n·10-1 мг/дм3. В незагрязненных подземных водах содержание нитратных ионов обычно выражается сотыми, десятыми долями миллиграмма и реже единицами миллиграммов в 1 дм³. Подземные водоносные горизонты в большей степени подвержены нитратному загрязнению, чем поверхностные водоемы (т.к. отсутствует потребитель нитратов).

Методами определения нитратов являются фотоколориметрический, ионометрический.

58. Основные показатели качества почв. Источники загрязнения почв.

Почва - это биокосное образование биосферы в результате процессов взаимодействия: между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами.

Любую почву можно рассматривать как гетерогенную, многофазную систему, состоящую из твердой (минеральные и органические компоненты), жидкой (почвенный раствор} и газообразной (почвенный воздух) фаз.

Минеральный состав почв складывается в основном из кварца (SiO₂) и алюмосиликатов -оксидов алюминия и кремния (SiO₂: Аl₂0₃: Н₂О) в различных соотношениях. Твердая фаза почв состоит из разномерных частиц - механических элементов. В зависимости от размеров частиц различают песчаные, суглинистые и глинистые почвы. От механического состава почв зависит в большой степени интенсивность переноса и накопления в почве органических и минеральных соединений.

Эколого-химическая характеристика качества почвы определяется важнейшими для практического использования химическими данными: общее содержание органических соединений (гумус); азот (аммонийный, нитратный и связанный с органикой); связанная угольная кислота (карбонаты кальция и магния); питательные вещества для растений (кальций, калий, магний, фосфор, микроэлементы, а также способность к их биологическому усвоению). Кроме того, при определении качества почвы играют роль и более простые характеристики: механический и фракционный состав, значение рН, сухой вес, влагоемкость, гигроскопичность, теплота смачивания, объем пор и ионообменная емкость.

Гумус - важнейший компонент почв, определяющий ее плодородие, он служит источником азота, фосфора, серы и микроудобрений для растений.

Особо опасно повышение концентрации в почвах в-в техногенного происхождения, обусловленные выбросами промышленными предприятиями и транспорта, бытовыми отходами, а также накоплением в почвах остаточных количеств компонентов минеральных удобрений

Почвенный раствор - это жидкая фаза почвы в природных условиях. В почвенных растворах осуществляются важнейшие биохимические процессы: растения и микроорганизмы черпают необходимые им вещества главным образом из почвенного раствора. Например, повышение кислотности почвенного раствора может негативно влиять на растения, поскольку это приводит к. повышению концентрации токсичных для растений ионов, к изменению доступности растениям элементов питания и т.д.

Почвенный раствор содержит в себе газы воздуха, растворенную углекислоту, ионы водорода. Из твердой фазы почвы переходят в почвенный раствор ионы Са²⁺, Мg²⁺, Nа⁺, CO₃^2-, SO₄^2-, Сl^-. В меньших количествах в почвенной влаге содержатся другие минеральные, а также различные органические соединения, коллоидные растворы и грубые взвеси минеральных веществ.

Почвенный воздух используется для дыхания корнями растений, микроорганизмами и животными, населяющими почву. Состав почвенного воздуха зависит от увлажненности почв. В избыточно увлажненных почвах затруднен газообмен, я в почвенном воздухе накапливается 5-10% и более оксида углерода (IV) CO₂, а содержание кислорода падает до 15%.

Все методы определения общего содержания элементов основаны на предварительном разложении образцов почв кислотами (Н₂SО_4, НN0₃, НСlO₄, НСl, НF) или щелочами и последующем определении элементов в растворах химическими и инструментальными методами. Так, общее содержание азота в пробе определяют по методу Кьельдаля. В последнее время используют автоматические анализаторы с трубкой для сжигания образца в токе кислорода над катализатором и определением компонентов хроматографическим методом, что позволяет из одной навески определить углерод, водород и азот.

Определению микроэлементов обычно предшествуют стадии их концентрирования и разделения. Дня этого используют разнообразные методы — более часто сорбционные и экстракционные и реже электрохимические и соосаждение.

Термические методы анализа позволяют получить информацию об элементном составе гумусовых кислот. По элементному составу можно получить только общее представление о типе строения гуминовых веществ или о соотношении алифатических и циклических компонентов.

Молекулярный и структурно-групповой анализ органических компонентов почв осуществляют методами молекулярной абсорбционной спектроскопии, хроматографии, масс-спектрометрии, ЯМР. Молекулярные массы гумусовых кислот определяют оптическими методами и гель-фильтрацией; сведения о размере и форме молекул можно получить методами электронной микроскопии.