16. Влияние органических веществ на гидросферу. Эвтрофикация водоемов.

Эвтрофикация водоемов

Питательные вещества в гидросфере. К ним можно отнести практически все химические вещества попадающие в гидросферу, которые существенны для здоровья и роста живых организмов. Металлы Cu, Zn, Fe, Co, Mn используются как микроэлементы, но их дефицит резко нарушает рост и развитие живых организмов. Определяющими питательными веществами являются продукты химических реакций с участием N₂, P, O₂, S эти вещества присутствуют в виде неорганических соединений, преобразуются в результате обменных процессов в органические и составляют основу круговорота питательных веществ. При избытке таких питательных веществ начинается не контролируемый рост водных растений гидросферы, но это в свою очередь вызывает увеличение расхода других питательных веществ, что приводит к истощению веществ в гидросфере. Неконтролируемый рост растений может ограничиться только нехваткой кислорода. Это явление вызывает эфтрофический эффект в водоемах, который может определить как акселерацию жизненного цикла водных масс. Если акселерация приходит быстро, кислород полностью расходится вода «умирает», что приводит к гибели водных растений и остатки кислорода используются на их разложение. Это вызывает вторичное загрязнение водоемов или эвтрофикацию водоемов.

Азот. В той или иной форме азот присутствует во всей биосфере. В гидросфере и литосфере он может быть использован лишь после фиксации его биологической системы. Такой системой в гидросфере являются сине-зеленые водоросли.

N₂→2N⁰, 2N⁰ +3H₂→2NH₃

В воде аммиак существует в амонивой форме NH⁺₄ и подвергается 2-х ступенчатой реакцией нитрофиксации. Обе ступени это реакции окисления, которые осуществляются с помощью автотрофных бактерий.

NH₃(NH⁺₄)→NO^-₂ (нитрит)→NO^-₃ (нитрат)

Конечным продуктом окисления является нитрат иона, т.е та форма в которой азот ассимилируется (распределяется) при образовании аминокислот и протеинов. При гибели организма бактерии других типов преобразуют азот входящий в состав аминокислот в аммиак и в результате процесса аммонификации происходит реакция: NH₂ \ (CH₂) → NH₃ + CO₂ +H₂O.

COOH /

При этом аммиак возвращается обратно в цикл и помогает восстановить равновесие в природе. Чтобы завершить круговорот нитрит и нитрат ионы с помощью бактерий в процессах денитрификации преобразуются в газообразное состояние N₂, N₂O. Таким образом, при нормальных условиях полное количество фиксированного азота равно полному количеству газообразного азота возвращенного в газообразную среду.

Известно, что избыточное содержание нитрит ионов является токсичным

NO^2-₂ для многих организмов и представляет опасность для всех живых организмов в воде и для человека. Нитрит ионы стимулируют чрезмерный рост водорослей, в следствии чего и появляется эвтрофический эффект. В следствии возросшего объема производств дающие азотосодержащие отходы привело к тому, что прежней стабильности круговорота азота не существует. Все микроорганизмы живущие в водоемах и ответственные за денитрификацию не справляются с этим объемом азотных поступлений и в результате нарушается последовательность реакции в природе.

Органические соединения в гидросфере являются не желательным фактором, т.к. процессы разложения вообще не идут, либо проходят очень медленно в биологическом масштабе времени. Органические соединения поступающие в водные системы как в виде раствора, так и в виде взвеси содержат инсекциды, пестициды, фенолы, углеводы, белковые ферменты, аминокислоты, карбоновые и гуминовые кислоты, витамины которые оказывают существенное влияние на живые организмы гидросферы.

Нефть. После попадания в гидросферу нефть начинает перемещаться под влиянием ветра, в течении приливов и отливов. В результате этих процессов нефть испаряется, растворяется, образует эмульсии, усваивается животными организмами и выпадает в осадок, при этом состав нефти постоянно меняется.

После длительного пребывания в воде углеводороды теряют многие летучие компоненты и растворяются, под действием живых организмов углеводороды могут образовывать фракции, обладающие высокой токсичностью. Кроме этого заметно влияние углеводородов является их способность захватывать и концентрировать другие загрязнения (тяжелые металлы, пестициды). В итоге часть углеводородов, которая не садилась, не растворилась, не разложилась, обнаруживается на поверхности воды в виде плавающих смоленых шариков. Основными последствиями загрязнения углеводородами являются эффекты покрытия и удушения, т.к. пленка углеводородов уменьшает прохождение светового потока, препятствует фотосинтезу, снижает перенос кислорода и СО₂ в гидросферу, способствует уменьшению окислительных процессов в гидросфере.

ПАВ. В их состав входят поверхностно активные агенты и связывающие компоненты, которые уменьшают поверхностное натяжение жидкости, растворяются и образуют или суспензию или эмульсию с частичным удалением загрязнений, а также уменьшают жесткость воды за счет образования с водой щелочного раствора в котором моющие средства наиболее эффективны. Сточные воды содержащие ПАВ несут шапку пену, которая не наносит вреда окружающей среде. Полифосфатные соединения, входящие в состав ПАВ легко гидролизуются с образованием фосфата Р₃О₁₀→^Н₂^О НРО^2-₄ + Н₂РО^-₄. Образующие продукты не представляют вреда для человека и животных находящихся в воде, они как раз и служат питательной средой для растений гидросферы и могут стимулировать интенсивный их рост.