2.4.2. Вещества, разрушаемые микроорганизмами, и измене­ние состояния воды

Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Выделяют также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.

Органические соединения природного происхождения, за некоторым исключением (например, лигнин), быстро разрушаются микроорганизмами. Процесс биологической очистки воды связан с содержанием в ней кислорода. При достаточном количестве кислорода проявляется активность аэробных микроорганизмов, которые питаются органическими веществами. При этом образуются СО₂ и Н₂О, а также нитраты, фосфаты, сульфаты, кислородсодержащие соединения других элементов, которые содержались в исходных веществах. Выделенные нитраты и фосфаты играют особую роль в изменении состояния воды, так как в естественных водоемах они содержатся в столь малых количествах, что ограничивают рост растений и планктона. С ростом числа живых организмов в воде увеличивается и количество отмирающих, для аэробного разрушения органических остатков которых требуется также кислород. При этом резко возрастает расход кислорода, и растения уже не могут восполнять его за счет фотосинтеза. Если органические остатки не будут вскоре переработаны, вода на длительное время останется без кислорода, необходимого для жизнедеятельности флоры и фауны, вплоть до того, что аэробные организмы уже не смогут более существовать. Их массовая гибель соответственно сопровождается массовым размножением анаэробных микроорганизмов, которые разрушают всю биомассу путем брожения. Этот переход от аэробного к анаэробному состоянию воды называют опрокидыванием.

После анаэробного распада в результате целого ряда взаимосвязанных процессов брожения образуются CH₄, CO₂, H₂O, NH₃, H₂S. Распавшиеся в анаэробных процессах органические вещества так сильно изменяют состояние воды, что делают невозможным в обозримое время ее возвращение к аэробному состоянию, если не предпринимать искусственные меры. Постоянно выделяющиеся NH₃ и H₂S еще сильнее отравляют воду.

При сильном загрязнении воды мочой и навозной жижей в ней оказывается большое количество мочевины. Бактерии в сточных водах под действием ферментов выделяют аммиак.

уреаза

(NH₄)₂CO+2 H₂O  H₂CO₃+NH₃

Литр навозной жижи может дать до 4,5 г аммиака, который может выделиться в определенных условиях. При температуре 25⁰С и рН 11 равновесие сильно сдвигается в сторону выделения аммиака. Такие условия создаются в летнее время в стоячих водах прудов. При вдыхании аммиака, а также при питье его раствора в воде, аммиак быстро усваивается организмом. При растворении в крови аммиак быстро создает щелочную среду и растворяет белки, нанося организму этим непоправимый вред. При попадании аммиака в пруды он может вызвать массовую гибель живых организмов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«Определение аммонийных соединений в сточных водах»

Предложенный метод определения массовой концентрации ка­тиона аммония (ГОСТ 1030) основан на его реакции с реактивом Несслера с образованием окрашенного в щелочной среде в желтый цвет соединения.

2K₄HgJ₄ + NH₃ + 3KOH = Hg₂OJNH₂ + 7KJ + 2H₂O желтый

Мешающее влияние железа устраняют добавлением к пробе сегнетовой соли.

Концентрацию катионов аммония определяют визуально-коло­риметрическим или фотометрическим методом (длина волны 425 нм, кювета 1 см).

ПДК аммиака и ионов аммония в воде водоемов составляет 2,6 мг/л (или 2,0 мг/л по аммонийному азоту). Лимитирующий показатель вредности – общесанитарный.

Приборы и реактивы: фотоколориметр; пробирки для колори­метрии; реактив Несслера; сегнетова соль; раствор хлорида аммония 1,0 мг/мл (2,9650 г предварительно высушенного NH₄Cl растворяют в 1 л дистиллированной воды); анализируемая вода; стеклянная хими­ческая посуда.