Уровень кислотности
Уровень кислотности воды (кислотность рН) измеряется по шкале от 1 до 14. 7 - нейтральный показатель. Уровень кислотности устанавливается при помощи содержащихся в воде кислот, щелочей, а также растворённых в ней солей.
Химические последствия: уровень кислотности зависит с одной стороны от растительной продукции, а с другой - от попадающих в неё сточных вод. Днём растения впитывают СО2 из воды. СО2 вместе с водой образует слабую кислоту. Соответственно повышается кислотность рН. Ночью этот показатель уменьшается. Увеличение уровня кислотности может привести к сильному появлению аммониака и ионов аммония.
Биологические последствия: аммониак - очень сильный яд для рыб. Уровень кислотности влияет на обмен веществ, как животных так и растений. Если уровень кислотности упадёт ниже 5.5 или поднимется выше 9, то жизнь для высших организмов почти невозможна.
Электропроводность
Электрическая проводимость воды основывается на содержании ионов в воде. Электрическое сопротивление - это соотношение напряжения тока (U) к силе тока (I). Обратная величина сопротивления и есть проводимость (G). У чистой (дистилированной) воды самая низкая электрическая проводимость. Даже небольшие загрязнения воды резко повышают её. Именно из-за этого она и считается самым важным показателем воды.
Химические последствия: впитывание газов из воздуха и их реакция с ионами является причиной высокой электропроводности дождевой воды. Величина показателя может достигать 60-100 мС/см, чио указывает на взаимосвязь с уровнем кислотности рН. Высокая электропроводность текущих на поверхности вод указывает на высокое содержание солей, которые попадают с промышленными стоками, смытыми удобрениями и солью.
Биологические последствия: Высокое содержание питательных солей (фосфаты, нитраты) наших вод ведёт к сильному росту водорослей. В большой массе отмершие водоросли разлагаются аэробно. При нехватке кислорода этот процесс происходит анаэробно. Появляются гнилостные газы (метан, сероводород, ионы аммониака и аммониума). Из-за низкого содержанием кислорода рыбы погибают.
Концентрация кислорода
Кислород жизненно необходим всем животным и растительным организмам. Этот газ содержится растворённым в воде и только в такой форме может потребляться рыбами, мелкими домашними животными и бактериями.
Кислород попадает в воду двумя путями:
- Из-за относительно высокого парциального давления кислорода его молекулы диффундируют в воду. Этому процессу благоприятствуют холодная вода и её турбуленция,вызываемая высокой скоростью потока.
- Кроме того кислород попадает в воду из фотосинтеза растения. Такая форма диффузии кислорода в воду имеет большое значение для медленно текущих вод. Поэтому такие воды светозависимы и концентрация кислорода сильно меняется в течение дня, на что следует обратить внимание при взятии проб и их оценке. Критическое время выпадает на ранее утро, поскольку ночью растения не производили, но потребляли кислород.
Низкие концентрации кислорода вызывают аэробные бактерии. Некоторые из них естественного происхождения, некоторые - искусственного. К ним относятся умершие растения и животные, выделения животных, стоки промышленных отходов, транспорт и сельское хозяйство, домашние отходы, фeкалии, обременяющие осадки т.д.
Химические последствия: при нехватке кислорода в водоёме растительный материал становится анаэробным, разлагается без кислорода, выделяя гнилостные газы (среди них также ядовитый газ сероводород). Фосфат, связанный с железом в придонной, от кислорода свободной воде, представляет собой удобрение (нерастворимое в воде железо - (III) - фосфат сокращается до растворимого железа - (II) - фосфат).
Биологические последствия: нехватка кислорода приводит к тому, что рыбы, при недостатке питательных веществ, быстрее заболевают и становятся лёгкой добычей для паразитов. Нехватка кислорода необязательно сразу приводит к вымиранию рыбы, это может происходить медленно и незаметно. Почти все живые организмы нуждаются в кислороде. Концентрация кислорода очень важна для выживания многих организмов и поэтому является одним из самых весомых факторов химического индекса (CI).
Температура воды
Установление точной температуры воды и окружающего воздуха является одним из базовых условий, поскольку некоторые параметры напрямую зависят от температуры. Особенное влияние оказывает на температуру скорость химических реакций. Следуя правилу Ваннт-Гоффа (зависимость скорости реакции от температуры) скорость реакции удваивается и даже утраивается при повышении температуры на 10 °C. Температура водоёмов зависит от солнечного излучения.
Химические последствия: Температура влияет на концентрацию кислорода в водоёме. При повышенных температурах в воде может раствориться гораздо меньшее количество кислорода.
Биологические факторы: Слишком высокое потепление влияет на композицию животного и растительного мира воды. При изменении жизненного пространства (повышение температуры воды) наступает межвидовая конкуренция. Низкая концентрация кислорода может привести, например, к вымиранию рыб или к анаэробному разложению биомассы, когда высвобождается метан и ядовитые сероводороды.
Концентрация аммония
Аммоний NH4+ и аммониак NH3 появляются при расщеплении азото-содержащих органических субстанций, в особенности протеинов и мочевины. Аммоний может попасть в воду тремя путями: как экскремент человеческого или животного происхождения. Поэтому положительное заключении о присутствии в воде аммония должно настораживать также из гигиенических соображений. Из этих же соображений имеет смысл проведение сопровождающих исследований на бактерии Escherichia Coli.
Смытые с полей удобрения способствуют попаданию аммония в воду, что обычно сопровождается повышенной концентрацией сульфата и хлорида. В загрязнённых водоёмах концентрация достигает 10 мг/л.
Химические последствия: в водяных растворах можно найти зависящий от уровня кислотности баланс ионов аммония и свободного аммониака. Ядовитый для рыб аммоний находится исключительно в алкалической воде. Чтобы определить концентрацию аммония в воде, а следовательно ядовитость воды для рыб помимо показателя кислотности-рН необходимо измерять также и температуру воды.
Биологические последствия: аммоний попадает в воды из очистительных установок, вследствие нитрификации нитросоманами, нитрососпирами, нитросовибрами, а также ещё нитратации нитробактером, нитроспинами, нитрококкусами и может привести к коллапсу , если они не будут задействованы микроорганизмами и водяными растениями в процессе обмена веществ. Для микробактериальной оксидации нитрата на 1 г NH4-азота расходуется около 4.6 мг кислорода.
Концентрация нитрата
Присутствие нитрата объясняется в основном минерализацией органических соединений азота, например, при полном расщеплении белков на аминокислоты. В два этапа: сначала аммоний бактериально окисляется в нитрит (нитритация), а затем в нитрат (нитратация).
Нитрат - важный составляющий компонент для биосинтеза протеинов, необходимый всем живым существам. В больших концентрациях нитрат способствует избыточному росту водорослей и эвтрофикации. Если повышенная концентрация нитрата не вызывает высокую концентрацию аммония и нитрита, то можно сказать, что самоочищение воды было достаточным для минерализации органических соединений азота.
Если высокая концентрация нитрата не является следствием всплывания естесственной селитры, значит вода загрязнена. Нитрат и аммоний попадают в воду с экскрементами животных, частицами отмерших растений и животных, с фекалиями, навозом, удобрениями из-за некачественной очистки на станции осветления бытовых сточных вод. Нитрат присутствует практически во всех водоёмах. На чистой водной поверхности естественных водоёмов ионы нитрата присутствуют в концентрации 0.4-8 мг/л. В загрязнённых водоёмах концентрация нитрата может лежать между 50 и 150 мг/л.
Химические последствия: эвтрофикационное воздействие нитрата может привести к нехватке кислорода. А при нехватке кислорода возникает опасность появления большого количества ядовитого нитрата.
Биологические последствия: нитрит изменяет гемоглобин; отравленные нитратами животные умирают. Тот же эффект наблюдается при высоких концентрациях нитрата, так как нитрат в кишечнике частично перерабатывается в нитрит. В реакциях с аминами появляются раковызывающие нитросамины. Постоянно высокая концентрация натрия в воде также опасно для здоровья человека.
Концентрация фосфата
Фосфат присутствует в воде в трёх фракциях: как неорганический растворённый фосфат (ортофосфат или полифосфат Р2О5), как органический растворённый фосфат и как органически партикулярный фосфат; последние две фракции связаны с живыми организмами. Фосфат присутствует в чистых водоёмах в очень незначительных количествах, так как растения и водоросли очень быстро связывают его или нерастворимый в воде железо-(III)-фосфат остаётся в почве. Так фосфат теряет свою способность к эфтофикации. Естественное наличие фосфата на сегодняшний день не играет никакой роли. Повышенное содержание фосфата в воде является следствием её загрязнения. И проявляется сильными колебаниями концентрации фосфата. Причиной повышения концентрации фосфата является эрозия пахотных земель в которых содержатся удобрения, промышленные отходы, и конечно бытовые стоки (содержащие моющие средства и фекалии, около 4.5 г фосфата в день). Даже после механической и биологической очистки воды в очистительных установках большое количество фосфата попадает в воду, так как фосфат в биологической процессе расщепляется только до орто-фосфата. Поэтому в очистительных установках нагрузкой от 5000 EWG (количество жидких отходов на душу населения) предписана химическая ступень очистки стоков. Естественные незагрязнённые водоёмы имеют концентрацию фосфата менее 0.1 мг/л, а иногда даже менее 0.03 мг/л. Концентрация фосфата свыше 0.3 мг/л указывает на явную загрязнённость воды.
Химические последствия: в обогащённой кислородом воде фосфат связан в седименте как нерастворимый в воде железо-(III)-фосфат. При нехватке кислорода железо-(III)-фосфат уменьшается до железо-(II)-фосфата. Большие количества освобождённого фосфата подогревают эвтрофикацию.
Биологические последствия: фосфат в основном минимально способствует росту растений и водорослей. Если фосфат постоянно пополняется, то увеличивается количество фото- и зоопланктона, что в конце концов приводит к увеличению умершей биомассы. Биомасса разлагается аэробными бактериями при потреблении кислорода. Процесс разложения сопровождается ещё большим потреблением кислорода, до тех пор, когда умершая биомасса сможет разлагаться только анаэробно и покроет почву гнилым илом. В этой ситуации наступает процесс, описанный в "химических последствиях".
|
