Окисление донных отложений и придонных слоев воды
Окисление донных отложений и придонных слоев воды – обеспечивается внесением химических веществ, например, нитратов, что улучшает окислительно-восстановительные условия в придонных слоях воды и на поверхности донных отложений, тем самым увеличивая способность железа связывать фосфор. Кроме того, нитраты способствуют окислению биоразлагаемых органических веществ (рис. 2.1.14) и восстановленных соединений (Ripl, 1976; Hupfer, Hilt, 2008).
Рис. 2.1.14. Схема действия препаратов на основе нитратов
В качестве технического решения используют непосредственное внесение раствора нитрата кальция в воду или впрыскивание в донные отложения, в количестве от 19 до 170 г/м2.
Классическим вариантом применения данного метода считается процедура «RIPLOX» (Ripl, 1976), в которой при помощи специального устройства вносится смесь химических веществ в верхний слой донных отложений (на глубину до 25 см): хлорид железа и нитрат кальция для связывания фосфора и окисления органических веществ в результате процесса денитрификации, а также известь для поддержания оптимального для денитрификации диапазона pH – 7,0-7,5 (рис. 2.1.15).
Рис. 2.1.15. Схема процедуры «RIPLOX»: 1 – полевая лаборатория; 2 – резервуар с химическими реагентами; 3 – портативный компрессор для аэрирования химической смеси; 4 – резервуар для смешивания реагентов (нитрата кальция и хлорида железа); 5 – специальное устройство для разрыхления донных отложений и впрыскивания реагентной смеси; 6 и 7 – воздуховоды; 8 – пневмонасос; 9 – линия для подачи реагентной смеси; 10 – направляющая магистраль для перемещения устройства по дну; 11 – пневматический насос для разбавления, смешивания реагентной смеси с озерной водой и впрыскивания в донные отложения; 12 – линия забора озерной воды; 13 – пневматическая лебедка (Jorgensen et al., 2005)
В некоторых случаях добавление осуществляется внесением гранулированных форм, что обеспечивает постепенное поступление нитратов и повышает время их доступности. Как и в случае с аэрацией, вышеприведенные процессы сопровождают добавлением солей железа. Существуют коммерческие препараты на основе нитрата кальция (LIMNOX™), трехвалентного железа и нитратов (DEPOX™), позиционируемые для оздоровления водоемов (Klapper, 2003). Стоимость подобных мероприятий составит от 350 тыс. до 1,5 млн руб. на гектар акватории.
В качестве модификации метода «RIPLOX» можно привести пример технологии PROTE-Fos™, которая заключается в инактивации фосфора непосредственно в донных осадках с помощью химических средств (коагулянтов). Оба метода похожи, так как в обоих случаях воздух и коагулянт одновременно подаются в донные осадки водного объекта, модификация метода заключается в вызывании интенсивной, но контролируемой ресуспенсии осадков и подачи коагулянта непосредственно в донные осадки (рис. 2.1.16). Это позволяет химическому веществу дозированно проникать во внешний слой осадков, причем именно этот слой осадков является самым активным в обеспечении внутреннего питания, т.е. он участвует в циркуляции биогенов, в том числе фосфора, между осадком и водой (Метод PROTE-Fos…, 2012).
Рис. 2.1.16. Схема осуществления процедуры PROTE-Fos™
(Метод PROTE-Fos…, 2012)
Однократное добавление нитратов редко позволяет добиться продолжительного положительного эффекта. Происходит это вследствие их быстрого расходования на процессы окисления веществ, в большом количестве содержащихся в донных отложениях. В частности, положительный эффект для мелководных озер достигается лишь при постоянном внесении нитратов в водоем.
Есть предложение (Nykanen et al., 2012) для окисления донных отложений и придонных слоев воды использовать гранулированный пероксид кальция
(CaO2). Это вещество хорошо зарекомендовало себя как в лабораторных, так и в полевых исследованиях. При взаимодействии с водой пероксид кальция медленно выделяет кислород в течение 5-7 месяцев (при первоначальной дозировке около 50 г/м2):
2CaO2 + 2H2O = 2Ca(OH)2 + O2^
В результате интенсифицируются физико-химические процессы, и стимулируется развитие аэробной микрофлоры.
