АЗОТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ
Азотное загрязнение воды представлено наличием ионов NH4
+, NO2
-, NO3
- (см. табл.5). Появ-
ление в воде этих форм азота определяется количеством попадающих в воду продуктов метабо-
лизма гидробионтов и наземных животных (в том числе и людей). Само количество указанных
выше ионов не несет достаточной информации о токсичности воды для гидробионтов. Необхо-
дима комплексная оценка токсичности с учетом рН, температуры и жесткости воды.
Упрощенная схема попадания азотного загрязнения в воду приведена на рис.19. Продукты
метаболизма поступают в воду в виде иона аммония NH4
+ и в виде органических частиц, кото-
рые, окисляясь, в конечном счете, выделяют все тот же ион аммония. Процесс окисления орга-
нических частиц с выделением аммония называется аммонификацией. В водном растворе ионы
аммония частично теряют свою ионную форму, образуя неионизированный аммиак
NH3 + H2O ↔ NH4
+ + OH-. /21/
Процентное соотношение двух форм NH3 и NH4
+ зависит от рН и температуры воды.
Дальнейшая судьба ионов аммония в воде зависит от наличия контакта с бактериями рода
Nitrosomanas. Бактерии этого рода присутствуют и в воде, и в донных отложениях, и на различ-
ных субстратах как в открытых водоемах, так и в искусственных рыбоводных системах. Бакте-
рии рода Nitrosomanas превращают аммоний NH4
+ в нитрит NO2
-. Процесс превращения идет
при активном потреблении кислорода и энергии. Бактерии утилизируют энергию, углекислый
газ и кислород для продуцирования органических соединений, необходимых для роста клеток и
обмена веществ. Уравнение синтеза органического вещества
Nitrosomanas
55 NH4
+ + 5 CO2 + 70 O2 → C5H7O2N + 54 NO2
- + 52 H2O + 109 H+./22/
Рис.19. Схема накопления продуктов метаболизма в воде.
Продуцируемый бактериями рода Nitrosomanas нитрит NO2
- окисляется другой группой бак-
терий рода Nitrobacter. Процесс идет с потреблением кислорода, углекислого газа и выделением
энергии. Уравнение синтеза органического вещества
Nitrobacter
400 NO2
- + 5 CO2 + NH4
+ + 195 O2 + 2 H2O → C5H7O2N + 400 NO3
- + H+ /23/
Реакция окисления аммония до нитрата называются реакциями нитрификации. Эти реакции
идут при значительном потреблении кислорода. Для окисления одного кг аммиака (NH3 - N)
требуется приблизительно 4,57 кг кислорода.
Нитрат, накапливающийся в водной системе, может быть расщеплен различными бактерия-
ми: факультативными, анаэробными, гетеротрофными. Этот процесс называется денитрифика-
цией. Процесс денитрификации протекает в две стадии; образование из нитрата нитрита и вос-
становление нитрита до газообразного азота. Обе эти реакции идут при наличии источника уг-
лерода. Более эффективно реакции проходят в воде с насыщением кислородом ниже уровня 1
мг/л, но и в насыщенной кислородом воде реакции денитрификации полностью не угасают. Ис-
точником углерода, необходимого бактериям для реакции, служит органическое вещество, по-
ступающее в воду как продукт метаболизма.
38
Реакция денитрификации успешно идет при использовании метанола в качестве источника
углерода
NO3
- + 1/3 CH3OH → NO2
- + 1/3 CO2 + 2/3 H2O /24/
NO2
- + 1/2 CH3OH → 1/2 N2 + 1/2 CO2 + 1/2 H2O+ OH-. /25/
