A biohidrocenózis folyamataiban legaktívabban részt vevő biogén elem az ammónium-nitrogén.
Környezeti helyzet
A tározókban ennek az elemnek a tartalmának változása figyelhető meg: tavasszal csökken, nyáron viszont a kedvező hőmérsékleti viszonyok miatt koncentrációja jelentősen megnő, mivel a szervesanyag tömegesen lebomlik.
Ez pedig drasztikusan befolyásolja a víztestek egészségügyi állapotát, ami szükségessé teszi az ökoszisztéma életképessége feletti ellenőrzés megerősítését. A halfogási víztestekben a megengedett legnagyobb koncentráció az, ahol az ammónium-nitrogén nem haladja meg a 0,39 milligrammot literenként.
A vízben
A fehérje nitrogén felhalmozódása ammonifikációnak van kitéve, és ez a folyamat a fehérjéket ammónium állapotba bontja. A szennyvizet ezzel a nitrogénforrással kezelik, ha van széntáplálékforrása a sejtek számára. Intenzív használat a növekedési fázisuk időszakában jelentkezik, illamikor az oxidáció megindul, ammónium-nitrogén ammónia formájában szabadul fel. Ezután nitritté, majd nitráttá oxidálódik, vagy újra részt vesz egy új szintézisben.
Az ammónium-nitrogénnek a tartályból való eltávolítására klinoptilolitot használnak, majd a víz visszaállítja tulajdonságait. A meleg évszakban hűtőtornyokat szerelnek fel, télen pedig ioncserélő berendezésekkel helyettesítik őket, amelyeknek köszönhetően a szennyvízből eltávolítják a káros anyagokat. Folyamatosan elemzéseket végeznek, mintákat vesznek vízben lévő ammónium-nitrogénre, amelyet a vett mintából ledesztillálnak, majd meghatározzák annak mennyiségét a keletkező párlatban.
Hogyan tisztítsuk meg a tavat
A természetben létezik egy ioncserélő anyag, az úgynevezett klinoptilolit (a zeolitok egy osztálya). Segítségével célszerű visszaállítani a víz tisztaságát. Az ammónium-nitrogén nem oldódik fel teljesen a vízben, ezért először meg kell szabadítania az összes lebegő szilárd anyagtól, majd vízzel kell ellátni a klinoptilolit szűrőket. Ez egy meglehetősen drága tisztítás, de a leghatékonyabb - eléri a kilencvenhét százalékot.
A regenerációhoz nátrium-klorid oldat hozzáadására van szükség – öt vagy tíz százalék. Ezután a töltetet vízzel le kell mosni. Az oldatból ammónia szabadul fel, amelyet a kénsav felszívva ammónium-szulfátot képez, ami nagyon jó műtrágyaként. A szennyvízben lévő ammónium-nitrogént, valamint a nitrogéntartalmú szerves vegyületeket különféle desztillációval, extrakcióval, adszorpcióval távolítják el.
A műtrágyák beszerzésének módjai
Ez a módszer akkor jó, ha az ammónium-nitrogén meghatározására van szükség. Más formái, amelyek ugyanabban a műtrágyában találhatók - amid, nitrát - ezzel a módszerrel nem határozhatók meg. Először az ammónium-nitrogént kell kinyerni, a szennyvízben például bőven van belőle. Ezt a módszert fentebb tárgy altuk. Ezután a jövőbeni műtrágya egy részét egy lombikba kell helyezni, és sósavoldattal ki kell önteni (a koncentrációnak molárisnak kell lennie - 0,05 mol per dm3). A lombikot speciális berendezéssel legalább fél órán keresztül rázni kell, majd legfeljebb tizenöt órán keresztül infúzióban adható.
Ezután ismét rázza fel az oldatot, és szűrje át egy redős száraz szűrőn. A szűrő tartalmát legalább háromszor öblítse át ugyanazzal a sósavoldattal, majd savas oldattal a szűrlet térfogatát ismét az eredeti térfogatra kell emelni. Így egyrészt a vízben lévő ammónium-nitrogén meghatározása, másodsorban annak mennyiségének meghatározása a keletkező műtrágyában történt. Ez utóbbi literenként negyven-százötven milligramm, és ugyanabban az oldatban a kaprolaktám literenként nyolc-nyolcvan milligrammot tartalmaz. Ha az ammónium-nitrogéntartalom kevesebb, mint húsz milligramm, a teszt sikertelen lesz, és ez a módszer nem alkalmazható.
Szennyező források
Az ipari szennyvíz legjellemzőbb jellemzője az instabil kémiai összetétel, a mikroflóra kialakulásához szükséges alkalmazkodási időszak, a nitrogén szerves és ásványi eredetű vegyületeinek feleslege. ElőttA tisztítótelepeken végzett biológiai tisztítással a szennyvíz összekeveredik a háztartási és háztartási szennyvízzel, és így átlagolják. Az ammónium-nitrogén (NH4+ képlet) a szennyvíz lényeges összetevője.
A szennyezés forrásai a különféle iparágak szennyvizei lehetnek – az élelmiszerektől és az orvostudománytól a kohászati, koksz-, mikrobiológiai, vegyi és petrolkémiai iparágakig. Ebbe beletartozhat az összes háztartási szennyvíz, trágya, mezőgazdasági - a szántóföldről származó. Ennek eredményeként a fehérjék és a karbamid lebomlanak, a nitritek és nitrátok pedig anaerob módon helyreállnak.
Testre gyakorolt hatás
Az ilyen vegyületek rendkívül negatív hatással vannak az emberi szervezetre. Az ammónia denaturálja a fehérjéket azzal, hogy reagál velük. Ezután a sejtek és ennek megfelelően a test szövetei leállítják a légzést, a központi idegrendszer, a máj, a légzőszervek károsodása figyelhető meg, és az erek munkája megzavarodik. Magas ammóniumtartalmú víz rendszeres használata esetén a sav-bázis egyensúly megsérül, acidózis kezdődik.
mérgező szintet ér el. A gyerekeket ez különösen érinti. Methemoglobinémia alakul ki, az oxigén rendszer a szervezetbengyorsan megsemmisül, először a gyomor-bél traktus kezd szenvedni.
Dóziskorlátok
A methemoglobinémia egyes esetei akkor kezdődnek, amikor a víz nitráttartalma legfeljebb ötven milligramm/liter, és ha koncentrációjuk eléri a kilencvenöt milligrammot literenként, a betegség széles körben elterjed. Az USA-ban, Franciaországban, Hollandiában, Németországban részletes felméréseket végeztek, amelyek kimutatták, hogy az esetek ötven százalékában több mint ötven milligramm nitrát/liter található. A talajvíz és a kutak vize a határértéknél tízszer nagyobb - akár másfél ezer milligrammot literenként - nitrátkoncentrációt hordoz, míg az Egészségügyi Világszervezet negyvenöt milligrammban szabott határt. És ez az a víz, amit az emberek isznak!
A szennyvizet pedig sokféleképpen kezelik – biológiai szűréssel, ózonoxidációval, alkáliföldfém-hipokloritokkal, levegőztetéssel és szorpcióval, amely nátrium-zeolitokat és ioncserélő gyantákat használ, és erős lúgokkal kezelik., flotáció és az ammónium helyreállítása fémes magnéziummal, és magnézium-klorid trinátrium-foszfátos oldatait adjuk hozzá. A tisztítási technológiák azonban mindig messze elmaradnak a szennyező technológiáktól.
Tápanyagok
A gáz (NH3) ammónia feloldódik a természetes vizekben, amikor szerves vegyületek, köztük az ammónium-nitrogén biokémiai bomlása következik be. Ezután más vegyületek képződnek és halmozódnak fel - ammóniumion és ammónium-nitrogén. Az oldott ammónia felszín alatti vagy felszíni lefolyással, szennyvízzel, légköri csapadékkal kerül a víztestekbe. Ha az ammóniumion koncentrációja (NH4+) meghaladja a háttérértéket, az új, közeli szennyezőforrás megjelenését jelenti. Ezek lehetnek állattartó telepek vagy trágyafelhalmozások, vagy elhagyott nitrogénműtrágyák, ipari lagúnák vagy önkormányzati tisztító létesítmények.
A szennyvízben található nitrogén-, szén- és foszforvegyületek pedig a víztestekbe kerülve jelentős környezeti károkat okoznak Oroszország szinte minden régiójában. A szennyvíztisztítás napról napra egyre aktuálisabb, hiszen a káros anyagok, köztük a nitrogénvegyületek koncentrációja gyakran csak felborul. Ez nem csak az ivóvizet érinti. Szinte minden zöldségben és gyümölcsben gyorsan felhalmozódnak a nitrátok, amelyek megtalálhatók a fűben és a gabonában, amelyet az állatok esznek.
NH3- és NH4-tartalom a víztestekben
A tározók a nitrogént mindig több átmeneti formában tartalmazzák: ammóniumsók és ammónia, albuminoid nitrogén (szerves), nitritek (nitrogénsav sói) és nitrátok (salétromsav sói). Mindez a nitrogén mineralizációs folyamatával együtt jön létre, de nagyobb mértékben a szennyvízzel. Most a tartályokat meg kell tisztítani. A nitrogénvegyületek nitrát-nitrogén, nitrit-nitrogén, ammónium-nitrogén és szerves vegyületek által megkötött nitrogén formájában kerülnek a szennyvíztisztító telepekre. Szennyvíz a háztartási terv rendelkezikaz ilyen anyagok kis koncentrációja miatt az ipar legtöbbjüket víztestekbe juttatja.
A tisztítási folyamat során a nitrogénvegyületek minden formájának tömegkoncentrációinak aránya folyamatosan változik. A szennyvíz összetétele már a szállítás során megváltozik, mert a háztartási és háztartási szennyvízben lévő karbamid baktériumokkal kölcsönhatásba lépve lebomlik és ammóniumiont képez. Minél hosszabb a csatornahálózat, annál tovább megy ez a folyamat. Néha az ammóniumion-tartalom a kezelés bejáratánál köbdeciméterenként akár ötven milligramm is lehet, ami nagyon-nagyon sok.
Szerves nitrogén
Ez a nitrogén, amely szerves anyagokban - fehérjékben és fehérjékben, polipepszidekben (nagy molekulatömegű vegyületek), aminosavakban, karbamidokban (kis molekulatömegű vegyületek), aminokban, amidokban - található. Minden szerves anyag, beleértve a nitrogéntartalmúakat is, bekerül a szennyvízbe, majd a nitrogénvegyületeket ammonizálásnak vetik alá. A szennyvízben sok szerves nitrogén található, néha az összes nitrogénvegyület hetven százaléka is. De az ammónia hatására a szerves nitrogén legfeljebb tizenöt százaléka jut a szennyvíztisztítóba a csatornaútra.
Ezután megtörténik az ember által készített biológiai kezelés. Az első szakasz a nitrifikáció, vagyis a nitrogénvegyületek átalakítása bizonyos típusú mikroorganizmusok hatására, amelyek az ammónium-nitrogént oxidálják nitrátionokká és nitrit-ionokká. A nitrifikáló baktériumoktól nem kell félni - nagyon érzékenyek a külső körülményekre, és könnyen kiszorulnak. De ha a nitrátok a tározóba kerülnek,halálához vezethet, mert kiváló tápközeg a különféle mikroflóráknak. Ezért kell a nitrátokat eltávolítani az ökoszisztémából.
Nitritek és nitrátok
Ha a szennyvíz behatol a talajba, akkor az ammónium-nitrogén egyes baktériumok hatására először nitritté, majd nitráttá alakul. A különböző formák túlsúlya és tartalma attól függ, hogy milyen körülmények alakulnak ki a nitrogéntartalmú vegyületek talajba, majd a tározóba való bejutásakor.
Árvíz idején jelentősen megnő szerves formáinak koncentrációja, mivel a szerves maradványok lemosódnak a talajfelszínről, nyáron pedig ugyanilyen mértékben csökkennek, mert különféle vízi élőlények "eledelül" szolgálnak. A nitrit az ammónium-nitrogén oxidációjának köztes formája, amely hajlamos nitráttá válni. A természetes vizekben a nitrátszint általában nem olyan magas, kivéve, ha a szántóföldről kimosták a műtrágyát.
