Azot.

Związki azotowe odgrywają istotną rolę w procesach zachodzących w wodach naturalnych. Azot jest podstawowym składnikiem białka. Jest, więc niezbędnym pierwiastkiem w życiu roślin. Azot nieorganiczny może występować w 9 formach różnego stopniu utleniania. Najczęściej występującymi związkami są:

- NH₄ ⁺

- NO₂^-

- NO₃^-

Ogromne ilości azotu w postaci gazu N₂ występują w atmosferze, stanowią one przeciętnie 78% atmosfery.

W czasie wyładowań elektrycznych w atmosferze powstaje N₂O₅ , który z wodą tworzy kwas azotowy. Kwas ten dostaje się na powierzchnię ziemi wraz z opadami atmosferycznymi. Istotne znaczenie w bilansie azotu ma także produkcja nawozów azotowych z azotu atmosferycznego. Uzyskane w ten sposób związki azotowe są używane napolach uprawnych jako nawóz, skąd ich część dostaje się do rzek i zbiorników wodnych.

Związki azotowe dostają się do wód powierzchniowych wraz ze ściekami miejskimi i przemysłowymi, a także wraz ze spływami powierzchniowymi i opadami atmosferycznymi.

Związki azotu są wydzielane do atmosfery w procesie spalania, są to tlenki N₂O, NO, NO₂, określane sumarycznie jako NO_x. W atmosferze tlenki azotu łączą się z parą wodną i opadają na ziemie jako kwaśne deszcze.

W wodach powierzchniowych żwieżo zanieczyszczonych np. ściekami bytowymi, azot występuje głównie w formie organicznej (jako białko lub produkty jego rozpadu) i jako amoniak. W wodzi następuje rozkład białka do amoniaku, a jeżeli warunki są aerobowe, zachodzi proces nitryfikacji.

Występowanie.

Azot organiczny. Stężeni azotu organicznego w wodaach powierzchniowych mogą zmieniać się w granicach od dziesiętnych części do kilku mg/dm³ N. W przypadku silnego zanieczyszczenia wód mogą osiągać kilkanaście mg/dm³ N, a nawet powyżej 100 mg/dm³ N.

Działanie.

Azot amonowy (amoniak). Stężenie amoniaku w ściekach miejskich mogą dochodzić do kilkudziesięciu mg/dm³ N. Obecność azotu amonowego w wodach powierzchniowych jest wypadkową wielu czynników, z których najważniejsze znaczenie mają:

- dopływ amoniaku ze źródeł punktowych i obszarowych

- rozwój roślinności wodnej

- warunki tlenowe, temperatury

Zawartość azotu amonowego wykazuje znaczne wahania w ciągu roku.

- stężenia amoniaku są małe latem (wysokie temperatury, zużywanie roślinami, podlega nitryfikacji)

- zimą stężenie amoniaku osiągają wysokie wartości (niski temperatury, zanika życie biologiczne, a proces nitryfikacji jest zahamowany)

Najwyższe stężenia amoniaku obserwuje się w okresach występowania pokrywy lodowej.

Działanie. Amoniak utrudnia uzdatnianie wody; w czasie chlorowania wody amoniak łączy się mianowicie z chlorem zwiększając jezo zużycie. Amoniak jest toksyczny dla organizmów wodnych. Amoniak w wodzie ulega dysocjacji. Bardziej szkodliwy dla organizmów jest nie dysocjowany amoniak. Jego stężenia letalne dla ryb mieszczą się w granicach 0,2-2 mg/dm³ N_NH3

Azotyny. Azotyny są związkami przejściowymi w cyklu biologicznym. Powstają one w wyniku biochemicznego utleniania amoniaku. Są produktem nie trwałym i w środowisku tlenowym w obecności mikroorganizmów szybko przekształcają się w azotany. (w przemyśle - dodawany do wody jako inhibitor korozji). W wodach powierzchniowych czystych występują nieznaczne ilości azotynów, około tysięcznych części miligrama w 1 dm³, w nieco większych stężeniach mogą występować w wodach zanieczyszczeniach, a także w wodach spływających z terenów bagnistych.

Azotany. Azotany należą do substancji pożywkowych niezbędnych do życia roślin wodnych (w tym, fitoplanktonu). Stąd w zbiornikach wodnych stężenie azotanów jest często uzależnione od rozwoju biomasy.

W okresach wegetacyjnych stężenie azotanów spadają do bardzo małych wartości, by ponownie wzrosnąć zimą.

Azotany w dużych stężeniach w wodzie do picia są niebezpieczne dla zdrowia. W przewodzie pokarmowym z azotanów powstają azotyny, które w pewnych warunkach wchodzą w reakcje prowadzące do powstania zawiązków N-nitrozowych, podejrzanych o działanie rakotwórcze.

Mocznik. Jest produktem metabolizmu białek. Jest on wydalany przez organizmy zwierzęce, jest również produkowany przemysłowo jako nawóz, a także z przeznaczeniem do produkcji tworzyw sztucznych. Jest słabą zasadą, podlega szybko hydrolizie w roztworach kwaśnych i zasadowych. W wodach powierzchniowych wykryto stężenie mocznika 30-150 μg/dm³

Kwas moczowy. Nie występuje w wodach powierzchniowych nie zanieczyszczonych ściekami.

Metoda oznaczania azotu amonowego i azotanowego.

Metoda Nesslera - z odczynnikiem Nesslera tworzy związek o żółtym zabarwieniu

Fosfor.

Fosfor jest spotykany powszechnie w skorupie ziemskiej. Fosfor występuje w organizmach żywych - kości 60% Ca₃PO₄ , protoplazma 2% suchej masy, DNA i RNA składają się z cukrów i fosforanów. Fosfor jest zasadniczym składnikiem żywych komórek. W organizmach żywych występuje w postaci grup fosforanowych w złożonych cząsteczkach organicznych (dostarczanie i magazynowanie energii w komórkach.

Fosforany mogą występować w wodach powierzchniowych w wyniku wietrzenia i rozpuszczania minerałów fosforanowych, erozji gleby, dopływu ścieków komunalnych i przemysłowych, spływów powierzchniowych i opadów atmosferycznych.

Fosforany i matafosforany są stosowane do kondycjonowania wody w celu zapobiegania powstawaniu kamienia kotłowego i zmniejszenia korozji, do produkcji środków piorących. Przemiany chemiczne fosforu w wodzie prowadzą często do jego wytrącania się i akumulacji w osadach dennych. Jony fosforanowe podlegają łatwo sorpcji na powierzchni zawiesin i osadów. W osadach dennych przeważają mineralne formy fosforu.

Fosfor sedementuje nie tylko w postaci obumarłej materii organicznej, ale także w powiązaniu z jonami żelaza, wapnia, gliny oraz zawiesinami mineralnymi. Im wyższa jest zawartość Fe, Ca, Al. i zawiesin, tym na ogół wypadanie fosforu z toni wodnej przebiega szybciej. Proces ten zależy również od odczynu wody.

Fosfor występuje w wodzie zwykle jako P⁵⁺ , głównie w postaci PO₄^3-

Procesy wymiany fosforu między wodą a osadami dennymi w dużym stopniu zależą od warunków tlenowych, temperatury (są szybszy w wyższych temperaturach), od odczynu (są szybsze przy niższym pH) i od powierzchni osadów dennych.

- w warunkach anaerobowych następuje 3- krotnie szybszy powrót fosforanów do toni wodnej niż w warunkach aerobowych.

Działanie.

Fosforany w stężeniach występujących w czystych wodach nie są szkodliwe dla zdrowia. Obecność fosforanów w wodach powierzchniowych stanowi istotny problem głównie z powodu przyspieszania rozwoju glonów.

Metody oznaczania.. Metoda redukcyjna. Oznaczanie polega na utworzeniu kwasu fosforomolibdenowego, który następnie redukuje się do błękitu molibdenowego.

EUTROFIZACJA

Jest to proces zwiększania się w wodzie zawartości substancji pożywkowych, głównie azotu i fosforu i związany z tym masowy rozwój roślin wodnych. Powoduje to wzrost ilości materii organicznej powodującej zanieczyszczenie wody.

Zasobność wód w nutrienty, szyli trofię, określają następujące terminy:

- oligotrofia - ubogie w nutrienty,

- mezotrofia,

- eutrofia,

- politrofia - nadmierna zawartość substancji pożywkowej;

W czasach nowożytnych proces eutrofizacji został gwałtownie przyspieszony wskutek działalności człowieka, ma, więc charakter antropogenny. Substancje pożywkowe zostają w dużej ilości doprowadzone do wód wraz ze ściekami przemysłowymi i komunalnymi oraz spływami z powierzchni terenu, a głównie z terenów rolniczych o intensywnych uprawach.

Produkcja biologiczna zależy od wielu czynników, w tym w dużym stopni od zawartości substancji mineralnych oraz od ich wzajemnych stosunków ilościowych. Najistotniejszym pierwiastkiem niezbędnym do takiej produkcji jest węgiel nieorganiczny (dwutlenek węgla, węglany)

Powszechnie uznaje się, że czynnikami decydującymi o rozwój glonów są fosfor i azot, jednak najczęściej jest nim fosfor. Przy wszelkiego typu rozważaniach o produkcyjności wód bierze się pod uwagę stosunki ilościowe C:N:P i ich stężenia w wodzie.

Eutrofizacja jest na ogół czynnikiem niepożądanym, utrudniającym użytkowanie wody do celów gospodarczych. Niekorzystny jest nadmierny masowy rozwój glonów nazwany „zakwitem”. Zwiększa się wtedy mętność i barwa wody (zwykle zielona).Nadmierne ilości glonów powodują zatykanie urządzen do uzdatniania wody. Obecność niektórych glonów może nadawać wodzie nieprzyjemny smak i zapach. Obumarłe szczątki glonów przyczyniają się do tzw. wtórnego zanieczyszczenia wody.

Oprócz wielu efektów negatywnych eutrofizacja w początkowym okresie może być korzystna z punktu widzenia produkcji ryb.

---