2009 01 024551

G W v.nl **.-« S I Dufly. (’A#«wvłv^*wU, W<ntwj itil? ISBN >-41-15324-3. C by W MN 20ifl

14.3. Chemia fosforu w środowisku naturalnym

Skondensowane polifosforany zawierają ortodifosforany(V), ortotrifosforany(V) i me-tafosforany(V). przy czym najczęściej występującym składnikiem detergentów jest sól kwasu ortotnfosforowego(V). zawierająca trzy atomy sodu. Zazwyczaj detergenty zawierają od 5 do 50% mas. P;Os. Polifosforany w roztworze wodnym szybko ulegają hydrolizie do postaci ortofosforanów:

O    O    O    O

HO — P — O — P — O — P — OH + 2 H,0 —♦ 3HO —P —OH (14.13)

III    I

O-    O"    O"    0~

Powstaly produkt reakcji przyjmuje postać kwasowo-zasadową zależną od pH odbiornika ścieków (rys. 14.12). Ostatnie regulacje prawne w różnych krajach ograniczają stosowanie fosforanów jako składnika detergentów, ale ich zastąpienie alternatywnymi substancjami ma również wpływ na środowisko. Kwas nitrylotrioctowy (Hjnta). którego właściwości chemiczne opisano w rozdz. 13. jest jednym z takich alternatywnych czynników maskujących.

Drugim istotnym źródłem fosforu w ściekach miejskich są odchody ludzkie. W skład fekaliów ludzkich wchodzi ok. 25% materii organicznej (reszta to w większości woda). „Przeciętna osoba” każdego dnia wydala ok. 100 g suchej masy fekaliów, które zawierają około 0.03% azotu (głównie pochodzenia bakteryjnego) i 0.005% fosforu. Odpowiednie dane dla moczu, wydalanego w ilości 1200 g dziennie, to ok. 0.5% węgla organicznego, 1.0% azotu i 0,03% fosforu. Korzystając z tych danych, możemy obliczyć, że małe miasto o populacji 100000 osób wytwarza dziennie 36,5 kg fosforu. Jeśli przyjmiemy, że jedna osoba zużywa dziennie 0.25 m^ł wody (typowa ilość w niektórych bogatych krajach, które również mają rozbudowany system odprowadzania ścieków), to stężenie fosforu pochodzącego z odchodów ludzkich w ściekach wyniesie ok. 1,5 mg ■ L^-1. Stanowi to istotny wkład do wynoszącej ok. 10 mg • L^-1 średniej ilości fosforu, przyjmowanej za typową dla ścieków w wielu miastach. Jednakże całkowita zawartość fosforu waha się szerokich granicach w zależności od m in. pory roku. pory dnia oraz stanu pogody. Gdyby nie oczyszczano ścieków miejskich, cały fosfor zostałby zrzucony do odbiorników ścieków i wnosiłby znaczący wkład do eutrofizacji. Technologia oczyszczania ścieków wykorzystuje stawy ściekowe lub laguny, gdzie zachodzące w nich naturalne procesy biologiczne przyczyniają się w pewnym stopniu do redukcji zawartych w nich zanieczyszczeń. Później ścieki wprowadza się do oczyszczalni pierwszego, drugiego lub trzeciego stopnia, gdzie wykorzystuje się różnorodne procesy fizyczne, chemiczne i/lub biologiczne. Procesy te zostały opisane w rozdz. 16. We wszystkich przypadkach pewne ilości fosforu są zrzucane i nieuchronnie migrują do strumieni, rzek. stawów i jezior. Do pewnego stopnia można kontrolować ilość fosforu uwalnianego do ekosystemów wodnych przez doskonalenie procesów oczyszczania ścieków.

Znacznie trudniejsze do kontrolowania są źródła rozproszone (niezdefiniowane) fosforu. Obejmują one wszystkie postaci spływu miejskiego, rolniczego i leśnego oraz ługowanie. Pierwiastek ten jest obecny w małym stężeniu w postaci rozpuszczalnej