Biogēnais elements, kas visaktīvāk iesaistās biohidrocenozes procesos, ir amonija slāpeklis.
Vides situācija
Rezervuāros var novērot šī elementa satura izmaiņas: pavasarī to kļūst mazāk, bet vasarā labvēlīgo temperatūras apstākļu ietekmē tā koncentrācija ievērojami palielinās, jo organiskās vielas masveidā sadalās.
Un tas krasi ietekmē ūdenstilpju sanitāro stāvokli, kas rada nepieciešamību pastiprināt kontroli pār ekosistēmas dzīvotspēju. Maksimālā pieļaujamā koncentrācija ūdenstilpēs, kur tiek nozvejotas zivis, ir tāda, kur amonija slāpeklis nepārsniedz 0,39 miligramus litrā.
Ūdenī
Olb altumvielu slāpekļa uzkrāšanās tiek pakļauta amonifikācijai, un šis process sadala olb altumvielas līdz amonija stāvoklim. Notekūdeņus attīra ar šo slāpekļa avotu, ja tiem ir oglekļa barības avots šūnām. Intensīva lietošana notiek to augšanas fāzes periodos, unkad sākas oksidēšanās, amonija slāpeklis izdalās kā amonjaks. Pēc tam tas tiek oksidēts līdz nitrītu un pēc tam nitrātu stāvoklim vai arī tiek atkārtoti iesaistīts jaunā sintēzē.
Amonija slāpekļa izvadīšanai no rezervuāra tiek izmantots klinoptilolīts, pēc tam ūdens atjauno savas īpašības. Siltajā sezonā tiek uzstādīti dzesēšanas torņi, bet ziemā tos nomaina jonu apmaiņas iekārtas, pateicoties kurām no notekūdeņiem tiek izvadītas kaitīgās vielas. Pastāvīgi tiek veiktas analīzes, tiek ņemti paraugi amonija slāpeklim ūdenī, kas tiek destilēts no ņemtā parauga, un pēc tam tiek noteikts tā daudzums iegūtajā destilātā.
Kā iztīrīt dīķi
Dabā ir jonu apmaiņas materiāls, ko sauc par klinoptilolītu (ceolītu klase). Tieši ar tās palīdzību ir vēlams atjaunot ūdens tīrību. Amonija slāpeklis ūdenī pilnībā nešķīst, tāpēc vispirms tas ir jāatbrīvo no visām suspendētajām cietajām vielām un pēc tam jāpiegādā ūdens klinoptilolīta filtriem. Šī ir diezgan dārga tīrīšana, taču tā ir visefektīvākā - tā sasniedz deviņdesmit septiņus procentus.
Reģenerācijai būs nepieciešams pievienot nātrija hlorīda šķīdumu – piecus vai desmit procentus. Pēc tam krava ir jānomazgā ar ūdeni. No šķīduma izdalīsies amonjaks, ko var absorbēt sērskābe, veidojot amonija sulfātu, kas ir ļoti labs mēslojums. Amonija slāpeklis notekūdeņos, kā arī slāpekli saturošie organiskie savienojumi tiek atdalīti ar dažāda veida destilāciju, ekstrakciju, adsorbciju.
Mēslošanas līdzekļu iegūšanas metodes
Šī metode ir piemērota, ja ir nepieciešams noteikt amonija slāpekli. Ar šo metodi nevar noteikt citas tā formas, kas atrodamas tajos pašos mēslošanas līdzekļos – amīdā, nitrātā. Vispirms ir nepieciešams iegūt amonija slāpekli, piemēram, notekūdeņos tā ir daudz. Šī metode tika apspriesta iepriekš. Pēc tam daļa topošā mēslojuma jāievieto kolbā un jāizlej ar sālsskābes šķīdumu (koncentrācijai jābūt molārai - 0,05 mol uz dm3). Kolba ir jākrata ar īpašu aparātu vismaz pusstundu, pēc tam to var ievadīt līdz piecpadsmit stundām.
Pēc tam vēlreiz sakratiet šķīdumu un filtrējiet caur kroku sausu filtru. Filtra saturu izskalo ar to pašu sālsskābes šķīdumu vismaz trīs reizes, pēc tam filtrāta tilpums atkal jāsamazina līdz sākotnējam tilpumam ar skābes šķīdumu. Tādējādi, pirmkārt, notika amonija slāpekļa noteikšana ūdenī un, otrkārt, tā daudzuma noteikšana iegūtajā mēslošanas līdzeklī. Pēdējais svārstās no četrdesmit līdz simt piecdesmit miligramiem litrā, un kaprolaktams tajā pašā šķīdumā satur no astoņiem līdz astoņdesmit miligramiem litrā. Ja amonija slāpekļa saturs ir mazāks par divdesmit miligramiem, tests būs nesekmīgs un šī metode nav piemērojama.
Piesārņojuma avoti
Rūpniecisko notekūdeņu raksturīgākās pazīmes ir nestabils ķīmiskais sastāvs, nepieciešams adaptācijas periods mikrofloras attīstībai, slāpekļa organiskās un minerālās izcelsmes savienojumu pārpalikums. Pirms tamVeicot bioloģisko attīrīšanu attīrīšanas iekārtās, notekūdeņi tiek sajaukti ar sadzīves un sadzīves notekūdeņiem un tādējādi tiek aprēķināti vidēji. Amonija slāpeklis (formula NH4+) ir būtiska notekūdeņu sastāvdaļa.
Piesārņojuma avoti var būt notekūdeņi no dažādām nozarēm – no pārtikas un medicīnas līdz metalurģijas, koksa, mikrobioloģisko, ķīmisko un naftas ķīmijas rūpniecību. Tas var ietvert arī visus sadzīves notekūdeņus, kūtsmēslus, lauksaimniecības - no laukiem. Rezultātā olb altumvielas un urīnviela sadalās, un nitrīti un nitrāti tiek atjaunoti anaerobā ceļā.
Ietekme uz ķermeni
Šādi savienojumi ārkārtīgi negatīvi ietekmē cilvēka ķermeni. Amonjaks denaturē olb altumvielas, reaģējot ar tām. Tad šūnas un attiecīgi arī organisma audi pārstāj elpot, tiek novēroti centrālās nervu sistēmas, aknu, elpošanas orgānu bojājumi, tiek traucēta asinsvadu darbība. Ja regulāri lieto ūdeni ar augstu amonija saturu, cieš skābju-bāzes līdzsvars, sākas acidoze.
sasniedz toksisku līmeni. Īpaši tas skar bērnus. Attīstās methemoglobinēmija, skābekļa režīms organismātiek ātri iznīcināts, vispirms sāk ciest kuņģa-zarnu trakts.
Devas ierobežojumi
Atsevišķi methemoglobinēmijas gadījumi sākas, kad nitrātu saturs ūdenī ir līdz piecdesmit miligramiem litrā, un, kad to koncentrācija sasniedz deviņdesmit piecus miligramus litrā, slimība kļūst plaši izplatīta. ASV, Francijā, Nīderlandē, Vācijā tika veiktas detalizētas aptaujas, kas liecināja, ka piecdesmit procentos gadījumu var atrast vairāk nekā piecdesmit miligramus nitrātu litrā. Gruntsūdeņos un aku ūdenī nitrātu koncentrācija ir desmit reizes lielāka par robežu - līdz pusotram tūkstotim miligramu litrā, savukārt Pasaules Veselības organizācija ir noteikusi četrdesmit piecu miligramu robežu. Un tas ir ūdens, ko cilvēki dzer!
Un notekūdeņus attīra daudzos veidos - gan bioloģisko filtrāciju, gan ozona oksidāciju, gan sārmzemju metālu hipohlorītus, gan aerāciju, gan sorbciju, kurā izmanto nātrija ceolītus, un jonu apmaiņas sveķus, un attīra ar stipriem sārmiem., un flotācija, un atjauno amoniju ar metālisku magniju un pievieno magnija hlorīda šķīdumus ar trinātrija fosfātu. Tomēr tīrīšanas tehnoloģijas vienmēr ievērojami atpaliek no piesārņojuma tehnoloģijām.
Uzturvielas
Gāze (NH3) amonjaks izšķīst dabiskajos ūdeņos, kad notiek organisko savienojumu, tostarp amonija slāpekļa, bioķīmiskā sadalīšanās. Tad veidojas un uzkrājas citi savienojumi - amonija jons un amonija slāpeklis. Izšķīdušais amonjaks nonāk ūdenstilpēs ar pazemes vai virszemes noteci, ar notekūdeņiem, ar atmosfēras nokrišņiem. Ja amonija jonu koncentrācija (NH4+) pārsniedz fona vērtību, tas nozīmēs jauna un tuva piesārņojuma avota rašanos. Tās var būt gan lopkopības fermas, gan kūtsmēslu uzkrājumi, vai pamesti slāpekļa mēslojums, rūpnieciskās lagūnas vai pašvaldības attīrīšanas iekārtas.
Un notekūdeņos esošie slāpekļa, oglekļa, fosfora savienojumi, nokļūstot ūdenstilpēs, rada būtisku kaitējumu videi gandrīz visos Krievijas reģionos. Notekūdeņu attīrīšana ar katru dienu kļūst arvien aktuālāka, jo kaitīgo vielu, tostarp slāpekļa savienojumu, koncentrācija bieži vien svārstās. Tas ietekmē ne tikai dzeramo ūdeni. Gandrīz visos dārzeņos un augļos ātri uzkrājas nitrāti, tie ir atrodami zālē un graudos, ko ēd mājlopi.
NH3 un NH4 saturs ūdenstilpēs
Rezervuāros vienmēr ir slāpeklis vairākās pārejas formās: amonija sāļi un amonjaks, albuminoīds slāpeklis (organiskais), nitrīti (slāpekļskābes sāļi) un nitrāti (slāpekļskābes sāļi). Tas viss veidojas kopā ar slāpekļa mineralizācijas procesu, bet lielākā mērā nāk ar notekūdeņiem. Tagad rezervuāri ir jātīra. Slāpekļa savienojumi nonāk notekūdeņu attīrīšanas iekārtās nitrātu slāpekļa, nitrītu slāpekļa, amonija slāpekļa un ar organiskiem savienojumiem saistīta slāpekļa veidā. Sadzīves plāna notekūdeņi irneliela šādu vielu koncentrācija, rūpniecība lielāko daļu no tām nosūta uz ūdenstilpēm.
Attīrīšanas procesā visu veidu slāpekļa savienojumu masas koncentrāciju attiecība pastāvīgi mainās. Notekūdeņu sastāvs mainās jau transportēšanas laikā, jo urīnviela, kas atrodas sadzīves un sadzīves notekūdeņos, mijiedarbojoties ar baktērijām, sadalās un veido amonija jonu. Jo garāks būs kanalizācijas tīkls, jo tālāk šis process virzīsies. Dažreiz amonija jonu saturs pie ieejas ārstniecības iestādē ir līdz piecdesmit miligramiem uz kubikdecimetru, kas ir ļoti, ļoti daudz.
Organiskais slāpeklis
Tas ir slāpeklis, kas atrodams organiskajās vielās – olb altumvielās un olb altumvielās, polipepsīdos (augstas molekulmasas savienojumi), aminoskābēs, karbamīdos (mazmolekulārie savienojumi), amīnos, amīdos. Visas organiskās vielas, arī slāpekli saturošās, nonāk notekūdeņos, pēc tam slāpekļa savienojumi tiek pakļauti amonizācijai. Notekūdeņos ir daudz organiskā slāpekļa, dažreiz līdz pat septiņdesmit procentiem no visiem slāpekļa savienojumiem. Bet amonizācijas rezultātā notekūdeņu attīrīšanas iekārtās pa kanalizācijas ceļu nonāk ne vairāk kā piecpadsmit procenti organiskā slāpekļa.
Tālāk notiek cilvēka radīta bioloģiskā attīrīšana. Pirmais posms ir nitrifikācija, tas ir, slāpekļa savienojumu pārvēršana dažu veidu mikroorganismu ietekmē, kas oksidē amonija slāpekli par nitrātu jonu un nitrītu jonu. Nav jābaidās no nitrificējošām baktērijām - tās ir ļoti jutīgas pret ārējiem apstākļiem un ir viegli izspiestas. Bet nitrāti, ja tie nonāk rezervuārā,novest pie viņa nāves, jo tie ir lieliska barības vide dažādām mikroflorām. Tāpēc nitrāti ir jāizņem no ekosistēmas.
Nitrīti un nitrāti
Ja notekūdeņi iekļūst caur augsni, tad amonija slāpeklis dažu baktēriju ietekmē vispirms pārvēršas nitrītos, tad nitrātos. Dažādu formu pārsvars un saturs ir atkarīgs no apstākļiem, kas veidojas laikā, kad savienojumi ar slāpekļa klātbūtni nonāk augsnē un pēc tam rezervuārā.
Plūdu laikā ievērojami palielinās tā organisko formu koncentrācija, jo organiskās atliekas tiek izskalotas no augsnes virsmas, un vasarā tās tikpat būtiski samazinās, jo kalpo kā "barība" dažādiem ūdens organismiem. Nitrīts ir amonija slāpekļa oksidācijas starpposma forma, kurai ir tendence kļūt par nitrātu. Dabiskajos ūdeņos nitrāti parasti nav tik augsti, ja vien nav notikusi mēslošanas līdzekļu izskalošana no laukiem.
