Лекция № 5 СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА И ФОСФОРА

Азот и фосфор как биогенные элементы постоянно присутствуют в водое­мах в виде различных соединений, образующихся при разложении органиче­ского вещества. Дополнительно они поступают с бытовыми, индустриальными и сельскохозяйственными стоками, а также в результате смыва минеральных удобрений с обрабатываемых полей. В рыбоводстве происходит загрязнение прудов экскре­ментами рыб, остатками кормов и удобрениями.

Избыточное накопление азота, фосфора и других биогенных элементов в водоемах приводит к интенсивному развитию фитопланктона (цветению воды), нарушению газового режима, отложению донных осадков. При разло­жении органических веществ образуются токсические продукты: трупные яды, аммиак, нитриты и нитраты, гидразин, гидроксиламин, сероводо­род, перекисные соединения, альдегиды и кетоны. Поэтому гибель рыб в таких водоемах, как правило, происходит от комплекса факторов: нарушения газо­вого режима водоемов и отравления ядовитыми веществами.

Аммиак и соли аммония (NH₃, NH₄). В водоемах азот находится в нескольких переходных формах: органического (альбуминоидного) азота, аммонийных солей и свободного аммиака, солей азотистой (нитритов) и азот­ной (нитратов) кислоты. Они образуются в процессе минерализации органиче­ского азота и дополнительно поступают со стоками коксохимической, азотно­туковой и пищевой промышленности, коммунально-бытового хозяйства, жи­вотноводческих ферм, с удобрениями, применяемыми в сельском и рыбном хозяйстве.

Токсичность. Аммиак относится к группе высокотоксичных для рыб соединений. Его токсичность обусловлена в основном действием недиссоциированных молекул. Аммонийные соли менее токсичны для рыб и их действие также в основном зависит от наличия свободного аммиака. Его количество обычно возрастает с повышением рН и температуры воды. Аммиак образуется также в организме рыб как ко­нечный продукт азотистого обмена и выделяется через жабры.

Меха­низм возникновения отравления рыб аммиаком зависит от концентраций экзогенного и эндогенного аммиака и изменчивости физико-химических свойств воды. При загрязнении водоемов аммиачными сточными водами наступает прямое отравление аммиаком. В период цветения воды, ко­торое сопровождается суточными колебаниями температуры, рН, содержанием кислорода и двуокиси углерода, накоплением продуктов разложения органи­ки, развивается комбинированный токсикоз, так называемый аутотоксикоз.

Летальные концентрации аммиака при кратковременном воздействии составляют для мальков форели 0,2 мг/л, плотвы — 0,35, взрослой радужной форели — 0,6, ручьевой форели — 0,8, речного окуня — 1,4, голавля — 1, карпа и линя — 2 мг/л (NH₃). Мальки карла, лосося и плотвы погибают через 24 ч только при 5 мг/л аммиака, а концент­рация 2,5 мг/л действует на них угнетающе. Гибель икры наблюдалась при 5 мг/л. Минимально токсическая концентрация аммиака для карпов, вызываю­щая гистологические изменения в жабрах, находится на уровне 0,6 мг/л, а для угря — 0,25 мг/л.

Хроническое отравление лососевых рыб наступает в течение 35 сут при концентрации 0,04—0,1; красноперки и других карповых — при 0,1 мг/л аммиа­ка.

Гибель бентосных организмов наступает при концентрациях аммиака 2,7— 5 мг/л, зоопланктона — 0,2 мг/л.

Средние смертельные концентрации нитритов при экспозиции 96 ч состав­ляют для молоди форели 0,2—0,39 мг/л, нитратов — 4,7—6 мг/л. Токсиче­ские границы нитритов для карповых рыб находятся выше 0,5 мг/л, нит­ратов — выше 3 мг/л.

Симптомы и патоморфологические изменения. Аммиак является типичным нервным ядом, обладающим также гемолитическим и локальным действием. Картина острогоотравления проявляется однотипно у разных видов рыб. В начальной стадии постепенно повышается возбужде­ние и обостряется чувствительность рыб к механическим и световым раздра­жителям. Затем развиваются сильные судороги, проявляю­щиеся толчкообразными движениями рыб, дрожанием плавников. Ры­бы теряют равновесие, опускаются на дно и лежат с широко раскрытым ртом, расставленными плавниками и жаберными крышками.

Трупное окоченение хорошо выражено, поверхность тела и жабр обильно покрыты слизью, видны очаговые кровоизлияния. В высоких концентрациях аммиак вызывает дистрофию, вакуолизацию и некробиоз респираторного эпи­телия жабр и повышенное кровенаполнение внутренних органов, иногда некро­биоз печеночных клеток. При более низких концентрациях сильнее проявляется разрушение эритроцитов, нарушение функций нервной системы и дегенеративные изменения во внутренних органах.

Признаки хронического отравления солями аммония малохарактерны: ры­бы угнетены, не принимают корма. У них отмечается дистрофия и некробиоз печеночных клеток, распад эпителия мочевых канальцев. В крови снижается уровень гемоглобина и уменьшается количество эрит­роцитов.

Диагноз ставят на основании симптомов болезни, патоморфологических изменений и результатов определения аммиака в воде и органах рыб. В воде определяют общий аммонийный азот колориметрическим способом.

В патологическом материале аммиак обнаруживают качественной пробой с помощью трех индикаторных бумажек, смоченных щелочным раствором аце­тата свинца, щелочным раствором сульфата меди и влажной лакмусовой бу­мажки. Посинение лакмусовой и медной бумажек указывает на присутствие аммиака в гомогенате органов, помещенных в коническую колбу с пробкой. Почернение свинцовой бумажки указывает на наличие сероводорода.

Профилактика заключается в запрещении сброса в рыбохозяйственные водоемы неочищенных сточных вод коммунально-бытового хозяйства, стоков из животноводческих ферм и промышленных предприятий и соблюдении правил применения удобрений и аммиачных ванн в рыбоводстве.

Рыбохозяйственные ПДК свободного аммиака — 0,05 мг/л, аммония со­левого — 0,5-1,0 мг/л, нитритов — 0,08-0,2 мг/л, нитратов — 2-3 мг/л, перхлората аммония — 0,044 мг/л.

Фосфор и его соединения. В поверхностные воды фосфорные соединения попадают со стоками химических, пищевых предприятий, спичеч­ных фабрик, смываются с полей, обрабатываемых удобрениями и пестицидами. В воде фосфор присутствует в виде фосфатов, галогенидов, фосфорорганических соединений и даже в форме элементарного фосфора. Полифосфаты вхо­дят в состав многих моющих средств, поступающих в водоемы с бытовыми водами. Повышение уровня фосфатов в воде (5-10 мг/л Р₂О₅) указывает на органическое загрязнение водоемов.

Токсичность. Минимальной летальной концентрацией треххлористого фосфора для икры и молоди рыб является 40 мг/л, пятихлористого фосфора — 50 мг/л; пятибромистого фосфора — 100,0 мг/л.

Растворы и эмульсии фосфора более токсичны, чем суспензии и коллоиды.

Симптомы и патоморфологические изменения. Картина острого отравления фосфором характерна для нервных ядов. При остром отравлении элементар­ным фосфором отмечают сильное пучеглазие, а при хроническом — брюшную водянку и ерошение чешуи. Патоморфологические изменения более четко вы­ражены при хронической интоксикации. Они характеризуются обширными отеками, дистрофией, а также очаговым некробиозом печеночных клеток, дистрофией эпителия мочевых канальцев и разрушением нейронов головного мозга.

Диагноз на отравление элементарным фосфором ставят на основании внешних признаков отравления и патоморфологических изменений, а также анализа источников его поступления в водоемы. Кроме того, в воде определя­ют общее содержание фосфора или растворимых фосфатов, используя колориметрические методы.

Профилактика общая. Содержание фосфа­тов в воде карповых прудов не должно превышать летом 2 мг Р₂О₅/л и зи­мой 0,5 мг Р₂О₅/л, элементарный фосфор не допускается, ПДК трех- и пяти­хлористого фосфора — 0,1 мг/л.

Минеральные удобрения. В качестве удобрений применяют: хлористые, азотнокислые, сернокислые или комплексные соли щелочных и ще­лочноземельных металлов; аммонийные соли — селитра, нитрофос, аммиачная вода; соединения фосфора — суперфосфат.

Токсичность. По степени токсичности для полезных гидробионтов наибо­лее опасны аммонийно-аммиачные удобрения, при неправильном применении которых зарегистрированы неоднократные случаи гибели рыб. Остальные группы относятся к малотоксичным соединениям.

Отрицательное влияние удобрений заключается в том, что они, поступая в водоемы во все возрастающих количествах, могут привести к пере­грузке водоемов азотом и фосфором, эвтрофикации вод. В результате этого в водоемах происходит массовое развитие водорослей, накапливается избыток органического вещества, нарушаются процессы самоочищения воды, чем со­здаются неблагоприятные условия для роста и развития рыб и других полез­ных гидробионтов.

Профилактика заключается в строгом соблюдении правил применения удобрений в сельском хозяйстве и в рыбоводстве. В почву и воду вносят толь­ко недостающие элементы. Аммиачные удобрения в пруды следует добавлять осторожно, разбрызгивая разбавленный раствор мелкими каплями.

СЕРА И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ

Сера малотоксична, но образует много ядовитых для рыб соединений. Из них наиболее распространены сероводород, сернистая кислота, сульфаты, сульфиды и сульфиты.

Сероводород и сульфиды (H₂S, NaHS, (NH4)₂S, Fe₂S₃, PbS и др). Сероводород и сульфиды присутствуют в природных водах в небольших количествах и образуются при разложении органических веществ. Они содер­жатся в сточных водах коммунально-бытового хозяйства, металлургических, химических, целлюлозно-бумажных, кожевенных заводов в больших концент­рациях.

В воде сульфиды находятся в трех формах: свободного сероводорода, гидросульфид-ионов (HS') и сульфид-ионов (S"). Соотношение этих форм зави­сит от рН воды. При отклонении рН в кислую сторону содержание свободного сероводорода резко возрастает, а в щелочную — наоборот. Он придает воде запах тухлых яиц при концентрациях 0,001—0,05 мг/л.

Токсичность сернистых соединений обусловлена действи­ем неионизированных молекул сероводорода, а также тем, что в его присут­ствии в водоеме возникает резкий дефицит кислорода. Обнаружить свободный сероводород в воде очень трудно. Смертельной концентрацией сероводорода и сульфида натрия является: для форели — 0,86-1, гольяна — 6, карпа — 3,3-6,3 мг/л. Минимальной смертельной концентрацией сероводорода для рыб считают 1,0 мг/л.

Сульфид натрия вызывает гибель леща, колюшки, кижуча, чавычи и мо­лоди карпа в концентрациях 3,0-4,5 мг/л, а токсический эффект—0,5-3 мг/л. При снижении рН воды от 7,8 до 6 его токсичность повышается в 2,5 раза, а от 8 до 5 — в 16 раз.

Частичная гибель дафний наступает при концентрации сероводорода — 1,0 мг/л, сульфида натрия — 10,0 мг/л, а хирономид — 70,0 и 1000,0 мг/л соот­ветственно.

Симптомы и патоморфологические изменения. Сероводород — сильный нервный яд. Проникая в клетки, он связывается с железом и нарушает ткане­вое дыхание. На жаберный аппарат и кожу действует раздражающе.

При отравлении рыб сероводородом снижается частота и нарушается ритм дыхательных движений, уменьшается потребление кислорода, отмечаются расстройства координации движений и параличи. Смерть обычно наступает от остановки дыхания. Рыбы, перемещенные в чистую воду на стадии потери равновесия, быстро поправляются.

Патоморфологические изменения изучены недостаточно. Тело рыб обычно покрыто опалесцирующей слизью, внутренние органы кровенаполнены, эпите­лий жабр в состоянии некробиоза.

Диагноз устанавливают по внешним признакам интоксикации и резуль­татам определения содержания сероводорода и сульфидов в воде с учетом величины рН и концентрации растворенного кислорода. Количество сероводоро­да и сульфидов в воде определяют колориметрическим или йодометрическим методом. При высоком содержании сероводорода в воде и теле рыб можно пользоваться качественной пробой со свинцовыми бумажками или органолептическим определением по запаху.

Профилактика заключается в недопущении заиления дна водоема, соблюдении рекомендуемых плотностей посадки рыб, особенно в период зимовки, регулярном летовании прудов, а также исключении загрязнения их сточными водами. Присутствие сероводорода в прудах не допускается. При обнаруже­нии его в придонных слоях необходимо срочно увеличить водообмен, извест­ковать кормовые места.

Сульфиты и сульфаты. Вещества этой группы поступают в водое­мы из целлюлозно-бумажных комбинатов в виде сульфитно­го и сульфатного щелока, а также образуются в результате разложения орга­нических веществ.

В состав сульфитного щелока входят свободная сернистая кислота и ее соли, сульфиды, сульфаты, фурфурол, спирты, альдегид, органические кислоты. Он имеет кислую реакцию (рН 3-4,5). Сульфатный щелок содержит сульфа­ты, карбонаты, щелочи, жирные и смоляные кислоты, меркаптаны, сероводо­род, имеет щелочную реакцию (рН 9-10). Кроме того, со сточными водами поступает много механических примесей, клетчатки и других органических веществ.

Токсичность. Органические компоненты сточ­ных вод изменяют физико-химические свойства воды, резко снижая содержа­ние в ней кислорода и образуя большое количество разлагающихся донных отложений. Ядовитые вещества сточных вод (сернистые соединения, меркап­таны, смолы, фенол и др.) оказывают на водные организмы комплексное ток­сическое действие, которое усиливается вследствие снижения в воде кисло­рода.

Сульфаты менее токсичны. Смертельные концентрации сульфатов калия, натрия, магния и кальция при экспозиции 4 сут колеблются от 800 до 3200 мг/л. Однако стоки сульфатного производства токсичны для рыб разного возраста и дафний даже при разведении в 6-7 тыс. раз.

Симптомы и патоморфологические изменения. Сернистая кислота и сульфиты в высокой концентрации оказывают локальное действие, а в малых действуют резорбтивно. При остром отравлении сернистой кислотой вначале наблюдается сильное беспокойство рыб, учащение дыхания, затем наступает угнетение и развиваются параличи. Рыбы опрокидываются на бок, теряют равновесие. Отравление сопровождается усиленным выделением слизи и побледнением плавников. Кожный покров лососей, отравленных сульфитным щелоком, темнеет, пятна становятся незаметными. При отравлении сульфатами рыбы чаще угнетены, симптомы сглажены.

Диагноз ставят путем определения в воде сульфитов, сульфатов и других токсических веществ в зависимости от происхождения сточных вод.

Сульфиты устанавливают йодометрическим методом, а сульфаты — комплексонометрическим объемным методом.

Профилактика заключается в предотвращении поступления токсических продуктов и взвешенных веществ на станции биологической очистки сточных вод, использовании очищенных вод для оборотного водоснабжения. Биологиче­ски очищенные сульфатные и сульфитные сточные воды становятся безвред­ными при разведении в 30-40 раз. Рыбохозяйственная ПДК сульфатов 100 мг/л, ПДК сульфитов не установлена.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: