Присутствие нитрата аммония в концентрациях порядка 2 мг/дм3 не вызывает нарушения биохимических процессов в водоеме; подпороговая концентрация этого вещества, не влияющая на санитарный режим водоема, 10 мг/дм3. Повреждающие концентрации соединений азота (в первую очередь, аммония) для различных видов рыб составляют величины порядка сотен миллиграммов в 1 дм3 воды.
Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г; допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ — 5 мг/кг массы тела.
Наряду с описанными эффектами воздействия немаловажную роль играет тот факт, что азот — это один из первостепенных биогенных (необходимых для жизни) элементов. Именно этим обусловлено применение соединений азота в качестве удобрений, но, с другой стороны, с этим связан вклад вынесенного с сельскохозяйственных земель азота в развитие процессов эвтрофикации (неконтролируемого роста биомассы) водоемов. Так, с одного гектара орошаемых земель выносится в водные системы 8-10 кг азота.
ПДКв нитратов составляет 45 мг/дм3 (по NO3-) (тождественно равен стандарту США для питьевой воды), ПДКвр - 40 мг/дм3 (по NO3-) или 9,1 мг/дм3 (по азоту) (Хараев Г.И. и др., 2004)
Нитриты
Нитриты представляют собой промежуточную ступень в цепи бактериальных процессов окисления аммония до нитратов (нитрификация — только в аэробных условиях) и, напротив, восстановления нитратов до азота и аммиака (денитрификация — при недостатке кислорода). Подобные окислительно-восстановительные реакции характерны для станций аэрации, систем водоснабжения и собственно природных вод. Кроме того, нитриты используются в качестве ингибиторов коррозии в процессах водоподготовки технологической воды и поэтому могут попасть и в системы хозяйственно-питьевого водоснабжения. Широко известно также применение нитритов для консервирования пищевых продуктов.
В поверхностных водах нитриты находятся в растворенном виде. В кислых водах могут присутствовать небольшие концентрации азотистой кислоты (HNO2) (не диссоциированной на ионы). Повышенное содержание нитритов указывает на усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления NO2- в NO3-, что указывает на загрязнение водного объекта, т.е. является важным санитарным показателем.
Концентрация нитритов в поверхностных водах составляет сотые (иногда даже тысячные) доли миллиграмма в 1 дм3; в подземных водах концентрация нитритов обычно выше, особенно в верхних водоносных горизонтах (сотые, десятые доли миллиграмма в 1 дм3).
Сезонные колебания содержания нитритов характеризуются отсутствием их зимой и появлением весной при разложении неживого органического вещества. Наибольшая концентрация нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с активностью фитопланктона (установлена способность диатомовых и зеленых водорослей восстанавливать нитраты до нитритов). Осенью содержание нитритов уменьшается.
Для нитритов ПДКв установлена в размере 3,3 мг/дм3 в виде иона NO2- или 1 мг/дм3 в пересчете на азот. ПДКвр - 0,08 мг/дм3 в виде иона NO2- или 0,02 мг/дм3 в пересчете на азот.
В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) нитрит- и нитрат-ионы входят в программы обязательных наблюдений за составом питьевой воды и являются важными показателями степени загрязнения и трофического статуса природных водоемов.
Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г; допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ - 5 мг/кг массы тела. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (от 25 до 100 мг/дм3 по азоту), резко возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Крайне тяжело протекают метгемоглобинемии у грудных детей (прежде всего, искусственно вскармливаемых молочными смесями, приготовленными на воде с повышенным - порядка 200 мг/дм3 - содержанием нитратов) и у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями (Гусева Т. В. и др.).
Фосфаты
Избыточное содержание фосфатов в воде, особенно в грунтовой, может быть отражением присутствия в водном объекте примесей удобрений, компонентов хозяйственно-бытовых сточных вод, разлагающейся биомассы. Концентрация фосфатов в природных водах обычно очень мала – сотые, редко десятые доли миллиграммов фосфора в 1 дм3, в загрязненных водах она может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм3. Подземные воды содержат обычно не более 100 мкг/дм3 фосфатов; исключение составляют воды в районах залегания фосфорсодержащих пород. Содержание соединений фосфора подвержено значительным сезонным колебаниям, поскольку оно зависит от соотношения интенсивности процессов фотосинтеза и биохимического окисления органических веществ. Минимальные концентрации фосфатов в поверхностных водах наблюдаются обычно весной и летом, максимальные – осенью и зимой, в морских водах – соответственно весной и осенью, летом и зимой. Общее токсическое действие солей фосфорной кислоты возможно лишь при весьма высоких дозах и чаще всего обусловлено примесями фтора. В методике оценки экологической ситуации, принятой Госкомэкологией РФ, рекомендован норматив содержания растворимых фосфатов в воде – 50 мкг/дм3. Без предварительной подготовки проб колориметрически определяются неорганические растворенные и взвешенные фосфаты. (Хараев Г.И. и др., 2004)
Методика и объект исследования
Объект исследования
Р. Ока — река в Европейской части России, крупнейший из правых притоков Волги, имеет более ста притоков и бесчисленное количество прибрежных и донных родников. Наиболее крупные притоки: Мокша, Теша - справа, Клязьма - слева. Длина около 1500 км. Площадь бассейна 245 тыс. км². Средняя глубина Оки 1,5 метра. Русло Оки по большей части мало извилистое, местами образует крутые повороты. Правый берег реки в пределах Нижегородской области в начале низкий (до впадения Теши), а затем поднимается высокими кручами.
Питание преимущественно снеговое – 60%; дождевое более 20%; подземное менее 20%. Половодье - с апреля по май в верховьях и до начала июня в низовьях. Летом и зимой межень, осенью дождевые паводки. Скорость течения Оки в период паводка достигает 2,5 м/сек, в межень на перекатах достигает 1 м/сек, на плесах - 0,6 м/сек. За весну проходит 78% годового стока в верховьях и 73% в низовьях, летом 7-8%, осенью 8-10%, зимой 7-9%. Замерзает в верховьях в ноябре - начале января, в низовьях в конце октября - декабре; вскрывается в верховьях в конце марта - апреле, в низовьях до начала мая. Продолжительность ледохода от 1 до 20 сут, в низовьях до 15 сут. (Жданова И., 2007)
Перечень показателей для контроля, порядок отбора проб
Контроль экологического состояния атмосферного воздуха, почвенного покрова и поверхностных вод осуществляется в ходе отбора и анализа проб.
Для проведения отборов и анализов проб выбраны створ №3, находящийся выше по течению реки Ока, и створ №2, находящийся ниже по течению от очистных сооружений ливневых стоков ОАО «ГАЗ».
Створ – условное поперечное сечение водоема и водотока, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды.
Качество воды определяется наличием в ней различных веществ неорганического и органического происхождения, а также микроорганизмов.
Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды
| Воды | Значения ИЗВ | Классы качества вод |
| Очень чистые | до 0,2 | 1 |
| Чистые | 0,2–1,0 | 2 |
| Умеренно загрязненные | 1,0–2,0 | 3 |
| Загрязненные | 2,0–4,0 | 4 |
| Грязные | 4,0–6,0 | 5 |
| Очень грязные | 6,0–10,0 | 6 |
| Чрезвычайно грязные | >10,0 | 7 |
Створ №3, расположенный выше источника загрязнения, показывает фоновое содержание анионов в воде, створ №2 – фактическую концентрацию. Сравнивая концентрации веществ в этих створах, можно судить о характере и степени загрязненности воды под влиянием очистных сооружений ливневых стоков.
Перечень показателей для контроля:
- температура;
- органолептические показатели;
- взвешенные вещества;
- водородный показатель (рH);
- тяжелые металлы;
- диоксид углерода;
- алюминий;
- цианиды;
- анионный состав (сульфаты, хлориды, нитраты, нитриты, фосфаты);
- аммоний;
- СПАВ;
- ХПК;
- БПК5;
- сухой остаток;
- фенолы,
- нефтепродукты.
Отбор проб
Пробы отбираются в летние и осенние месяцы, когда наблюдается наиболее низкий уровень воды (Гусева Т. В. и др.).
Место для отбора проб выбирают только после подробного ознакомления с технологией производства, системой канализации, назначением и работой отдельных элементов станции очистки и т.д.
При отборе проб с определенной глубины используют специальные пробоотборные устройства различных конструкций. Основной их частью является цилиндрический сосуд (пластмассовый, металлический), открытый с обеих сторон и снабженный плотно прилегающими крышками, закрывающимися при помощи пружины фиксированными спусковыми устройствами. Последние приводятся в действие при помощи вспомогательного тросика или посредством удара груза, опускаемого по подвесному тросику. Сосуд с крышками, зафиксированными в открытом положении, погружают в воду до требуемой глубины. После достижения требуемой глубины при помощи спускового устройства закрывают крышки и сосуд поднимают на поверхность. Пробу выливают в бутыль через выпускной кран. Пробоотборник можно снабдить термометром для одновременного измерения температуры. (Р 52.24.353-94).