ФОСФОР В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ

В природных водах фосфор может находиться в растворимой, в минеральной (реакционноспособный фосфор) и в органической (нереакционноспособной) форме. Сумма всех этих трех форм называется общим фосфором. Количество общего фосфора в природной незагрязненной воде должна находиться в пределах от 5 до 200 мкг/дм³.

Фосфор важное питательное вещество для роста организмов в водной экосистеме, но лишний фосфор ухудшает качество воды. Он является биогенным элементом, который введет к продуктивности водоема. Поступление 1 г фосфора в водоем способствует росту до 100 г водорослей, которое является главным элементом эвтрофикации. В результате поступления фосфора в больших количествах в водные объекты, происходит неконтролируемый рост растительной биомассы. Тем самым меняется и трофический статус водоема, что введет к возрастанию мутности, к увеличению численности фитопланктона и бактерий. Одним из процессов, в таких условиях, влияющих на эвтрофикацию, является процветание цианобактерий. Многие виды сине-зеленых водорослей токсичны. Они вырабатывают органические вещества, входящие в группу ядов нервнопаралитического действия. Выделения цианобактерий могут вызывать дерматозы и становиться причиной расстройств органов ЖКТ. Попадание внутрь больших масс сине-зеленых водорослей опасно развитием паралича.

В природных донных отложениях фосфор может присутствовать в трех формах: обменная, органическая и сорбированная на оксидах железа и алюминия. Он обладает различной степенью активности, поэтому его поведение в донных отложениях происходит по-разному. Фосфор, также, может накапливаться в донных отложениях [4].

Фосфор в водоём поступает из ряда источников, среди которых есть и отходы некоторых производств, но большая часть его соединений попадает в водоемы в результате сельскохозяйственной и бытовой деятельностью человека. Этот элемент применяется в составе минеральных удобрений. Поверхностными стоками с одного орошаемого гектара смывается порядка полкилограмма фосфора. Каждые сутки с ферм проникает в водоемы до 0.01-0.05 кг фосфорсодержащих веществ на одно животное. Не подвергавшиеся очистке и неочищенные бытовые стоки ежедневно несут по 0.003-0.006 кг от каждого жителя.

При сезонных колебаниях содержание фосфора в воде бывает разным. В поверхностных водоемах минимальные концентрации фосфора наблюдаются весной и летом, а максимальные – осенью и зимой, так как количество фосфора зависит от процессов фотосинтеза и окисления органических веществ. Нормой принято считать 50 мкг/дм³фосфора в растворенной воде [3]. Если количество фосфора превышает норму, то нужно снизить концентрацию фосфора, так как в результате можно прекратить рост водорослей. В том случае если концентрация снизится и не будет поступлений фосфора из донных отложений можно наблюдать быстрое восстановление нормального функционирования водоема. Прежде чем восстановить водоем, нужно прекратить её поступление со сбросами сточных вод. Поэтому, перед сбросом сточных вод в водоем нужно удалить лишний фосфор. Тем не менее, концентрация фосфора в водных экосистемах растет. Нужны совершенствованные методы для удаления фосфора, который может быть применен перед сбросом сточных вод. Для удаления фосфора используются такие методы, как метод адсорбции; отстаивание, фильтрование, т.е. физические процессы; химические дожди с алюминием, железом и солями кальция и биологические процессы, где рассчитывается рост биомассы (бактерий, водорослей, растений) или же внутриклеточное бактериальное накопление полифосфатов; также для адсорбции фосфора используют несколько недорогих и легко доступных форм глин, такие, как цеолиты, палыгорскит, пепел, доменный шлак, гидроксиды ила, активированный оксид алюминия и гидрат окиси железа.

Еще одним методом для удаления фосфатов при сбросе сточных вод является биогальванический метод. При этом способе происходит биокоррозия, которая включает в себя химическое и биологическое удаление фосфора. Основным реагентом является биологический процесс [5].

Однако, как показали многие экспериментальные методы, биологический способ очистки вод является неэффективными. При биологическом способе концентрация фосфора в хозяйственно-бытовых водах уменьшается до значений 1,2-1 мг/л. Поэтому при этом методе невозможно достичь снижение фосфора до нормативной концентрации. Как показывают данные, что только около 50% из очистных сооружений удаляют из сточных вод 90 % органических и загрязняющих веществ. Более 30 % очищенной воды токсична для фауны водоемов. Из-за этого качество воды не соответствует установленным нормативам [2].

В Российской Федерации утверждены нормативы предельно допустимых концентраций фосфатов в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. В пересчете на фосфор они составляют для эвтрофного водоема – 0,2 мг/л Р, для мезотрофного водоема – 0,15 мг/л Р, для олиготрофного – 0,04 мг/л Р.

Глобальная система мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) в обязательном порядке должен наблюдать за составом природных вод и включением в него фосфора или фосфорсодержащих элементов, также за сточными водами, которые поступают в водоемы и обогащают ее биогенными элементами. Так как большая концентрация биогенных элементов, поступающих со сточными водами на очистные сооружения, приводит к тому, что технологии по очистки вод от органических соединений не справляются своей работой. Поэтому, содержание фосфатов в сточной воде на выходе из аэротенков увеличивается до 30 %, вместо того чтобы уменьшатся. При нормальной работе очистных сооружений происходило бы изъятии 20 %-40 % фосфора в аэротенках [1].

Список литературы:

1. Галанцева Л. Ф., Фридланд С. В. «О некоторых недостатках анализе сточных вод на фосфаты» // Вестник Казанского технологического университета – 2011 – № 8
2. Петров М. П., Шагидуллин Р. Р. «Антропогенная нагрузка на водные объекты и проблемы функционирования биологических очистных сооружений» // Георесурсы – 2011 – № 2 (38)
3. Письмо МПР РФ от 09.03.99 N НМ-61/1119, Госкомэкологии РФ от 05.03.99 N 02-19/24-64 «О методических указаниях по разработке нормативов предельно допустимых вредных воздействий на поверхностные водные объекты».
4. Третьякова Елена Ильинична, Ильина Елена Георгиевна, Бурлуцкая Елена Вячеславовна «Фосфор в донных отложениях водных экосистем» // Известия Алтайского государственного университета – 2010 – № 3-2
5. Ченский И. А. «Удаление фосфатов из сточных вод биогальваническим методом» // European science – 2016 – № 2(12)