7. Биогенные вещества
Биогенные вещества (фосфаты, нитраты, нитриты, аммонийный азот, кремний) являются важнейшими ингридиентами природных вод. В устьевых областях рек в большинстве случаев наблюдаются повышенные концентрации этих веществ, что вызывает интенсивное развитие фитопланктона.
ФОСФОР относится к числу физиологически важных элементов, необходимых водорослям для построения клетки. В ряде случаев чрезмерно высокие концентрации фосфора в морской воде вызывают бурный рост морских растений, разложение остатков которых приводит к повышенному потреблению кислорода. Повышенное содержание различных фосфорных соединений в исходной морской воде может служить показателем их загрязнения коммунально-бытовыми и сельскохозяйственными стоками.
КРЕМНИЙ, растворенный в морской воде в виде моно- и ди-силикатов используется многими водорослями, в частности, диатомитовыми, для построения клетки. У некоторых планктонных водорослей до трех четвертей общего количества минеральных веществ приходится на кремний. Данные о содержании и распределении кремния в морской воде позволяют судить о границах и перемещениях различных водных масс и особенно вод, обогащенных речными стоками, так как в речных водах концентрация кремния выше, чем в морских.
НИТРАТЫ, как и фосфаты, являются необходимым для морского фитопланктона биогенным соединением. Их отсутствие, как правило, приводит к угнетению водорослей, снижению интенсивности процесса фотосинтеза.
НИТРИТЫ являются промежуточной формой биохимического окисления азота. Повышение содержания нитритов свидетельствует о нарушении азотфиксирующего цикла в воде.
ИОНЫ АММОНИЯ появляются в морской воде и как первичный продукт обмена веществ, и на последней стадии полной минерализации органических остатков. Аммонийный азот потребляется фитопланктоном в процессе фотосинтеза, при этом водоросли затрачивают меньшую энергию по сравнению с ассимиляцией нитратов.
ОРГАНИЧЕСКИЙ АЗОТ встречается в морской воде в виде органических соединений: гуминовые и фульвеновые вещества, белки, аминокислоты, амины, амиды и др.
ОБЩИЙ АЗОТ характеризует содержание органических и неорганически соединений азота. Изменения в составе форм азота указывают на направление основных биохимических и гидробиологических процессов в морской воде. При содержании морских млекопитающих в условиях замкнутых объемов содержание биогенов (особенно производных азота) в воде бассейна резко возрастает за счет продуктов жизнедеятельности животных, что приводит (особенно в летнее время) к бурному развитию водорослей и фитопланктона, и как следствие:
- повышение рН воды,
- цветение воды,
- повышение мутности,
- снижение концентрации растворенного кислорода,
- обрастание стенок бассейна.
Порог токсичности аммиака, нитритов и нитратов для морских млекопитающих не установлен, однако их повышенное содержание создает некомфортные, отрицательные для здоровья животных условия. В процессе хлорирования аммиак превращается в хлорамины - "связанный хлор". Поскольку, аммиак снижает дезинфицирующее действие хлора, то следует стремиться к его отсутствию в воде дельфинария. Максимально допустимая доза аммиака в воде систем искусственного содержания морских млекопитающих регламентируется 1,00 ppm (1 мг/л). Нитраты и нитриты являются побочными продуктами биоконверсии мочи. Резкое возрастание содержания нитритов свидетельствует о некачественном обслуживании фильтров, развитии на фильтрах микрофлоры, блокирующей нитрофицирующие бактерии. Другой причиной может выступать общее состояние среды: низкая освещенность, низкое содержание растворенного кислорода, пониженная температура. В этих условиях активность микроорганизмов, утилизирующих нитраты, угнетается, термодинамическое равновесие сдвигается и эффективность первой стадии окисления аммония (образование нитритов) резко возрастает, что имитирует условия нижней кислородной зоны Черного моря.
Для определения биогенных веществ в природных водах применяют фотометрические методы. Все перечисленные методы имеют определенные ограничения и требуют тщательной пробоподготовки.