ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Подходы к синтезу нестабильных пестицидов КАУФМАН, ДЖ. Р. ПЛИММЕР из "Микробиология загрязнённых вод" Одна из важнейших проблем загрязнения внутренних вод связана с обогащением их питательными веществами, сопровождаемым массовым развитием водорослей, увеличением продуктивности воды и другими нежелательными биологическими изменениями. Подобное прогрессивное ухудшение качества воды относят за счет втрофикации. [c.17] Между поверхностью Земли и окружающей средой г роисходпт постоянный обмен энергией. Все живое по-Х чает солнечную энергию и использует ее для поддержания жизни. Обмен энергией через живую систему связан с циклическими процессами циклом воды, питательных веществ н других элементов (гидрогеохимические циклы), жизненными циклами на различных уровнях. Экологическая система рассматривается как единица окружающей среды, включающая в себя биологическое сообщество (продуценты, различные трофические уровни потребляющих и разлагающих систем), в которой обмен энергией отражен в трофической структуре и природных циклах [1]. [c.17] ФРГ Федеративная Республика Германия, А — Австрия, Ш—Швейцария, Н — Норвегия, Ф — Финляндия, Шв — Швеция, К — Канада, США — Соединенные Штаты Америки, Фр — Франция, Д — Дания, Л — Люксембург, Ан — Англия, Я — Япония, Б — Бельгия, Г — Голландия, И — Испания, Гр — Греция, Ю — Югославия, Их — Италия, П — Португалия. [c.19] С ПЛОТНОСТЬЮ населения. Чтобы прокормить увеличивающееся население, необходимо высокопродуктивное сельское хозяйство. Это создает конфликт между использованием ресурсов и борьбой с загрязнением, так как мероприятия, направленные на сохранение продуктивности почвенных монокультур (внесение удобрений, пахота, посев, прополка и т. д.), входят в противоречие с действиями, направленными на поддержание поверхностных вод в чистом состоянии. [c.20] Регулирование состава питательных веществ в природных водах. На рис. 5 приведена корреляция между растворенными нитратами, фосфатами и карбонатами в водах Западной Атлантики [4]. Примерно такая же константа корреляции встречается и для других океанов. Молярное соотношение АМ-4-АРч-АС, примерно равное 16- 1-=-106, отражает атомный состав протоплазмы водорослей. В зоне фотосинтеза фосфаты, нитраты и карбонаты извлекаются из воды и используются для роста водорослей в соотношении l- 16- 106. В глубоких слоях воды осевшие водоросли минерализуются, и фосфаты, нитраты и карбонаты в аналогичном соотношении выделяются в воду. Так как в фотосинтезе и дыхании участвует кислород, отмечается соответствующая корреляция между фосфатом и растворенным кислородом 138- 1) и между нитратами и Ог (Д02/ДМ = 9). Из табл. 2 следует, что наблюдаемые корреляции действительно находятся в соответствии со стехиометрическим составом планктона. [c.22] Суммация сложных процессов Ф—Д, осуществляемых множеством различных организмов, ведет к такой же сте-хиометрической реакции. Стехиометрическая реакция 1 выражается законом минимума Либиха. На рис. 5 показано, что фотосинтетическая ассимиляция в морской воде ведет к истощению растворенного фосфора и азота. [c.22] Не учитывая временные и местные отклонения, можно заключить, что азот и фосфор определяют степень образования органического вещества в Западной Атлантике. [c.23] Простые стехиометрические связи можно наблюдать и в некоторых озерах (рис. 6) [5]. Молярные соотношения могут частично отличаться от соотношений, постулированных в реакции 1, однако в анализе растворенного фосфора на ход кривой могут повлиять неизбежные погрешности. [c.23] В реках и эстуариях карманы часто содержат постепенно накапливающиеся продукты биологического распада протоплазмы водорослей (рис. 7). [c.23] Загрязнение как нарушение баланса между фотосинтезом и дыханием. Устойчивое равновесие между фотосинтезом (Ф) и дыханием (Д) является предпосылкой к сохранению постоянства химического состава воды. Эти процессы играют важную роль в самоочищении природных вод. Нарушение равновесия между фотосинтезом и дыханием ведет к химическим и биологическим изменениям, т. е. к загрязнению [5, 6]. При Ф Д прогрессирует накопление водорослей, что в конечном счете ведет к перегрузке водоемов органическими веществами, при Д Ф растворенный кислород может исчерпаться (биохимическое потребление кислорода) и, в конце концов, КЮз- 5042- и СО2 восстановятся до N2, NH4+, Н5 и СН4. Для сохранения воды в незагрязненном, эстетически приятном состоянии необходимо равновесие между Ф и Д. При Фл Д в результате дыхательной (гетеротрофной) деятельности органические вещества разлагаются на составные части также быстро, как и образуются в процессе фотосинтеза выделяемый при этом кислород может использоваться для дыхания (см. рис. 4). Отклонение от равновесия Ф—Д происходит в результате поступления в воду избытка органических гетеротрофных питательных веществ. Равновесие между Ф и Д может нарушиться при распаде Ф- и Д-организмов. [c.23] эстуарии, фьорды. Особенности циркуляции воды заметно влияют на распространение биохимически важных элементов. В реках часто наблюдается продольное разделение функции Ф и Д (см. рис 4 и 7). Противотечения особенно эффективно показывают накопление питательных веществ в направлении поверхностного течения [7]. [c.25] В эстуариях и большинстве фьордов образуются ловушки, в которых накапливаются питательные вещества. Вородосли, выросшие на питательных веществах, попавших в море с поверхности суши, в конце концов оседают и минерализуются. Продукты минерализации выносятся противотечением на берег. [c.25] Питательные вещества, которые накапливаются в более глубоких слоях, постоянно перемещаются по направлению к Атлантическому океану и Черному морю (рис. 8). [c.26] Фосфор как лимитирующий фактор. Для оптимального роста водорослей необходим целый ряд условий. Дополнительно к основным элементам (С, М, Р, К и 8), требуемым для синтеза организмов, для питания необходим ряд микроэлементов, включающий железо, марганец, медь, кобальт, цинк, молибден. Более того, рост организмов стимулируется небольшими количествами таких органических факторов роста, как, например, тиамин, ниацин, биотин и витамин В12. [c.26] Потребность фитопланктона в питательных веществах можно определить, исходя из его основного состава (см. уравнение 1, табл. 2). В большинстве природных вод углерод (в форме СО2 или НСОз имеется в избытке. Утверждения [8], что СО2 ограничивает продуктивность. [c.26] Характерно, что в воде рассматриваемых озер (см. рнс. 6), когда концентрация фосфора достигает нулевой точки (пересечение линии корреляции с ординатой), нитраты еще присутствуют в значительных количествах. Поэтому подтверждается предположение, что, за исключением местных кратковременных отклонений, именно в таких водоемах фосфор быстрее, чем азот, ограничивает синтез биомассы [5]. Использование всего водоема как целостной системы для определения потенциального роста водорослей дает некоторые преимуш.ества перед экспериментами, выполненными в емкостях. Водоемы постоянно пополняются питательными веществами (перенос этих веществ из более глубоких вод и отложений и т. д.). Например, некоторые микроэлементы (марганец, молибден и т. д.), ограничивающие продуктивность в емкостях, редко обнаруживают аналогичные эффекты в природных водоемах. Недостаток микроэлементов в водоеме обычно встречается только как временное явление. Неорганические и органические факторы роста , особенно гормоны, больше влияют на состав водорослей, чем на биомассу. Необходимо различать количественную и качественную роли таких факторов роста. Отмечено, что еще [3] нет экспериментальных данных, доказывающих, что эти вещества могут определять процессы эвтрофикации. [c.27] В большинстве внутренних вод на продуктивность влияет фосфор. Почти всегда фосфор является основным элементом, обогащающим природные воды. Необходимо учитывать, что недостаток азота компенсируется фиксацией этого элемента. [c.27] Способность ассимилировать или фиксировать азот, например, некоторыми сине-зелеными водорослями играет важную роль в природных водах. [c.27] Фосфор встречается в различных водах [9]. В табл. 3 приведены концентрации фосфора, обычно встречающиеся в природных и сточных водах. Во многих водоемах доступными являются только растворимые ортофосфаты. Имеется, однако, трудность в разделении общего фосфора на отдельные фракции (растворимый неорганический фосфор, растворимый органический фосфор). Показано, что [10] большинство стандартных химических методов может давать значительные погрешности. [c.28] Вернуться к основной статье