Азот и вода: Реагирует ли азот с водой?

Содержание

Азот аммонийный в воде — содержание, определение, нормы

Аммонийный азот с химической формулой (Nh5)+ относится к биогенным элементам, участвующим в процессах биогидроценоза. Вещество содержится в большинстве водоемов, однако его содержание колеблется в зависимости от сезона и окружающей обстановки, связанной с деятельностью предприятий. Так, весной его концентрация уменьшается, летом – увеличивается.

В первую очередь это происходит из-за бактериального разложения органических веществ. При повышенном содержании аммония санитарное состояние водоема резко ухудшается. В связи с этим необходимо контролировать показатель для отслеживания состояния водной экосистемы. Для этого требуется периодически проводить анализ воды на содержание аммония.

Каким образом азот аммонийный попадает в воду?

Азот аммонийный может попадать в окружающую среду, в том числе в водоемы, несколькими путями. Среди них выделяется три источника, которые разграничиваются по степени влияния на экологическую обстановку.

Живые организмы. В естественных условиях жизнедеятельность организмов приводит к образованию небольшого количества аммония. Такая концентрация не вредит окружающей среде.
Городские сточные воды. На втором месте по степени загрязнения вод аммонием находятся стоки, содержащие хозяйственные и бытовые отходы. Концентрация в них, по разным оценкам, может достигать 60 мг/дм³.
Промышленность и сельское хозяйство. Данный источник занимает лидирующую позицию – прежде всего это касается предприятий пищевой и химической отрасли, а также животноводческих ферм и стоков, поступающих с полей. Концентрация аммония в таких случаях может доходить до 1000 мг/дм³.

Несмотря на то, что в России существует ряд законодательных ограничений, касающихся максимальной концентрации азота аммонийного, случаи нарушений встречаются достаточно часто. Это, в свою очередь, не только вредит окружающей среде, но и приводит к многочисленным штрафам. Чтобы этого избежать, при обнаружении повышенного уровня аммония в воде следует заняться вопросом оптимизации установленных систем водоочистки, в том числе за счет монтажа более эффективных.

Азот в сточных водах

Азот, который находится в сточных водах в растворенном состоянии, чаще всего представлен ионами аммония. Они образуются посредством присоединения к молекулам аммиака ионов водорода. Этому может способствовать несколько факторов, включая растворение аммиака, гидролиз его солей, а также процесс разложения и дальнейшего окисления органики.

Основные источники загрязнения аммонийным азотом:

Сточные воды промышленных предприятий. В особенности это касается химического, нефтехимического, коксохимического и металлургического направлений.
Стоки хозяйственно-бытового назначения.
Разложение белковых веществ в ходе анаэробного восстановления нитратов и нитритов.

С учетом того, что сточные воды могут оказывать непосредственное влияние на качество грунтовых и, как следствие, воду в скважинах и колодцах, СанПиН устанавливает жесткое ограничение, которое касается предельно допустимой концентрации. Так, для азота аммонийного показатель не должен превышать 1,5 мг/л.

Воздействие аммония на организм

Известно, что аммиак, находясь в организме человека, может вступать в реакцию с белками, вследствие чего развивается денатурация. Из-за продолжительного воздействия вещества на организм нарушается дыхание клеток и тканей, а также происходит поражение центральной нервной системы, печени и органов дыхания. Страдает и пищеварительная система. Известны случаи проблем с сосудами, а также развития онкологических заболеваний. Это происходит при регулярном потреблении воды с уровнем аммония выше 1,5-2 мг/л.

Определение азота аммонийного

С целью определения аммонийного и других видов азота в воде чаще всего используется визуальная и фотометрическая колориметрия. Фотометрия предоставляет более точные данные за счет развития технологий и использования электронных устройства, таких как спектрофотометр. С их помощью можно более точно и быстро выявить искомые показатели, так как процесс сравнения окраски пробы воды из колбы с реактивом осуществляется автоматически. Также для измерения азота в природных и сточных водах задействуют ионоселективные электроды, которые входят в состав многопараметрических датчиков.

Способ очистки сточных вод

Для удаления аммонийного азота из воды может использоваться несколько способов. Оптимальный выбирается в зависимости от степени загрязнения, типа водоисточника, производительности водоочистной системы. Среди наиболее часто используемых выделяют биологическую фильтрацию, аэрацию, обратный осмос, а также флотацию и восстановление аммония посредством металлического магния.

С помощью обратного осмоса можно избавиться не только от аммонийного азота, но и других примесей, добившись дополнительного смягчения. Обратноосмотический метод эффективен для воды, в которой вместе с аммонием также содержится больше количество натрия и сульфатов. К популярным методам очистки от аммонийного азота относится сорбция. Данный процесс сочетает сразу несколько реакций, включая обезжелезивание и деманганацию. Очистка воды должна проводиться, если источник располагается рядом с:

поверхностными стоками с сельскохозяйственных угодий и ферм;
сточными водами хозяйственно-бытового назначения;
сточными водами, поступающими от предприятий.

Своевременная водоочистка, проведенная правильным образом, играет важную роль для экологии. Чрезмерная концентрация аммония приводит к снижению способности гемоглобина у рыб реагировать на кислород, из-за чего сокращается их численность. Грунтовые же воды с уровнем аммонийного азота, превышающим ПДК, становятся непригодными к использованию в быту. Это касается непосредственно питья и применения с целью приготовления пищи.

Проверка воды на аммоний в лаборатории «НОРТЕСТ»

Чтобы рассчитывать на получение точного результата, который предоставит всю необходимую информацию о текущем состоянии воды в источнике, важно обратиться в правильную лабораторию. Испытательный центр «НОРТЕСТ» оснащен всем необходимым для проведения исследований воды на наличие аммонийного азота из разных источников. Применяя эффективные методики, мы можем гарантировать точность анализов и их быстрое проведение.

Являясь аккредитованным центром, мы выдаем заключения, которые имеют юридическую силу и могут служить доказательством некачественной работы очистных систем. Особенность предоставляемой информации зависит от каждого конкретного случая – прежде всего это касается вида анализов. Обращение в лабораторию «НОРТЕСТ» поможет своевременно отреагировать на нарушения и заняться поиском решений, которые способствуют улучшению ситуации в долгосрочной перспективе.

Очистка воды от азота и фосфора так же необходима, как и механическая очистка — BWT

Главная

Статьи

О технологиях фильтрации

Очистка воды от азота и фосфора так же необходима, как и механическая очистка

Статьи

27.08.2020

Очистка воды от азота должна выполняться в обязательном порядке, поскольку его соединения, находящиеся в воде, очень токсичны. И для эффективного удаления азота из воды используются специальные ионообменные смолы или цеолиты. Очень часто для более качественной очистки используются установки обратного осмоса воды.

Сегодня разработаны специализированные биотехнологии для полной водоочистки и удаления из городских бытовых сточных вод соединений фосфора и азота, помимо органических веществ. Делается это для того, чтобы привести показатели воды к требованиям, допускающим сброс ее в природные водоемы.

Решения BWT для обессоливания воды:

Смотреть все Получить консультацию

При использовании традиционных установок биологической очистки (аэротенков), добиться максимальной степени удаления азота не удается, максимальная степень очистки не превышает тридцати процентов, что недопустимо по требованиям стандартов. И для качественной глубокой очистки от соединений фосфора и азота используются биотехнологии дефосфотации и нитриденитрификации.

В устройствах нитриденитрификации соединения аммонийного азота преобразуются в нитратные, после чего в молекулярный азот, выдуваемый в атмосферу. В процессе денитрификации (биологического восстановления нитратов и преобразования их в молекулярный азот) биологическое окисление органических соединений происходит не под воздействием кислорода, а осуществляется нитратами, вследствие чего появляется хорошая возможность сократить расход воздуха на аэрацию и материальные затраты.

Нужно отметить, что очистка воды от азота с помощью методов озонирования воды, хлорирования, ультрафиолетового облучения, электролиза и ионного обмена малоэффективна, и более того, для выполнения такой очистки требуется дорогостоящее оборудование и химические реагенты. Также она достаточно сложна в эксплуатации. Куда более эффективным является использование биологических способов (аэротенков).

Для удаления соединений азота используются взвешенные культуры ила, активного ила с прикрепленными микроорганизмами или же комбинацией из этих способов. При выполнении данных методов происходят процессы денитрификации и нитрификации — то есть, превращения аммиака в азотную кислоту (путем окисления), что сопровождается нитрификацией (ассимиляцией углекислоты) нитрита и преобразования его в газообразный азот.

Бактерии-верификаторы, находящиеся в активном иле, объединяются с гетеротрофной микрофлорой. И данная микрофлора начинает усиленно поглощать кислород, окисляя органические вещества, что создает весьма неблагоприятные условия для нитрифицирующих микроорганизмов. А окисление аммониевого азота в воде происходит после того, когда органические вещества почти все используются, функционирование гетеротрофной микрофлоры выходит на стабильный режим, а в аэрируемой смеси находится кислород в растворенном виде.

Самая эффективная очистка воды от азота — с использованием метода сорбации. Данная глубокая очистка позволяет удалить из воды почти 99 процентов фосфора и азота. Также сегодня были разработаны несколько мероприятий, с помощью которых можно эффективно бороться с загрязнениями непосредственно в водоемах — например, специально увеличивать содержание в воде кислорода посредством использования аэрационных установок. Данные установки сегодня применяются во многих развитых странах Европы, немало их и в нашей стране. Для того, чтобы снизить рост в водоемах водорослей, применяют всевозможные гербициды.

Однако довольно часто бывает такое, что стоимость осуществления глубокой очистки воды от азота намного меньше, чем стоимость гербицидов, которые нужно использовать для уменьшения количества водорослей. Поэтому актуальной является проблема снижения в воде концентрации нитратов, которые также представляют для людей опасность. По стандартам Всемирной Организации Здравоохранения допустимое количество нитратов в воде 45 мг/литр, а если пересчитать на азот, то всего 10 мг/литр. Данная величина является стандартом и для питьевой воды, и для той, что находится в водоемах. характер и количество соединений азота влияют на общее состояние водоемов, следовательно, их включили в число основных показателей при оценке качества воды.

Какой выбрать?

Любой бассейн представляет собой сложную систему, которая нуждается в регулярном комплексном уходе.

Все статьи

Мы используем файлы «cookie», чтобы обеспечить максимальное удобство пользователям. Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cookie.

Согласен

Вход на сайт

Восстановить пароль

Введите код авторизации из письма, после чего Вы будете перенаправлены в «Личный кабинет» для изменения пароля.

Регистрация

Получать новости об акциях и скидках

Сообщить о поступлении

Получить консультацию по товару, снятому с производства

Получите предложение по аренде диспенсеров

Купить товар у дилера

Заказать оптом

Получить консультацию

Частное лицо

Сообщить о поступлении

Нажимая на кнопку «Отправить», вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Спасибо!

Ошибка!

—>

Азот и вода | Геологическая служба США

• Школа наук о воде ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА • Темы свойств воды • Темы качества воды •

Азот и вода

Источники/использование: общественное достояние.

Шугар-Крик, штат Индиана, представляет собой ручей, протекающий через удобренные сельскохозяйственные угодья.

Питательные вещества, такие как азот и фосфор , необходимы для роста и питания растений и животных, но избыток некоторых питательных веществ в воде может вызвать ряд неблагоприятных последствий для здоровья и окружающей среды. Азот в форме нитратов, нитритов или аммония является питательным веществом, необходимым для роста растений. Около 78% воздуха, которым мы дышим, состоит из газообразного азота, а в некоторых районах Соединенных Штатов, особенно на северо-востоке, определенные формы азота обычно откладываются в кислотный дождь .

Конечно, азот используется в сельском хозяйстве для выращивания сельскохозяйственных культур, и на многих фермах ландшафт был значительно изменен, чтобы максимизировать производительность сельского хозяйства. Поля были выровнены и изменены для эффективного отвода лишней воды, которая может выпадать в виде осадков или в результате методов орошения .

На этом изображении показан Шугар-Крик в Индиане, сильно модифицированный для использования человеком. Как обычно бывает в небольших сельскохозяйственных ручьях, Шугар-Крик был выпрямлен, углублен и в нем были установлены дренажные трубы, чтобы способствовать быстрому отводу воды с сельскохозяйственных угодий. Если на посевных полях обнаруживается избыток азота, дренажные воды могут попадать в такие ручьи, как эти, которые впадают в другие более крупные реки и могут оказаться в Мексиканском заливе, где избыток азота может привести к гипоксии (недостаток кислорода). ).

Источники азота

Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Удобрения и другие химикаты применяются на полях по всему миру. Из-за стока избыточные химические вещества могут попасть в водоемы и нанести ущерб качеству воды.

Предоставлено: Pixabay — Creative Commons

Хотя в окружающей среде много азота, он также поступает с сточными водами и удобрениями. Химические удобрения или навоз обычно вносят в сельскохозяйственные культуры для добавления питательных веществ. Удержание на месте всего азота, поступающего на фермы в качестве корма или удобрения и образующегося с навозом, может оказаться трудным или дорогостоящим. Если на фермах не построены специализированные сооружения, тяжелые дожди могут генерировать стоки, содержащие эти материалы, в близлежащие ручьи и озера. Очистные сооружения , которые специально не удаляют азот, также могут привести к избыточному уровню азота в поверхностных или подземных водах .

Нитраты могут попадать в воду непосредственно в результате стока удобрений, содержащих нитраты. Некоторое количество нитратов попадает в воду из атмосферы, которая несет азотсодержащие соединения, полученные от автомобилей и других источников. Ежегодно в Соединенных Штатах из атмосферы выпадает более 3 миллионов тонн азота, полученного либо естественным путем в результате химических реакций, либо в результате сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и бензин. Нитраты также могут образовываться в водоемах в результате окисления других форм азота, включая нитриты, аммиак и органические соединения азота, такие как аминокислоты. Аммиак и органический азот могут попадать в воду через канализационные стоки и стоки с земель, на которые вносился или хранился навоз.

Источники азота в Мексиканский залив

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Определение источников питательных веществ является сложной задачей, поскольку бассейн реки Миссисипи площадью более 1,2 миллиона квадратных миль является четвертым по величине бассейном в мире. Он охватывает почти 40 процентов 48 нижних штатов. Есть 31 штат, которые через бассейн реки Миссисипи впадают в Мексиканский залив, и источники питательных веществ находятся на всей территории 9 штатов.0003 бассейн .

Удобрения, используемые для выращивания сельскохозяйственных культур, загрязнение воздуха и навоз являются одними из основных источников азота, переносимого из бассейна реки Миссисипи в Мексиканский залив.

Проблемы с избыточным уровнем азота в окружающей среде

Избыток азота может нанести вред водоемам

Избыток азота может вызвать чрезмерную стимуляцию роста водных растений и водорослей. Чрезмерный рост этих организмов, в свою очередь, может засорить водозаборы, израсходовать растворяют кислород по мере их разложения и блокируют доступ света к более глубоким водам. Озеро и водохранилище может произойти эвтрофикация, в результате которой на поверхности воды образуется неприглядная пена из водорослей, иногда это может привести к гибели рыбы и даже может «убить» озеро, лишив его кислорода. Эффективность дыхания рыб и водных беспозвоночных может привести к уменьшению разнообразия животных и растений и повлиять на использование нами воды для рыбалки, плавания и катания на лодках.

Избыток азота в воде может нанести вред человеку

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Цветение водорослей на озере Ле-Аука-На, штат Иллинойс.

Слишком большое количество азота в виде нитратов в питьевой воде может быть вредным для младенцев или молодняка домашнего скота. Избыток нитратов может привести к ограничению транспорта кислорода в кровотоке. Младенцам в возрасте до 4 месяцев не хватает фермента, необходимого для исправления этого состояния («синдром синего ребенка»).

Разброс нитратов в Соединенных Штатах

Концентрация нитратов (форма азота) в водоемах сильно различается в Соединенных Штатах. Природные и антропогенные процессы определяют концентрацию нитратов в воде. Национальная программа атмосферных отложений разработала карты, показывающие закономерности нитратов, такие как приведенная ниже карта, показывающая пространственную структуру нитратов в выбранных местах отбора проб в 2002 г. Вы должны знать, что эта контурная карта была разработана с использованием измерений нитратов в конкретных местах отбора проб; таким образом, контуры и изолинии были созданы с использованием интерполяции между точками данных. Вам не обязательно использовать карту для документирования содержания нитратов в водоеме в определенном месте на карте, а скорее использовать карту в качестве общего индикатора содержания нитратов по всей стране.

Источник: Национальная программа атмосферных отложений (NRSP-3)/Национальная сеть тенденций. (2004). NADP Program Office, Illinois State Water Survey, 2204 Griffith Dr., Champaign, IL 61820.

другое домашнее использование для орошения для общественных нужд, например, для подачи воды в парки. Конечно, геология и факторы, влияющие на доступность подземных вод, сильно различаются географически, но во многих местах, таких как южная Джорджия, есть водоносные горизонты, которые могут поставлять большое количество пресной воды очень близко к поверхности земли. Поскольку загрязнение азотом представляет большую проблему на мелководье

водоносных горизонтов , стоит знать, какие водоносные горизонты в Соединенных Штатах будут более подвержены риску загрязнения азотом .

Карта ниже, разработанная для исследования Геологической службы США, показывает районы с самым высоким риском загрязнения неглубоких грунтовых вод нитратами. Как правило, уязвимость водоносного горизонта определяется характеристиками дренажа почвы — легкостью, с которой вода и химические вещества могут просачиваться в грунтовые воды — и степенью, в которой лесные массивы перемежаются с посевными площадями. Использование карты рисков для выявления и определения приоритетности загрязнения на более детальном уровне, чем представлено здесь, не рекомендуется, поскольку местные различия в землепользовании, методы орошения , тип водоносного горизонта и осадки могут привести к концентрациям нитратов, которые не соответствуют схемам риска, показанным в национальном масштабе.

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Из циркуляра USGS 1225 «Качество вод нашей страны».

Источники/использование: общественное достояние.

Хотите узнать больше об азоте и воде? Следуйте за мной на веб-сайт о питательных веществах и эвтрофикации!

Азот | Агентство по контролю за загрязнением Миннесоты

Загрязнитель воды

Азот, как и фосфор, является питательным веществом, которое является основным загрязнителем государственных вод, и его концентрация как в поверхностных, так и в подземных водах со временем увеличивается.

Источники

Более 70% нитратов в водах Миннесоты поступает из пахотных земель, остальное из регулируемых источников, таких как очистные сооружения, септические и городские стоки, леса и атмосфера. Выщелачивание нитратов в грунтовые воды под посевами и перемещение под землю, пока они не достигнут ручьев, составляет около 30% нитратов в поверхностных водах. Чтобы нитрат грунтовых вод достиг поверхностных вод, может потребоваться от нескольких часов до десятилетий.

Источники возделываемых земель составляют примерно от 89% до 95% нитратной нагрузки в бассейнах рек Миннесота, Миссури и Сидар, а также Нижней Миссисипи.

Дренажная дорожка, выложенная плиткой

На выложенных плиткой пахотных землях большая часть дождевой воды, попадающей в поверхностные воды (канавы, ручьи), проходит через дренажную плитку. Эта вода может быть с высоким содержанием нитратов, но потенциально ее легче контролировать.

Путь грунтовых вод

На пахотных землях без плиточного дренажа большая часть дождевой воды течет через землю, чтобы попасть в поверхностные воды. По мере прохождения через землю часть нитратов удаляется, в результате чего меньше нитратов попадает в наши ручьи и реки. Тем не менее, существует меньше возможностей для контроля этого вида загрязнения нитратами, когда они перемещаются ниже корней сельскохозяйственных культур.

Дренаж сельскохозяйственных культур с облицовкой

Дренаж сельскохозяйственных культур без облицовки

Проблемы со здоровьем человека и окружающей средой

Нитраты (форма азота) в озерах, реках и ручьях токсичны для рыб и других водных организмов; в питьевой воде потенциально опасен для человека. Предлагаемое сокращение содержания азота пойдет на пользу как водам Миннесоты, так и водам вниз по течению от нас.

Аммиак представляет собой форму азота, которая непосредственно токсична для водных организмов. Это связано с очистными сооружениями и отходами животноводства или загрязнением воздуха и стоками с сельскохозяйственных угодий. Вода с высокой концентрацией аммиака позволяет химическому веществу накапливаться в тканях и крови рыб и может их убить.

Нитраты в реке Миссисипи

В среднем 158 миллионов фунтов нитратов выбрасываются из Миннесоты в год в реку Миссисипи — 75% приходится на водосборные бассейны Миннесоты.

Нитраты, покидающие Миннесоту через реку Миссисипи, способствуют образованию обедненной кислородом мертвой зоны в Мексиканском заливе. Мертвая зона не может поддерживать водную жизнь, что влияет на коммерческое и любительское рыболовство и общее состояние залива. Концентрация нитратов в реке Миссисипи неуклонно росла с середины 19 века. 70-е годы.

Мониторинг, отчетность и регулирование

Исследования MPCA показывают повышенный уровень нитратов в воде, особенно в южной трети штата Миннесота.

Управляйте полевыми удобрениями – Оптимизируйте норму внесения удобрений, вносите удобрения ближе к срокам посева
Управление и очистка дренажных вод – Спланируйте расстояние и глубину плитки, контролируйте дренаж, стройте и восстанавливайте водно-болотные угодья для очистки, используйте биореакторы
Разнообразить растительность/ландшафт – Посадить покровные культуры, посадить больше многолетников на маргинальных пахотных землях

Эффективность нитратных удобрений повышается, а дальнейшее уточнение доз удобрений и сроков внесения может снизить нагрузку нитратами примерно на 13% по всему штату. Но также потребуются дополнительные и более дорогостоящие методы для дальнейшего сокращения выбросов и удовлетворения потребностей на последующих этапах.