Лекция № 5 СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА И ФОСФОРА

Азот и фосфор как биогенные элементы постоянно присутствуют в водое­мах в виде различных соединений, образующихся при разложении органиче­ского вещества. Дополнительно они поступают с бытовыми, индустриальными и сельскохозяйственными стоками, а также в результате смыва минеральных удобрений с обрабатываемых полей. В рыбоводстве происходит загрязнение прудов экскре­ментами рыб, остатками кормов и удобрениями.

Избыточное накопление азота, фосфора и других биогенных элементов в водоемах приводит к интенсивному развитию фитопланктона (цветению воды), нарушению газового режима, отложению донных осадков. При разло­жении органических веществ образуются токсические продукты: трупные яды, аммиак, нитриты и нитраты, гидразин, гидроксиламин, сероводо­род, перекисные соединения, альдегиды и кетоны. Поэтому гибель рыб в таких водоемах, как правило, происходит от комплекса факторов: нарушения газо­вого режима водоемов и отравления ядовитыми веществами.

Аммиак и соли аммония (NH₃, NH₄). В водоемах азот находится в нескольких переходных формах: органического (альбуминоидного) азота, аммонийных солей и свободного аммиака, солей азотистой (нитритов) и азот­ной (нитратов) кислоты. Они образуются в процессе минерализации органиче­ского азота и дополнительно поступают со стоками коксохимической, азотно­туковой и пищевой промышленности, коммунально-бытового хозяйства, жи­вотноводческих ферм, с удобрениями, применяемыми в сельском и рыбном хозяйстве.

Токсичность. Аммиак относится к группе высокотоксичных для рыб соединений. Его токсичность обусловлена в основном действием недиссоциированных молекул. Аммонийные соли менее токсичны для рыб и их действие также в основном зависит от наличия свободного аммиака. Его количество обычно возрастает с повышением рН и температуры воды. Аммиак образуется также в организме рыб как ко­нечный продукт азотистого обмена и выделяется через жабры.

Меха­низм возникновения отравления рыб аммиаком зависит от концентраций экзогенного и эндогенного аммиака и изменчивости физико-химических свойств воды. При загрязнении водоемов аммиачными сточными водами наступает прямое отравление аммиаком. В период цветения воды, ко­торое сопровождается суточными колебаниями температуры, рН, содержанием кислорода и двуокиси углерода, накоплением продуктов разложения органи­ки, развивается комбинированный токсикоз, так называемый аутотоксикоз.

Летальные концентрации аммиака при кратковременном воздействии составляют для мальков форели 0,2 мг/л, плотвы — 0,35, взрослой радужной форели — 0,6, ручьевой форели — 0,8, речного окуня — 1,4, голавля — 1, карпа и линя — 2 мг/л (NH₃). Мальки карла, лосося и плотвы погибают через 24 ч только при 5 мг/л аммиака, а концент­рация 2,5 мг/л действует на них угнетающе. Гибель икры наблюдалась при 5 мг/л. Минимально токсическая концентрация аммиака для карпов, вызываю­щая гистологические изменения в жабрах, находится на уровне 0,6 мг/л, а для угря — 0,25 мг/л.

Хроническое отравление лососевых рыб наступает в течение 35 сут при концентрации 0,04—0,1; красноперки и других карповых — при 0,1 мг/л аммиа­ка.

Гибель бентосных организмов наступает при концентрациях аммиака 2,7— 5 мг/л, зоопланктона — 0,2 мг/л.

Средние смертельные концентрации нитритов при экспозиции 96 ч состав­ляют для молоди форели 0,2—0,39 мг/л, нитратов — 4,7—6 мг/л. Токсиче­ские границы нитритов для карповых рыб находятся выше 0,5 мг/л, нит­ратов — выше 3 мг/л.

Симптомы и патоморфологические изменения. Аммиак является типичным нервным ядом, обладающим также гемолитическим и локальным действием. Картина острогоотравления проявляется однотипно у разных видов рыб. В начальной стадии постепенно повышается возбужде­ние и обостряется чувствительность рыб к механическим и световым раздра­жителям. Затем развиваются сильные судороги, проявляю­щиеся толчкообразными движениями рыб, дрожанием плавников. Ры­бы теряют равновесие, опускаются на дно и лежат с широко раскрытым ртом, расставленными плавниками и жаберными крышками.

Трупное окоченение хорошо выражено, поверхность тела и жабр обильно покрыты слизью, видны очаговые кровоизлияния. В высоких концентрациях аммиак вызывает дистрофию, вакуолизацию и некробиоз респираторного эпи­телия жабр и повышенное кровенаполнение внутренних органов, иногда некро­биоз печеночных клеток. При более низких концентрациях сильнее проявляется разрушение эритроцитов, нарушение функций нервной системы и дегенеративные изменения во внутренних органах.

Признаки хронического отравления солями аммония малохарактерны: ры­бы угнетены, не принимают корма. У них отмечается дистрофия и некробиоз печеночных клеток, распад эпителия мочевых канальцев. В крови снижается уровень гемоглобина и уменьшается количество эрит­роцитов.

Диагноз ставят на основании симптомов болезни, патоморфологических изменений и результатов определения аммиака в воде и органах рыб. В воде определяют общий аммонийный азот колориметрическим способом.

В патологическом материале аммиак обнаруживают качественной пробой с помощью трех индикаторных бумажек, смоченных щелочным раствором аце­тата свинца, щелочным раствором сульфата меди и влажной лакмусовой бу­мажки. Посинение лакмусовой и медной бумажек указывает на присутствие аммиака в гомогенате органов, помещенных в коническую колбу с пробкой. Почернение свинцовой бумажки указывает на наличие сероводорода.

Профилактиказаключается в запрещении сброса в рыбохозяйственные водоемы неочищенных сточных вод коммунально-бытового хозяйства, стоков из животноводческих ферм и промышленных предприятий и соблюдении правил применения удобрений и аммиачных ванн в рыбоводстве.

Рыбохозяйственные ПДК свободного аммиака — 0,05 мг/л, аммония со­левого — 0,5-1,0 мг/л, нитритов — 0,08-0,2 мг/л, нитратов — 2-3 мг/л, перхлората аммония — 0,044 мг/л.

Фосфор и его соединения. В поверхностные воды фосфорные соединения попадают со стоками химических, пищевых предприятий, спичеч­ных фабрик, смываются с полей, обрабатываемых удобрениями и пестицидами. В воде фосфор присутствует в виде фосфатов, галогенидов, фосфорорганических соединений и даже в форме элементарного фосфора. Полифосфаты вхо­дят в состав многих моющих средств, поступающих в водоемы с бытовыми водами. Повышение уровня фосфатов в воде (5-10 мг/л Р₂О₅) указывает на органическое загрязнение водоемов.

Токсичность. Минимальной летальной концентрацией треххлористого фосфора для икры и молоди рыб является 40 мг/л, пятихлористого фосфора — 50 мг/л; пятибромистого фосфора — 100,0 мг/л.

Растворы и эмульсии фосфора более токсичны, чем суспензии и коллоиды.

Симптомы и патоморфологические изменения. Картина острого отравления фосфором характерна для нервных ядов. При остром отравлении элементар­ным фосфором отмечают сильное пучеглазие, а при хроническом — брюшную водянку и ерошение чешуи. Патоморфологические изменения более четко вы­ражены при хронической интоксикации. Они характеризуются обширными отеками, дистрофией, а также очаговым некробиозом печеночных клеток, дистрофией эпителия мочевых канальцев и разрушением нейронов головного мозга.

Диагноз на отравление элементарным фосфором ставят на основании внешних признаков отравления и патоморфологических изменений, а также анализа источников его поступления в водоемы. Кроме того, в воде определя­ют общее содержание фосфора или растворимых фосфатов, используя колориметрические методы.

Профилактикаобщая. Содержание фосфа­тов в воде карповых прудов не должно превышать летом 2 мг Р₂О₅/л и зи­мой 0,5 мг Р₂О₅/л, элементарный фосфор не допускается, ПДК трех- и пяти­хлористого фосфора — 0,1 мг/л.

Минеральные удобрения. В качестве удобрений применяют: хлористые, азотнокислые, сернокислые или комплексные соли щелочных и ще­лочноземельных металлов; аммонийные соли — селитра, нитрофос, аммиачная вода; соединения фосфора — суперфосфат.

Токсичность. По степени токсичности для полезных гидробионтов наибо­лее опасны аммонийно-аммиачные удобрения, при неправильном применении которых зарегистрированы неоднократные случаи гибели рыб. Остальные группы относятся к малотоксичным соединениям.

Отрицательное влияние удобрений заключается в том, что они, поступая в водоемы во все возрастающих количествах, могут привести к пере­грузке водоемов азотом и фосфором, эвтрофикации вод. В результате этого в водоемах происходит массовое развитие водорослей, накапливается избыток органического вещества, нарушаются процессы самоочищения воды, чем со­здаются неблагоприятные условия для роста и развития рыб и других полез­ных гидробионтов.

Профилактика заключается в строгом соблюдении правил применения удобрений в сельском хозяйстве и в рыбоводстве. В почву и воду вносят толь­ко недостающие элементы. Аммиачные удобрения в пруды следует добавлять осторожно, разбрызгивая разбавленный раствор мелкими каплями.