Фосфор – важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий развитие продуктивности водоемов (табл.7.6). Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора (в виде минеральных удобрений с поверхностным стоком с полей (с гектара орошаемых земель выносится 0,4–0,6 кг фосфора), со стоками с ферм (0,01–0,05 кг/сут. на одно животное), с недоочищенными или неочищенными бытовыми сточными водами (0,003–0,006 кг/сут. на одного жителя), а также с некоторыми производственными отходами приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и малопроточных водоемов). Происходит так называемое изменение трофического статуса водоема, сопровождающееся перестройкой всего водного сообщества и ведущее к преобладанию гнилостных процессов (и, соответственно, возрастанию мутности, солености, концентрации бактерий).
Таблица 7.6
Формы фосфора в природных водах
| Химические формы Р | Общий | Фильтруемый (растворенный) | Частицы |
| Общий | Общий растворенный и взвешенный фосфор | Общий растворенный фосфор | Общий фосфор в частицах |
| Ортофосфаты | Общий растворенный и взвешенный фосфор | Растворенные ортофосфаты | Ортофосфаты в частицах |
| Гидролизируемые кислотой фосфаты | Общие растворенные и взвешенные гидролизируемые кислотой фосфаты | Растворенные гидролизируемые кислотой фосфаты | Гидролизируемые кислотой фосфаты в частицах |
| Органический фосфор | Общий растворенный и взвешенный органический фосфор | Растворенный органический фосфор | Органический фосфор в частицах |
Концентрация общего растворенного фосфора (минерального и органического) в незагрязненных природных водах изменяется от 5 до 200 мкг/дм3.
Один из вероятных аспектов процесса эвтрофикации – рост сине-зеленых водорослей (цианобактерий), многие из которых токсичны. Выделяемые этими организмами вещества относятся к группе фосфор- и серосодержащих органических соединений (нервно-паралитических ядов).
Действие токсинов сине-зеленых водорослей может проявляться в возникновении дерматозов, желудочно-кишечных заболеваний; в особенно тяжелых случаях – при попадании большой массы водорослей внутрь организма может развиваться паралич.
В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) в программы обязательных наблюдений за составом природных вод включено определение содержания общего фосфора (растворенного и взвешенного, в виде органических и минеральных соединений). Фосфор является важнейшим показателем трофического статуса природных водоемов.
Природные соединения органического фосфора поступают в природные воды в результате процессов жизнедеятельности и посмертного распада водных организмов, обмена с донными отложениями.
Органические соединения фосфора присутствуют в поверхностных водах в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии.
Соединения минерального фосфора поступают в природные воды в результате выветривания и растворения пород, содержащих ортофосфаты (апатиты и фосфориты) и поступления с поверхности водосбора в виде орто-, мета-, пиро- и полифосфат-ионов (удобрения, синтетические моющие средства, добавки, предупреждающие образование накипи в котлах и т.п.), а также образуются при биологической переработке остатков животных и растительных организмов. Избыточное содержание фосфатов воде, особенно в грунтовой, может быть отражением присутствия в водном объекте примесей удобрений, компонентов хозяйственно-бытовых сточных вод, разлагающейся биомассы.
Основной формой неорганического фосфора при значениях pH водоема больше 6,5 является ион HPO42- (около 90%). В кислых водах неорганический фосфор присутствует преимущественно в виде H2PO4-.
Концентрация фосфатов в природных водах обычно очень мала - сотые, редко десятые доли милиграммов фосфора в литре, в загрязненных водах она может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм3. Подземные воды содержат обычно не более 100 мкг/дм3 фосфатов; исключение составляют воды в районах залегания фосфорсодержащих пород.
Содержание соединений фосфора подвержено значительным сезонным колебаниям, поскольку оно зависит от соотношения интенсивности процессов фотосинтеза и биохимического окисления органических веществ. Минимальные концентрации фосфатов в поверхностных водах наблюдается обычно весной и летом, максимальные – осенью и зимой, в морских водах – соответственно весной и осенью, летом и зимой.
Общее токсическое действие солей фосфорной кислоты возможно лишь при весьма высоких дозах и чаще всего обусловлено примесями фтора.
Без предварительной подготовки проб колориметрически определяются неорганические растворенные и взвешенные фосфаты.
Метод А
Приборы, посуда, реактивы: спектрометр, снабженный кюветами, имеющим толщину оптического слоя от10 до 50мм;комплект для фильтрования(применяют мембранный фильтр с порами 0,45 мкм; основной стандартный раствор ортофосфата, содержащий 50 мг/л фосфора (0,2197 г КН2РО4, высушенный при105оС, растворяют в колбе на 1 л, добавляют10 мл серной кислоты (4,5 моль/л) и разбавляют водой до метки (стабилен в течение 1 недели); стандартный раствор ортофосфатов, содержащий 2 мг/л фосфора(20 мл стандартного раствора в колбу на 500 мл, доводят дистиллированной водой до метки);раствор аскорбиновой кислоты(10 г аскорбиновой кислоты растворяют в 100 мл воды; кислый молибдат, раствор 1(добавляют раствор молибдата (растворяют 13 г тетрагидрата молибдата аммония (NH4)6Mo7O24*4H2O в 100 мл воды) к 300мл серной кислоты(9 моль/л) при постоянном помешивании, затем добавляют раствор тартрата (растворяют 0,35 г тартрат антимонида калия K(SbO)C4H4O6*1/2H2O в 100 мл воды) и хорошо перемешивают; раствор серной кислоты(9 моль/л) разбавленная 1:1; раствор серной кислоты(4,5 моль/л) разбавленная 1:4.