Химическая экология гидросферы

Министерство образования  и науки Российской Федерации 

(МИНОБРНАУКИ РОССИИ)

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ (ТГУ)

Геолого – географический факультет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По химии на тему «Химическая  экология гидросферы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Савостьянов Николай

 

 

 

 

 

 

 

Томск 2012

Оглавление.

 

 

 

1. Введение                                                                           3
2. Основная часть                                                                 4-19
3. Заключение                                                                       20
4. Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Гидросферу как составную часть биосферы можно рассматривать как в узком, так и в более широком смысле слова. В узком смысле гидросфера - это прерывистая оболочка, состоящая из соленой воды (моря, океаны), пресной воды (реки, озера, водохранилища), а также твердой воды (снежный покров, ледники). В широком смысле гидросфера - это непрерывная оболочка системы вода - пар, включающая упомянутую уже собственно гидросферу, а также пронизанную водой или парами воды литосферу и атмосферу.Общая масса воды в гидросфере оценивается величиной   т. Вода в атмосфере распределяется неравномерно. В мировом океане ее содержится 1372 млн  , в литосфере - 600, в материковом льде - 23, в водоемах суши - 1 млн  . Гидросфера находится в состоянии непрерывного движения, развития, обновления. Ежегодно с поверхности Земли испаряется 0,5 млн   воды, что составляет половину объема всех водоемов суши. Водяные пары атмосферы, а их 13 тыс.  , обновляются в течение десяти суток. Вода рек в результате стока сменяется каждые 12 суток. Вода озер обновляется каждые 10 лет. Воды мирового океана полностью сменяются каждые 3 тыс. лет, а в самой малоподвижной форме воды - в ледниках - полный водообмен происходит за 8,5 тыс. лет. Запасы воды в гидросфере составляют 1,5 млрд. км ³ .

Часть гидросферы	Объем воды, тыс. км3	Объем воды в % общего объема
Океан	1370323	94,201
Подземные воды	60000	4,42
Зоны активного водообмена	4000	0,27
Ледники	24000	1,65
Озера	230	0,016
Почвенная влага	75	0,005
Пары атмосферы	14	0,001
Речные воды	1,2	0,0001

Таблица запасов воды на Земле:

 

Из приведенных данных можно увидеть, что запасы соленой  воды колоссальны по сравнению с  запасами пресной воды которые составляют 3% общего объема воды суши.

Основная часть.

Гидросферой называют прерывистую водную оболочку Земли, расположенную между атмосферой и земной корой и представляющую собой совокупность океанов, морей и водных объектов суши (реки, озера, водохранилища, болота, подземные воды), включая скопления воды в твердой фазе (снежный покров, ледники).Океан занимает 71%  нашей Земли, массы вода в нем составляет 1,5·10¹⁸ т.

 Большая часть поверхности нашей планеты, около 71%, покрыта мировым океаном, составляющим 97% всех поверхностных вод Земли и около половины всех вод литосферы.

В химическом составе морской воды можно выделить пять компонентов:

1) главные ионы - эти одиннадцать компонентов составляют 99,98% по весу от всех растворенных в океанской воде солей (данные приведены в таблице ниже);

Анион	Концентрация г/кг	Катион	Концентрация г/кг
Cl-	12,3534	Na+	10,7638
SO42-	2,7007	Mg2+	1,2970
HCO3-	0,1427	Ca2+	0,4080
Br-	0,0659	K+	0,3875
E-	0,0013	Sr2+	0,0083
BO3-	0,0265

2) биогенные элементы (С, Н, N, P, Si, Fe, Мп), из которых состоят организмы; 3) растворимые в морской воде газы: O₂, CO₂, N₂, углеводороды и инертные газы; 4) микроэлементы; 5) органические вещества.

Подавляющую часть морской соли составляют хлориды, а не карбонаты. В этом состоит главное отличие морской воды от речной, в которой преобладают углекислые соли. Постоянство солевого состава морской воды - главнейшая закономерность в химии океана. Концентрация растворенных солей определяет величину солености океана. За величину солености (S) принят вес сухого остатка, содержащегося в 1 кг морской воды, когда карбонаты переведены в оксиды, бромиды и йодиды замещены эквивалентным количеством хлора и органические вещества сожжены при 480^oС. Единица измерения - г/кг, или промилле (%₀). Однако большей частью соленость вычисляется по хлорности, электропроводности или показателю преломления. Между соленостью и хлорностью имеется соотношение 5%₀=1,81 Сl.Важной химической характеристикой океанических вод является водородный показатель (рН). Выделение CO₂ в результате дыхания H₂CO₃ ;

С другой стороны, поглощение CO₂  в процессе фотосинтеза приводит к уменьшению количества H₂CO₃ и H , т.е. к росту рН. Отсюда можно утверждать, что рН в океанах регулируется равновесием CO₂ и карбоната кальция:

Видно, что повышение количества  CO₂ увеличивает содержание H₂CO₃ , что, в свою очередь, вызывает уменьшение содержания карбоната кальция, а уменьшение содержания CO₂  приводит к осаждению карбоната кальция. Вода, содержащая H₂CO₃ и HCO₃^-, обладает буферными свойствами, поэтому достаточно большие изменения концентрации H могут не приводить к сильному изменению рН. Рассмотрим реакцию

Константа равновесия этой реакции будет

 

Если количества HCO₃^- и H₂CO₃ равны (например,10-2  моль/л), то H⁺=10^-6,5  моль/л и рН=6,5. Суммарное количество HCO₃^-  и H₂CO₃ составляет  моль/л. При добавлении в раствор кислоты равновесие сдвигается влево с образованием H₂CO₃. Чтобы изменить отношение   например до 1/3, потребуется добавить кислоты около  моль на литр раствора. Прибавленное количество H почти в 104 раз превышает первоначальное содержание водородных ионов. Новое значение рН можно вычислить:

 

Таким образом, рН изменилось незначительно, несмотря на добавление такого количества ионов водорода, которое сильно превосходит первоначальное содержание в растворе. Большая часть добавленных ионов связана в форме H₂CO₃, и очень маленькое количество существует как H. Конечно, химические свойства морской воды гораздо сложнее рассмотренных выше соотношений. Однако результирующие соотношения между растворимыми молекулами и ионами, атмосферным CO₂ и твердым карбонатом кальция приводят к формированию буферного раствора с рН=8,0-8,4. При этом не исключено, конечно, что активность органического вещества или другие локальные причины могут образовать на некоторое время более низкие (до 6) и более высокие (до 10) значения рН. Существенной характеристикой, особенно важной для нормального протекания фотосинтеза, является "прозрачность" воды океана. За условную прозрачность морской (и океанической) воды принята глубина моря (океана), на которой белый диск диаметром 30 см становится невидимым. Мировой океан в последние десятилетия стал объектом глубоких всесторонних исследований. И это не случайно, поскольку ресурсы океана грандиозны, как и он сам. Затрагивая вопрос о ресурсах океана, хотелось бы разделить их на две группы: одна из них биохимического характера, другая - физического. Говоря о ресурсах биохимического характера, прежде всего необходимо указать на то, что океан является важным источником пищевых ресурсов. В настоящее время промыслы в океане дают 1/16 всех белков и 3-4% жиров животного происхождения. Мировой улов рыбы в последние годы составляет 63 млн т в год. Наиболее богатые уловы оказываются приуроченными к выходам на поверхность подводных течений, выносящих из-под фотослоя, т.е. с глубины более 200 м, воды, богатые фосфатами, нитратами и другими солями. Замечено, что в местах выхода таких течений, равно как и вдоль кромки тающего полярного льда, бурно развивается планктон - главный корм рыб. Здесь вылов рыбы достигает 180 кг с 1 га акватории. В общем улове в настоящее время рыба составляет 90%, моллюски - 5%, ракообразные - 3%, морские растения - 1,5%. В океане обитает свыше 300000 видов живых организмов, от микроскопических водорослей до самых крупных на планете животных - 160-тонных синих китов. А между тем в океане пока эксплуатируется лишь 0,0001% продуцента. Важно указать, что океан является грандиозным источником минеральных ресурсов. Больше всего в океане хлора, натрия, магния, кальция, калия. В океане относительно много урана, серебра, золота. Приводимая ниже таблица подтверждает сказанное. 

Некоторые из элементов, определяющих химические ресурсы мирового океана:

Элемент	Содержание, т	Элемент	Содержание, т
Cl	2,6·1016	U	2·1111
Na	1,4·1016	Cu	1,5·1011
Mg	1,8·1015	Ag	5,0·1010
Ca	5,6·1014	Au	1,1·108
K	5,3·1014

Вода в атмосфере - это главным образом водяной пар и его конденсат (капельки воды и ледяные кристаллы).

Биологическая вода - это вода, содержащаяся в живых организмах и растениях, в которых в среднем ее находится 80%. Общая масса живого вещества биосферы около 1400 млрд. тонн, соответственно масса биологической воды составляет 1120 млрд. тонн, или 1120 км³.

Вода - это единственное вещество на Земле, существующее в природе во всех трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Под действием солнечного тепла вода испаряется из естественных водоемов и водотоков - океанов, морей, рек, а также почвы. Водяной пар, будучи легче воздуха, поднимается в верхние слои атмосферы и конденсируется в мельчайшие капельки, образуя облака. Из облаков вода возвращается на земную поверхность в виде атмосферных осадков - дождей и снега. Выпадающая вода поступает непосредственно в водные объекты, а также собирается в верхних слоях почвы, образуя поверхностные и грунтовые воды, которые, соприкасаясь с минеральными и органическими веществами, частично растворяют их, формируя химический состав природных вод.

«Парниковый эффект», приводящий к нарушению теплового баланса Земли, способен повысить температуру земной поверхности. Любая человеческая деятельность, которая способствует парниковому эффекту и происходящим изменениям климата, по-видимому, влияет и на глобальный круговорот воды. Предполагаемое повышение уровня моря не только создает проблему защиты прибрежных районов от затопления, но может привести к загрязнению водных ресурсов (при затоплении химических производств, складов ядовитых веществ, свалок токсических отходов и т.д.), а также увеличению доли соленой воды по отношению к пресной воде. В результате потепления климата и увеличения испарений осадки могут возрасти на 15%. При повышении температуры на 2-4^оС в глобальном масштабе возможно таяние льда и повышение уровня Мирового океана примерно на 20м с последующими непредсказуемыми экологическими последствиями.

Огромную роль играет вода в живых организмах. Обмен веществ без нее невозможен; почти все химические, физиологические и коллоидные процессы в организме (ассимиляция, диссимиляция, диффузия, ресорбция, осмос и др.) протекают в водных растворах или при обязательном участии воды.

Исключительные свойства воды в общей биологической системе Земли связаны с ее физическими и химическими свойствами. Вода (Н₂О) - простейшее устойчивое химическое соединение водорода с кислородом. При обычных условиях это жидкость без запаха, вкуса и цвета. По шкале Цельсия температура плавления воды принята за 0^оС, а температура кипения - за 100оС. Температура кипения воды является аномальной и в то же время наиболее важной, так как именно поэтому стало возможным существование на Земле воды в жидкой фазе. С другой стороны, существование воды в чистом виде обусловлено и высокой температурой замерзания, что обеспечивает вымерзание примесей .Высокая теплоемкость воды способствовала тому, что Мировой океан стал регулятором климата, перераспределяя тепло по поверхности Земли. Наибольшую плотность вода имеет при 4^оС (1г/см³), при 0^оС плотность льда 916,8 кг/м³, а плотность воды - 999,968 кг/м³. Такая зависимость плотности воды от температуры позволяет сохраниться в холодные периоды всей водной биосфере. При температурах до 4^оС плотность льда становится меньше плотности воды и лед всплывает. При дальнейшем охлаждении происходит перемешивание более плотной холодной воды и менее плотной теплой до тех пор пока вся вода не достигнет 4^оС. Поверхностный слой становится легче глубинных слоев, и перемешивание воды прекращается, что приводит к образованию на поверхности воды льда, служащего тепловым барьером, защищающим гидросферу от переохлаждения.

Вода обладает способностью растворять очень многие вещества, имеет высокую диэлектрическую постоянную, способна к самопроизвольной электролитической диссоциации с образованием ионов: H₂O + H⁺ + OH^-.

Эти свойства воды позволяют из любой природной системы получить водный раствор электролита, в котором возможно протекание многих процессов, невозможных в безводной среде. Многие вещества вступают с водой в реакцию обменного разложения, называемую гидролизом. Изменение физических свойств водных растворов почти линейно зависит от концентрации растворенных в ней солей.

С ростом населения Земли и увеличением выпуска промышленной и сельскохозяйственной продукции потребление воды возрастает. По оценкам Института мировых ресурсов, около 9000 км³ пресной воды доступно для человеческой деятельности. Этот запас воды достаточен, чтобы обеспечить 20 млрд. человек в год. По оценкам специалистов, безвозвратное водопотребление составляет 150 км³ в год (около 1% устойчивого стока пресных вод). В среднем городское водопотребление оценивается в 450 л/сутки на одного человека. Из них 50% идет на хозяйственно-питьевые, 20% на коммунально-бытовые и 30% на производственные нужды.

Главным потребителем воды является сельское хозяйство, на долю которого приходится около 70% всех запасов пресной воды. Велика потребность в воде и промышленности, где она используется для приготовления и очистки растворов, охлаждения и нагревания, транспортировки сырья, теплоэнергетических целей, удаления отходов, мытья оборудования, тары, помещений и т.д. Средний химический комбинат ежесуточно расходует 1 - 2 млн. м³ воды, теплоэлектростанция - 300 км³ в год.

Качество воды - это сочетание химического и биологического состава и физических свойств воды, определяющее ее пригодность для конкретных видов водопользования, в зависимости от назначения воды и особенностей технологического процесса. Требования к качеству всех видов вод, кроме сточных, устанавливаются отечественными государственными стандартами (ГОСТами).Существует несколько различных классификаций вод. В зависимости от водопользования воды могут быть питьевые, речные, озерные, артезианские, морские, сточные, смешанные и илы. Питьевая вода - это вода, в которой бактериологические, органолептические показатели и показатели токсичных химических веществ находятся в пределах норм питьевого водоснабжения (отсутствие запаха, вкуса, цвета, минерализация не более 1 г/л, жесткость не должна превышать 7,0 ммоль/л, рН в пределах 6,5-9,5, концентрация нитрат-иона не более 45-50 мг/л, коли-индекс не более 3, коли-титр не менее 300). Состав речных и озерных вод зависит от ряда особенностей, к которым относятся скорость течения, геологические особенности местности, климатические и погодные условия, интенсивность воздействия на ионный и газовый состав биологических процессов и хозяйственной деятельности человека. Состав артезианских вод зависит от зональности - от пресных гидрокарбонатных в верхней части до высокоминерализованных хлоридных в глубоких частях бассейна. Под смешанными водами подразумеваются дождевая, колодезная, кипяченая вода и вода из устьев рек(солоноватая).Другая классификация подразделяет все воды на морские, поверхностные, подземные и осадки.

Классификации природных вод по химическому составу основываются на самых различных признаках: минерализации, концентрации преобладающего компонентатили групп их, соотношении между концентрациями разных ионов,наличии повышенных концентраций каких-либо специфических компонентов газового (СО₂, Н₂S, CH₄ и др.) или минерального(F, Ra и др.) состава. Известны попытки классифицировать природные воды в соответствии с общими условиями, в которых формируется их химический состав, а также по гидрохимическому режиму водных объектов.

Кнаиболееизвестным классификациям относятся классификации С.А.Щукарева, Н.И.Толстихина, В.А.Сулина, О.А.Алекина. Для минеральных водранее применяли классификацию В.А.Александрова,внастоящеевремя-В.В.Иванова и Г.А.Невраева; для рассолов используется классификацияМ.Г.Валяшко. Для поверхностных вод наиболе часто применяется классификация О.А.Алекина, сочетающаяпринцип деления химическогосостававоды попреобладающим ионам с делением по количественному соотношению между ними.

По преобладающему аниону природные воды делятся на три класса:

1)гидрокарбонатныеикарбонатные(большинствомаломинерализованных вод рек, озер, водохранилищ и некоторые подземные воды);

2)сульфатные воды (промежуточныемеждугидрокарбонатнымиихлоридными водами, генетически связаны с различными осадочными породами);

3) хлоридные воды (высокоминерализованные воды океана, морей, соленых озер, подземные воды закрытых структур и т.д.).

Каждый класс по преобладающему катиону подразделяется на три группы: кальциевую, магниевую и натриевую. Каждая группа в свою очередь подразделяется на четыре типа вод, определяемых соотношением между содержанием ионов впроцентахвпересчетенаколичество веществаэквивалента:

I. HCO3-> Ca2+ + Mg2+.

II. HCO3- < Ca2+ + Mg2+< HCO3- + SO2-4.

III. HCO3- + SO2-4< Ca2+ + Mg2+или Cl-> Na+.

IV. HCO3- = 0.

Воды Iтипаобразуютсявпроцессехимического выщелачивания изверженных пород или при обменных процессах ионов кальция и магния на ионынатрия и являются маломинерализованными. Воды II типа смешанные, к ним относятся воды большинства озер, рек и подземные воды с малой и умеренной минерализацией. Воды III типа метаморфизированные, включают часть сильноминерализованных природных вод или вод, подвергшихся катионному обмену ионов натрия на ионы кальция и магния. К этому типу относятся воды морей, океанов, морских лиманов, реликтовых водоемов. К IV типу относятся кислые воды - болотные, шахтные, вулканические или воды сильно загрязненные промышленными стоками.

Выделяютнесколько классификаций природных вод по минерализации.Округляяразличныепределызначений,О.А.Алекиннаметил следующееделение природных вод по минерализации:

1) рассолы (соленость > 50‰);

2) морские (соленость 25 - 30‰);

3) солоноватые (соленость 1 - 25‰);

4) пресные (соленость до 1‰).

Загрязнение гидросферы происходит с нарастающей скоростью. При прохождении через гидрологический цикл вода загрязняется взвешенными и растворенными веществами - как природными компонентами, так и отходами человеческой деятельности. Источники загрязнения вод делятся на четыре большие группы.

1. Производственные или промышленные сточные воды, использованные в технологическомпроцессепроизводстваилиполучающиесяпридобычеполезных ископаемых.

2. Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки.

3. Атмосферные воды - дождевые и от таяния снега, несущие массы вымываемых из воздуха поллютантов (загрязнителей) промышленного происхождения.

4. Сточные воды сельскохозяйственных предприятий, включающие канализационные воды и смывы с полей удобрений и пестицидов.

Количество загрязненных сточных вод, сбрасываемых в озера, реки и моря, во всем мире достигает 250 - 300 млрд. м3 в год.

Четкая классификация промышленных стоков затруднена из-за разнообразия загрязнений в них. Различают две основные группы сточных вод: 1) содержащие органические вещества; 2) содержащие неорганические примеси.

Кпервойгруппеотносятсясточные воды нефтеперерабатывающихинефтехимическихзаводов,предприятий органического синтеза исинтетического каучука, коксохимических,газосланцевыхидр.Онисодержат нефть и нефтепродукты, нафтеновыекислоты, углеводороды, спирты,альдегиды, кетоны, поверхностно-активные вещества, фенолы, смолы, аммиак, меркаптаны, сероводород и др.

Ковторойгруппеотносятсясточные воды содовых,сернокислотных,азотнотуковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд, шахт, рудников, катализаторных фабрик, металлургических предприятий, гальванических производств и др. Они содержат кислоты,щелочи, соли, сернистыесоединения, ионы тяжелых металлов,взвешенныеминеральные вещества и др.

Промышленные сточные воды классифицируют также по дисперсионному составузагрязняющего вещества.Всоотвестствиис этой классификациейвыделяют четыре группы сточных вод:

- содержащие нерастворимые в воде примеси с величиной частиц более 10-5 - 10-4 м;

- представляющие собой коллоидные растворы;

- содержащие растворенные газы и молекулярно-растворимые вещества;

- содержащие вещества, диссоциирующие на ионы.

Такая классификация позволяетпредложитьдля каждой группы определенные методы очистки сточных вод.

Поступающиевреки,озера,водохранилищаиморязагрязняющие вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное состояние водных экологических систем, хотя водоемы и способныксамоочищениюпутембиохимическогораспадаорганическихвеществ под действием микроорганизмов. Самоочищающая способность зависит от запаса растворенного кислорода, гидродинамических и биохимических процессов, солнечной радиации, жизнедеятельности растительных и животных организмов и др. Эти процессы интенсифицируются летом, замедляются зимой и зависят от кратности разбавления сточных вод.

Для нормального протекания процесса самоочищения прежде всего необходимо наличие в водоеме запаса растворенного кислорода. Насыщенность им воды требуется для окислительного разложения большинствапримесей.Химическоеилибактериальное окисление органическихвеществ приводиткснижению концентрации растворенногов воде кислорода (в 1 литре воды содержится всего 8-9 мл растворенного кислорода, в 1 литре воздуха - 210 мл кислорода). Влияние дезоксигенизирующих (снижающих содержание кислорода) агентов выражается в замене нормальной флоры и фауны водоемов примитивной, приспособленной к существованию в анаэробных условиях. Органические вещества, взаимодействуя с растворенным кислородом, окисляются до углекислого газа и воды, потребляя различное количество кислорода. Поэтому введен обобщенный показатель, позволяющий оценить суммарное количество загрязнений в воде по поглощению кислорода. Таким показателем является биохимическое потребление кислорода (БПК), равное количеству кислорода, поглощаемого при окислении конкретного вещества в определенный отрезок времени. БПК выражается в миллиграммах потребного кислорода на 1 грамм окисляемого вещества (мг О2 / г), а в растворах - в миллиграммах потребного кислорода на 1 литр раствора (мг О2 / г). Наряду с БПК установлен показатель химического (бихроматного)потребления кислорода (ХПК)-количество кислорода, потребляемого при химическом окислении содержащихся в воде органических и минеральных веществ под действием окислителей; выражается в мг/л атомарного кислорода.

В зависимости от времени, за которое определяется БПК, различают БПК5 (пятисуточное),БПК20 (двадцатисуточное),БПКполн. (полное,когдаокисление заканчивается). По нормам БПКполн. не должно превышать в водоемах рыбохозяйственного значения (I категории) 3 мг О2 / л, остальных категорий - 6 мг О2 / л. БПК промышленных стоков в зависимости от производства и состава стоков составляет 200 - 3000 мг О2 / л. Это значит, что при сбросе таких стоков содержание кислорода в водоеме значительно уменьшается, либо он употребляется полностью. Это вызывает гибель планктона, бентоса, рыбы и других организмов, живущих в водоеме и нуждающихся в кислороде. Одновременно усиленно развиваются анаэробные микроорганизмы, биологическое равновесие нарушается, возникает загнивание водоема. Следовательно, необходима очистка стоков до такой степени, чтобы при сбросе их в водоемы и смешении с водой водоема БПК соответствовало норме, установленной санитарными правилами. По международному соглашению для сохранения водной фауны требуется содержание растворенного кислорода не ниже 5 мг О2/л.

Одним из важнейших показателей способности водоема к самоочищению является соотношение форм азота. Резервуаром азота в биосфере является атмосфера. В результате ряда превращений он переходит в форму, участвующую в образовании аминокислот и протеинов. Рассмотрим динамику форм азота в водоеме. В природных водах содержание ионов аммония не превышает 0,1 мг/л, нитрит ионов - 0,001-0,01 мг/л и нитратионов - 0,01-0,5 мг/л. Это соотношение меняется по сезонам года: летом нитрат ионы составляют сотые доли мг/л, осенью и зимой - несколько десятых мг/л, что объясняется значительным употреблением нитратов растениями.

В результате загрязнения водоемов хозяйственно-бытовыми стоками количество азота в воде по сравнению с природным его содержанием может возрастать в сотни и тысячи раз. Например, по данным профессора Н.С. Строганова, для водоемов, в которые поступали бытовые стоки, содержание азота аммонийных солей составляло примерно 84 мг/л. Превращение разных форм азота осуществляется в водоеме различными микроорганизмами. Указанные процессы четко прослеживаются на схеме,  

 

Аммиак накапливается в воде в процессе дезаминирования в результате протеолиза белков растительного и животного происхождения, осуществляемого гетеротрофными (аммонифицирующими) бактериями в аэробных и анаэробных условиях и вследствие автолиза клеток. Затем аммиак окисляется микроорганизмами до нитратов - основы питания растений. Этот процесс называется нитрификацией. Микроорганизмы нитрификаторы были открыты Виноградским в 1880 году.

Процесс нитрификации протекает в две фазы в аэробных условиях и осуществляется двумя группами бактерий.

Первая(р.Nitrosomonas) характеризуется способностью окислять аммиак до нитритов:

NH3 + O2 + CO2® HNO2 + [CH2O] - органическое вещество.

Вторая (р.Nitrobacter):

HNO2 + O2 + CO2® HNO3 + [CH2O] - органическое вещество до нитратов. Энергия, выделенная при окислении аммиака и нитритов, используется нитрификаторами для ассимиляции углекислого газа и других процессов жизнедеятельности. Таким образом гнилостные бактерии и нитрификаторы осуществляют процесс самоочищения водоема.

Все микроорганизмы, накапливающие азот, способствуют евтрофикации водоема, что бывает нежелательно для водопользователей. Евтрофикация - это повышение биопродуктивности водоема в результате накопления в воде биогенных веществ под воздействием природных и, главным образом, антропогенных факторов. В результате усиленного развития в водном объекте растений и микроорганизмов и затем их гибели ухудшаются физико-химические свойства воды: уменьшается ее прозрачность, вода приобретает зеленый или желто-бурый цвет, появляется неприятный вкус и запах, повышаются значения рН, в осадок выпадает карбонат кальция и гидроксид магния, наблюдается дефицит кислорода и возникают заморные явления.