Неорганічний та органічний фосфор водних екосистем

У морських водах неорганічний фосфор представлений в основному фосфорною кислотою Н₃РО₄ та продуктами її дисоціації (H₂PO₄ ^–, HPO₄ ^2–, PO₄ ^3–). Останні можуть утворювати комплексні сполуки з іншими компонентами морської води. У ній також знаходяться різні форми органічного фосфору.

У континентальних водоймах найбільш рухливою і легко засвоюваною гідробіонтами формою неорганічного фосфору є ортофосфат-іон (PO₄ ^3–). Саме він включається в метаболічні цикли гідробіонтів – від мікроорганізмів до риб. На співвідношення окремих неорганічних сполук фосфору у воді істотно впливає її активна реакція (рН). Так, при рН 7 і вище (лужне середовище) переважає ортофосфорна кислота – Н₃РО₄. Її вміст досягає 90% від усіх форм фосфору у воді, і лише 10% припадає на Н₂РО₄ ^–. Н₂РО₄ ^– утворюється у водному розчині внаслідок дисоціації ортофосфорної кислоти (Н₃РО₄) на іони Н⁺ та Н₂РО₄ ^– за реакцією: Н₃РО₄ Н⁺ + Н₂РО₄ ^–. Саме у вигляді дигідрофосфатних іонів і зустрічаються неорганічні розчинені форми фосфору в кислих водах. Крім фосфорних кислот, у природних водах зустрічаються їх солі, важкорозчинні у воді. Серед сполук фосфору найбільше значення має кальцієва сіль фосфорної кислоти – Са₃(РО₄)₂, яка у вигляді мінералу фосфориту утворює в природі великі поклади. Інший мінерал – апатит – у своєму складі, крім Са₃(РО₄)₂, має CaF₂ або СaCl₂. Серед розчинених у воді солей ортофосфорної кислоти заслуговують на увагу так звані нормальні, або третинні, фосфати Na₃HPO₄ i Ca₂(HPO₄)₂. До таких солей належать і дигідрофосфати, або первинні фосфати, які мають слабокислу реакцію: NaH₂PO₄ та Ca(H₂PO₄)₂.

Найбільша кількість фосфору знаходиться в гідросфері у вигляді органічних сполук. Вони можуть входити до складу найдрібніших живих організмів і залишків мертвих тканин. Значна частина органічного фосфору акумулюється в донних відкладах та в розчинених у воді сполуках. Фосфор є неодмінною складовою біологічних рідин і тканин планктонтів і бентонтів.

Між неорганічними і органічними сполуками фосфору постійно здійснюється кругообіг. Загалом фосфор водних екосистем перебуває у постійному кругообігу між водним середовищем і організмом гідробіонтів. Наприклад, через бактеріальні клітини в процесі обміну протягом кількох хвилин проходить досить значна кількість ортофосфату, який перетворюється в його органічні форми. Поповнення вмісту неорганічного фосфору у воді відбувається за рахунок переходу органічного фосфору у неорганічні форми, які й засвоюються гідробіонтами. Саме завдяки цьому неорганічний фосфор водних екосистем розглядається як його проміжна форма в кругообігу фосфору в гідросфері. Він простіший, ніж кругообіг азоту і вуглецю, які знаходяться у більш різноманітних формах, у тому числі і в газоподібному стані. Фосфор же не переходить в атмосферу (в газоподібному стані), а повністю циркулює між літосферою, біосферою і гідросферою. У цьому кругообігу певна його частина постійно виноситься з річковим стоком у Світовий океан і відкладається разом із відмерлими морськими організмами в осадових породах.

В річкових і озерних водах на неорганічний фосфор в середньому припадає до 50% загальної кількості фосфору водного середовища. Але співвідношення між органічним і неорганічним фосфором може варіювати в широких межах. Так, у вісконсинських озерах (США) загальна концентрація фосфору у воді (20,3 мг/дм³) перевищувала у 7 разів середній вміст його розчинених неорганічних форм. Співвідношення ж розчиненого неорганічного до розчиненого органічного фосфору в цих озерах коливалось від 1:1 до 1:89. Серед окремих структур, що містять органічний фосфор, в одному з таких озер найбільша кількість фосфору припадала на фосфор сестону (65,4% від його загальної кількості). Розчинений органічний фосфор становив в середньому 28,7 %, а неорганічний – 5,9 %.

На вміст фосфору у воді впливають різні чинники, зокрема, сезонні зміни температури, освітлення, кількість дощових і снігових опадів. Так, у літні, найбільш теплі дні, коли посилюється засвоєння фосфору фітопланктоном і водяними тваринами, його вміст у воді спадає, а взимку, коли відбувається масове відмирання і розпад гідробіонтів – зростає. Під час весняної повені, коли вимиваються фосфати з водозбірної площі, їх концентрація у воді водойм також збільшується.

В малих річках України концентрація неорганічних форм фосфору коливається від слідових до 0,5 мг/дм³, а в середніх і великих річках – від 0,15 до 0,2 мг/дм³. Найменший вміст фосфору (0,02–0,1 мг/дм³) відзначається навесні, а в інші сезони року його концентрація становить від 0,04 до 0,2 мг/дм³. Вміст органічного фосфору при цьому коливається в межах 0,02–0,07 мг/дм³. У дніпровських водосховищах, особливо в перші роки після заповнення їх ложа водою, концентрація фосфатів різко зростала за рахунок мінералізації органічної маси рослин та вимивання із грунтів, які опинились під водою. Після стабілізації гідрохімічного режиму водосховищ вміст Р _орг коливається в межах від 0,01 до 0,30 мг/дм³. Головними джерелами його надходження у воду є рухливі компоненти розпаду планктонних організмів, які переходять із залитих грунтів в воду та стічних вод великих міст, промислових, сільськогосподарських і комунально-побутових підприємств. Найбільшу концентрацію розчиненого мінерального фосфору виявлено у внутрішньокаскадних водосховищах (Кременчуцькому, Дніпродзержинському і Запорізькому), а найменшу – в Київському. Тільки в Кременчуцьке водосховище протягом року надходить з річковим стоком близько 1,8–2,4 тис. т мінерального і 4,6–17,5 тис. т органічного фосфору переважно за рахунок стічних вод Києва. За рахунок відмерлих водоростей в товщу води водосховища в середньому надходить до 3500 т органічного фосфору. З донних відкладів Кременчуцького водосховища щорічно переходить у воду в складі водорозчинних органічних сполук більше 300 т органічного фосфору.

Дата добавления: 2014-01-03