Фосфор у водних екосистемах

     Фосфор (далі — Р) є важливим елементом живлення для всіх форм життя. Він має найвищий коефіцієнт біоакумуляції та визначає трофічний стан прісноводних екосистем. Саме тому вивченню міграції і трансформації його сполук у водоймах на сьогоднішній день приділяється особлива увага.
   За умов надмірного надходження Р у водойми, він викликає їх евтрофікацію, і, як наслідок, накопичення біотоксинів, погіршення якості води, загибель гідробіонтів тощо. Використання мийних засобів на основі поліфосфатів теж зробило свій внесок у цю проблему, підвищуючи біологічне навантаження на водні екосистеми.
Забрудненню поверхневих вод Р сприяє надходження побутових стічних вод, що містять фосфати як компоненти синтетичних миючих засобів, фотореагентів та пом’якшувачів води. Важливим чинником також є змив фосфорних добрив та пестицидів із сільськогосподарських угідь, стоки тваринницьких ферм і промислових підприємств.
Форми існування сполук фосфору у водних екосистемах
Найпоширенішою формою існування Р у воді є його сполуки з киснем – фосфати. Вони у природних водах зустрічаються у формі суспензійних частинок і мають мінеральне та органічне походження.
Поява органічних фосфатів у природних водах обумовлена процесами життєдіяльності та розкладом гідробіонтів, а також господарсько-побутовими стоками та стоками від тваринницьких ферм. У водоймах, вільних від надходження стічних вод, рівень органічного Р у воді вказує на розвиток життя та на швидкість бактеріального розкладу метаболітів, які виділяють водяні тварини та рослини. Надходження поліфосфатів пов’язано з використанням синтетичних миючих засобів, а також застосуванням емульгаторів та пестицидів. Поліфосфати легко розкладаються, а їх концентрація у воді швидко знижується.
Фосфати в складі мийних засобів
Існує велика кількість форм фосфатів, які використовуються у харчовій промисловості, металургії, при хімічному синтезі та в інших галузях. Однак, для виробництва миючих засобів використовуються саме фосфат натрію, кальцію та калію.
Слід зазначити, що гранично допустимі концентрації фосфатів у питній воді та воді для побутових потреб в Україні становить 3,5 мг РО4/дм3, а для води рибного господарства ГДК фосфатів становить також 3,5 мг РО4/дм3 , або 0,2 мг Р/дм3.
Вплив фосфору на водні екосистеми, його трансформація і міграція.
Потрапивши у воду, сполуки Р, включаються в біохімічні цикли внутрішньоводоймних процесів його колообігу і вже практично не залишають її.
Надмірна концентрація Р є однією з найпоширеніших причин евтрофікації прісноводних озер, водосховищ, річок та верхів’їв гирлових систем, результатом чого є надлишкова продукція автотрофів, особливо водоростей і ціанобактерій. Ця висока продуктивність призводить до зростання бактеріальної популяції і високих темпів дихання, що спричиняє гіпоксію або аноксію в погано переміщуваних придонних водах, а також в поверхневих водах вночі в тихих, теплих умовах. Низький рівень розчиненого кисню викликає загибель водяних тварин і вивільнення багатьох речовин, зазвичай зв’язаних донними відкладами, у тому числі різних форм Р. Це, в свою чергу, підсилює евтрофікацію.
Циркуляція Р включає в себе комплекс взаємопов’язаних фізико-хімічних і біологічних процесів, які, зрештою, зберігають Р в органічних і неорганічних формах. При цьому необхідно розглядати як короткочасне збереження Р, яке відбувається опосередковано шляхом асиміляції рослинами, мікроорганізмами, перифітоном і детритом, так і тривале збереження частинками ґрунту, і чистий приріст органічної речовини.
Заходи із запобігання надходження фосфору у водойми
Одним із варіантів зменшення надходження Р в стічні води є іммобілізація його в ґрунті або вловлювання, коли він рухається крізь ландшафт, за допомогою хімічно активних речовин, наприклад залізного шламу або піску із залізним покриттям.
Крім вищезазначеного, в 60-ті роки XX століття цивілізовані країни світу почали вживати заходи із запобігання забруднення водойм фосфатовмісними миючими засобами, в першу чергу – пральними порошками, а саме:
1. Законодавче обмеження та заборона на застосування фосфатних пральних засобів.
2. Добровільне обмеження на виробництво пральних порошків фірмами виробниками та укладання відповідних Угод з урядом.
3. Введення штрафних санкцій та податку за порушення норм вмісту Р в стічних водах, що пов’язані з застосуванням фосфорних пральних засобів та їх реалізацією в певних країнах.
4. Будівництво додаткових очисних систем для очистки від Р стічних вод в особливо забруднених регіонах.
5. Зростання наукових досліджень з метою створення безпечних миючих засобів та гарантій із забезпечення фінансової підтримки з боку держав.
    В Україні сьогодні норма фосфатів в порошках становить 5,4% (22% в перерахунку на Р2О5). Розроблено екологічні норми вмісту фосфатів в стічних водах та розміри штрафних санкцій за їх перевищення, однак за невідомих причин вони не діють.
   В країнах, де обмежено застосування фосфатовмісних СМЗ, на ринок було виведено безфосфатні миючі засоби на основі цеолітів і сополімерів. Проте виявилось, що їх також не можна вважати цілком безпечними для здоров’я людини і довкілля. Провідні виробники миючих засобів ЄС визнали свою неспроможність в теперішній час надати суспільству безпечну побутову хімію з високими робочими характеристиками. Хоча програма по обмеженню надходження фосфатів у водойми в окремих країнах дала дуже позитивні результати, але в світі в цілому ця проблема залишається актуальною і надалі.