Последовательность анализа (полевые мероприятия → лаборатория):
1) Отбор и хранение проб
- Отобрать пробы поверхностной воды и при необходимости донных отложений; пробу разделить на «растворённую» и «взвешенную» — фильтрация через фильтр \(\(0.45\ \mu\mathrm{m}\)\) на месте для фракции растворённых веществ.
- Консервация для металлов: кислотify до $\mathrm{pH}<2$ концентрированной ультрачистой $\mathrm{HN}{\mathrm{O}}_3$ (рекомендация: добавлять в полевой набор по объёму), для нитратов — хранить охлаждёнными при $4^{\circ }\mathrm{C}$ без сильной биологической активности.
- Полевая документация: GPS, глубина, температура, солёность, pH, проводимость; брать полевые бланки, дупликаты, контрольные добавки (spikes).
2) Анalitические измерения (очевидность и подтверждение)
- Нитраты ($\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}$):
- Быстро: ионная хроматография (IC) с матричной калибровкой для морской воды (устойчив к хлориду).
- Контроль/подтверждение: спектрофотомет­рический метод с восстановлением (cadmium reduction / UV) при необходимости.
- Доп. параметры: нитрит ($\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}$), аммоний ($\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$), общее органическое азот (TON / TKN) — для оценки источников азота и биогеохимии.
- Изотопный анализ ${\delta }^{15}\mathrm{N}$ и ${\delta }^{18}\mathrm{O}$ нитрата (HPLC-IRMS) для апportionment источников (удобрения vs сточные воды vs атмосферное осаждение).
- Тяжёлые металлы (растворённая фракция и общая):
- Основной метод: ICP‑MS (или ICP‑OES для более высоких концентраций); для ртути — холодное-парное CVAAS/CV‑ICP‑MS.
- Для арсена/селенов/сурьмы: гидридная генерация + ICP‑MS или HPLC–ICP‑MS для спекциации ($\mathrm{As}(\mathrm{III})/As(\mathrm{V})$ и др.).
- Специация и фракционирование: фильтрация + диализ/октанол‑вода/сорбционные методы; для донных отложений — последовательная экстракция (SPE) или BCR‑метод.
- Анали­тический контроль качества: ККР (стандартные растворы), матрично‑соответствующие калибровки, методические бланки, спайки/восстановления, детерминация предела обнаружения (LOD).
- Доп. измерения: DOC / TOC, хлориды, сульфаты, общая щёлочность и жёсткость — важны для интерпретации подвижности металлов и выбора очистки.
Обоснование возможных источников загрязнения (что проверять)
- Повышенные $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}$:
- Сельскохозяйственный сток (удобрения, животноводство) — характерно высокие ${\delta }^{15}\mathrm{N}$ или соотношения $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}/\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$.
- Сточные воды/септики — повышенные нитраты вместе с фосфатами, органикой, патогенами.
- Атмосферное осаждение (дизель/сжигание топлива) — сравнить с сезонностью осадков/ветров.
- Нитрификация донных органических остатков при анаэробных условиях.
- Тяжёлые металлы ($\mathrm{Pb},\mathrm{Cu},\mathrm{Zn},\mathrm{Hg},\mathrm{As}$):
- Промышленные сбросы (металлургия, гальваника, химзаводы).
- Судовые причалы, верфи, антифуллинговые краски (обычно $\mathrm{Cu},\mathrm{Zn}$).
- Горнодобывающая деятельность/рудные отложения в бассейне.
- Атмосферное выпадение от сжигания топлива и промышленных выбросов ($\mathrm{Hg}$).
- Резкое совпадение с географией источников, сезонностью и данными о выбросах даст подтверждение.
Рекомендации по очистке/ремедиации (учитывая морскую среду — высокая солёность)
- Предварительная мера: устранение источника (наиболее эффективно) — контроль стоков, модернизация очистных сооружений, ограждение и контроль промышленных сбросов.
- Нитраты:
- Биологическая денитрификация в биореакторах с гетеротрофными бактериями (органический субстрат) или автотрофная (тиосульфат/водород) — применима для опреснения/очистки сточных потоков; для морской воды — использовать галофильные/гало‑толерантные культуры или предварительное разбавление.
- Ионообменные смолы селективно для $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}$ (регенерация солевым раствором) — эффективны при умеренных концентрациях и контролируемых матрицах.
- Обратный осмос (RO) / электродиализ — удаляют нитраты и большинство металлов, но энергоёмко и создаёт концентрат (усиленный поток brine).
- Конструктивные биотехнологии: прибрежные/приливные построенные водно-болотные угодья и растительный барьер для приёма стоков (управляемо для низкой интенсивности загрязнений).
- Тяжёлые металлы:
- Коагуляция/осаждение (гидроксидная осадка, pH‑регулирование) и последующая фильтрация — классический метод для очистки водных потоков; в морской воде требуется учёт высокого ионного состава (коагулянты и дозы корректируются).
- Сульфидная осадка ($\mathrm{MS}$) для сильно связующих осаждений высокоэффективна для $\mathrm{Cu},\mathrm{Pb},\mathrm{Zn}$.
- Адсорбция на специфических сорбентах: активированный уголь (ОУГ), ионообменные смолы (хелатные для $\mathrm{Cu},\mathrm{Pb}$), оксиды железа/марганца для $\mathrm{As}$.
- Электрокоагуляция/электролиз — эффективна в агрессивных матрицах, уменьшает объём осадка.
- Мембранные технологии (нанофильтрация/RO) — снимают большинство металлов, требуют предобработки и утилизации концентрата.
- Для донных отложений: изоляция/капирование, стабилизация in‑situ (фосфаты для $\mathrm{Pb}$), фиторемедиация для прибрежных зон.
- Интегрированный подход: предварительная фильтрация/коагуляция → селективное осаждение/адсорбция для металлов → биологическая денитрификация / RO для нитратов и оставшихся солей. Обращать особое внимание на управление концентратами и осадками (опасные отходы).
Краткая схема принятия решения (практически)
1. Подтвердить концентрации и спецификации (IC, ICP‑MS, спекциация, изотопы).
2. Оценить источники (пространственно‑временной анализ, изотопы, сопутствующие маркеры).
3. Локальное устранение источника + мониторинг.
4. Выбрать технологию очистки с учётом солёности, объёма стока и допустимости вторичных отходов: для больших потоков в морской среде — RO + эффективная утилизация концентрата или комбинированные химико‑биологические системы; для точечных промышленных сбросов — осаждение/сорбция/электрокоагуляция и обработка осадков.
Если нужно — могу предложить конкретную методику пробоотбора/нормативы по лимитам или схему очистки для заданного объёма/концентраций.