Высокая температура ускоряет развитие токсического процесса и снижает минимальную летальную концентрацию сероводорода для рыб.
Концентрация, вызывающая гибель 50% подопытных золотых рыбок, равная 0,15 мг/л, при температуре 14,1 °С снижается в 2,5 раза при увеличении температуры до 26°С - 0,06 мг/л. Еще более резкие различия установлены Л. Смитом в опытах с толстоголовым пескарем (Pimephales promelas). При увеличении температуры с 6,1 до 24°С 96-часовая ЛС 50 снизилась с 0,52 до 0,024 мг/л, т. е. в 25 раз. По существу эти изменения устойчивости наступают в очень узком температурном диапазоне (6-10°С).
Обстоятельное изучение токсичности сероводорода в острых и хронических опытах на различных видах рыб, выполненное в последнее время Л. Смитом с сотрудниками, приводит к выводу, что безопасные концентрации сероводорода, обеспечивающие выживаемость и нормальное развитие рыб на ранних стадиях развития, чрезвычайно низки (0,002 — 0,004 мг/л). Иными словами, наличие сероводорода в водоемах даже в незначительных (следы) количествах несовместимо с нормальной жизнедеятельностью рыб.
Аммиак.
Еще одним высокотоксичным для рыб веществом, присутствующим в водоемах, загрязненных органикой растительного и животного происхождения, является аммиак. Он образуется при распаде органических веществ белковой природы и является первым звеном трансформации альбуминоидных соединений азота, идущей по схеме NH3 → HNO2 → HNO3. Содержание аммиака в загрязненной воде может увеличиваться также и в результате восстановления нитритов, особенно если в этих водах имеет место повышенное содержание углекислоты и ионов закисного железа (Fe2+). В результате взаимодействия между ними образуется сероводород, который восстанавливает нитриты и нитраты до аммиака
FeS + 2H2CO3 = Fe(HCO3)2 + H2S
Восстановление солей азотистой и азотной кислот с образованием свободного аммиака может происходить и под влиянием денитрифицирующих бактерий.
Хотя гидробионты в процессе жизнедеятельности выделяют свободный аммиак в окружающую среду, однако в природных чистых водах он, как правило, отсутствует или имеется в незначительных количествах. Объясняется это тем, что свободный аммиак быстро и легко взаимодействует с водой, образуя ионы аммония NH4, которые считаются малотоксичными для гидробионтов.
Токсичность водных растворов аммиака и его солей для рыб определяется недиссоциированными молекулами NH3. В воде не диссоциированный аммиак находится в химическом равновесии с ионами аммиака и гидроокиси
NH3 + nH2O ⇆ NH3 — nH2O ⇆ NH4+ + OH- + (n — 1) H2O
Поскольку разделить растворенный недиссоциированный аммиак (NH3) и ионы аммония (NH4+) довольно трудно, обычно оперируют понятием "общий аммиак", под которым понимают сумму NH3+ NH4. Однако если известны общая концентрация аммиака, температура воды и величина рН, концентрацию недиссоциированного аммиака можно определить (таблица 9). Обзор табличных данных показывает, что с повышением величины рН и температуры процентное содержание недиссоциированного свободного аммиака увеличивается и достигает максимума в щелочной среде при высоких температурах. В нейтральных, слабокислых и слабощелочных водах резко преобладают ионы аммония NH.
Таблица 9. Количество недиссоциированного аммиака в водных аммиачных растворах, %.
Температура, °C | pH | ||||||||
6,0 | 6,5 | 7,0 | 7,5 | 8,0 | 8,5 | 9,0 | 9,5 | 10,0 | |
0 | 0,0083 | 0,0261 | 0,0826 | 0,261 | 0,820 | 2,55 | 7,64 | 20,7 | 45,3 |
5 | 0,0125 | 0,0395 | 0,125 | 0,394 | 1,23 | 3,80 | 11,1 | 28,3 | 55,6 |
10 | 0,0186 | 0,0589 | 0,186 | 0,586 | 1,83 | 5,56 | 15,7 | 37,1 | 65,1 |
15 | 0,0274 | 0,0865 | 0,273 | 0,859 | 2,67 | 7,97 | 21,5 | 46,4 | 73,3 |
20 | 0,0397 | 0,125 | 0,396 | 1,24 | 3,82 | 11,2 | 28,4 | 55,7 | 79,9 |
25 | 0,0569 | 0,180 | 0,566 | 1,77 | 5,38 | 15,3 | 36,3 | 64,3 | 85,1 |
30 | 0,0805 | 0,254 | 0,799 | 2,48 | 7,46 | 20,3 | 44,6 | 71,8 | 89,0 |
Свободный аммиак чрезвычайно токсичен для рыб, особенно для холодолюбивых лососевых, обитающих в чистых водах.
Даже в кратковременных опытах, проведенных на мальках и молоди форели (Salmo trutta), атлантического лосося (Salmo salar L.) и лосося (Salmo gairdneri), величина ЛС50 находилась в пределах 0,2—0,6 мг/л (NH3).
Несколько более устойчивы к аммиаку:
- колюшка (Gasterosteus aculeatus) — 1 мг/л;
- полосатый окунь (Moronc saxatilis) — 1,4;
- пескарь (Pimephales pr melas) — 1,9 — 3,4;
- сомик (Ictalurus punctatus) — 2,4 — 3,8 мг/л.
Всё эти данной получены в опытах при экспозиции от 24 до 96 ч. Увеличение времени экспозиции до 5 — 7 суток ведет к снижению величины ЛС50 даже для более устойчивых видов рыб, таких как лещ (Abramis brama), плотва (Rutilus rutilus), окунь (Perea fluviatilis). Токсичной становится концентрация аммиака 0,35 — 0,50 мг/л. Более продолжительные наблюдения (6 месяцев), выполненные к тому же на низко устойчивой форели, выявляют токсический эффект аммиака даже при концентрации 0,02 мг/л.
Устойчивость рыб к аммиаку определяется не только особенностями обменных процессов у разных видов и возрастов, но и исходным функциональным состоянием особей, а также предварительной акклимацией рыб к низкой концентрации аммиака.
Среди абиотических факторов водной среды существенное влияние на токсичность аммиака оказывает пониженное содержание кислорода в воде, а также насыщение воды углекислотой. Полученные в последние годы экспериментальные данные позволяют внести существенные коррективы в прежние представления об уровне токсичности аммиака, согласно которым он оказывает летальное действие при концентрации 2 — 7 мг/л (по NH3). Для большинства исследованных видов рыб аммиак остро токсичен уже при концентрациях 0,2-0,5 мг/л.