В современном мире существует проблема эвтрофирования водоемов. Это осложняет на сегодняшний день ситуацию во всем мире по запасам чистой воды и ее использовании человеком, а также способствует росту заболеваемости [1; 2]. Чтобы предотвратить этот процесс, нужно разобраться в его природе. Жизнедеятельность человека в современном мире существенно увеличивает скорость эвтрофикации водных объектов [3]. Эвтрофирование считается природным процессом, развитие которого проходит в рамках геологического времени, то есть протекает очень медленно, но из-за того, что человек на протяжении нескольких последних веков в разы увеличил использование различных биогенных веществ, что особенно заметно в сельском хозяйстве из-за количества биоудобрений и в использовании поверхностно-активных веществ. С помощью современных методов определения нагрузки на водные объекты, было посчитано, что фосфор поступает в водоемы в количестве в 400 раз больше чем 200 лет назад, в то время как население планеты увеличилось с того времени всего в 6,5 раз. Причиной этого является появление новых веществ, которые вызывают эвтрофирование (биоактивные вещества, моющие средства, минеральные удобрения, средства защиты растений, антибиотики). В период последних десятилетий и на сегодняшний день в большом количестве водоемов можно пронаблюдать увеличение трофии, которое сопровождается большим возрастанием фитопланктона. Водной растительностью зарастают прибрежные мелководья и происходит изменение качества воды. Такой быстрый процесс эвтрофикации получил название антропогенное эвтрофирование. Ю. Одум пописывал антропогенное эвтрофирование как злокачественное увеличение первичной продукции в водоеме [4].
Прирост органических и минеральных запасов веществ в водных объектах (водоемах), с которым связано эвтрофирование, происходит под воздействием и природных, и антропогенных факторов. Природные факторы делятся на: биотические и абиотические. Биотические факторы – это те, которые связаны с отношениями между различными организмами, а также межвидовыми отношениями. Органические вещества поступают в водоемы за счет азотфиксации и фотосинтеза. Вследствие этих процессов можно наблюдать поступление в водные объекты (водоемы) атмосферного углекислого газа и азота. В мире – на суше и океане – общегодовая продукция фотосинтеза определяется в пределах 80 миллиардов тонн. Этот показатель примерно в 14 раз больше количества ежегодно добываемого топлива на нашей планете. Макрофиты и фитопланктон, связывающие в процессе фотосинтеза значительно большее количество углерода, обеспечивают увеличение запасов органических соединений в экосистемах водоемов и втягивают в кругооборот биогенные элементы, которые находятся в донных отложениях. Вместе с фотосинтетическими процессами большую роль в увеличении биогенных веществ в водных объектах (водоемах) занимает азотфиксация, протекающая за счет жизненного процесса сине-зеленых водорослей и бактерий. Исходя из этого, можно заключить, что развитие природного эвтрофирования обусловлено рядом факторов, таких как поверхностный сток, поступление аллохтонных веществ которые попадают в водоемы в виде животных и растительных частиц, атмосферных осадков, азотциксации и фотосинтеза, береговой диструкции. Из-за этого происходит насыщение органическими и минеральными веществами. Однако, если эти факторы подпитываются антропогенным воздействием, то темпы эвтрофирования увеличиваются в десятки раз.
Помимо этого существуют и абиотические факторы эвтрофикации водоемов, когда неживая природа воздействует на жизнедеятельность организмов. Довольно большое количество органического и биогенного вещества попадает в водоемы во время повышения уровня воды, это и опад древостоя, и кустарниковые, находящиеся в прибрежных зонах. Цветково-травянистая растительность, когда минерализуется при отмирании, возвращает всю свою органическую массу обратно в верхнюю часть почвы (откуда и происходит сток в водоемы) при этом обогащая ее фосфором, азотом, кальцием и другими веществами. Растительность разлагается в почве с различной скоростью, на эту скорость влияют многие факторы, такие как: биологический и химический состав, температура, кислородное насыщение, водородный показатель и многие другие.
В большей степени насыщенность воды органическими и минеральными веществами зависит от поверхностных грунтов. Водоемы, в которые поступает вода с подзолистых грунтов, не богатые питательными веществами и с малым содержанием гумуса называются дистрофными. Воды, поступающие с грунтов, насыщенных питательными веществами (например, грунтов, которые были подвержены обработке в ходе сельско-хозяйственной деятельности) поддаются процессу эвтрофикации в разы быстрее.
Также следует выделить один из главных факторов эвтрофикации – поступление органических и минеральных веществ из атмосферы. За последние несколько десятков лет атмосферные осадки приобрели очень значительные масштабы. По предельно допустимым концентрациям, на сегодняшний день, выброс загрязнителей в атмосферу, достаточен для того, чтобы загрязнить атмосферный слой высотой до 3 километров, при этом в атмосферу испаряется приблизительно 350 тысяч тонн растворителей, употребляемых человеком в своей деятельности.
За последние 50 лет даже вдали от крупных промышленных городов уровень загрязнения увеличился в несколько раз. Как уже было упомянуто, одну из главных ролей в плане обогащения воды биогенными веществами занимают атмосферные осадки. Ключевыми элементами при эвтрофировании являются соединения фосфора и азота в виде фосфатов и нитратов. При исследовании атмосферных осадков было выявлено, что дожди над океаном содержат меньше фосфора, чем над континентами, что говорит о том, что над сушей содержание фосфора в атмосфере превышает его содержание над океаническим. В ходе исследований выявлено, что в атмосферной влаге, которая просочилась сквозь кроны деревьев, фосфора больше приблизительно в 5 раз, чем в обычной дождевой воде на открытом месте.
Антропогенные факторы, в свою очередь, воздействуют на эвтрофикацию водоемов путем изменения ряда важных показателей с помощью прямого и косвенного воздействия. Так, при антропогенном воздействии снижается pH пресных вод и увеличивается содержание в них сульфатов и нитратов в результате загрязнения серной и азотной кислотами из атмосферы. Выбросы кислотных оксидов в атмосферу приводят к подкислению дождевой воды. Просачиваясь в нижние слои почвы, она лучше растворяет карбонатные породы. Это вызывает увеличение содержания в подземных и речных водах ионов кальция, магния и других, т.е. увеличивается жесткость воды. Повышается содержание в природных водах фосфатов, нитратов, нитритов и аммонийного азота за счет сельскохозяйственных предприятий. Возрастает содержание в природных водах ионов тяжелых металлов, прежде всего кадмия, ртути, мышьяка и цинка. Растет содержание в водах органических соединений, прежде всего биологически стойких, в том числе синтетических ПАВ, иногда фиксируются канцерогенные и мутагенные вещества. Катастрофически снижается содержание кислорода в природных водах, прежде всего в результате повышения его расхода на окислительные процессы, связанные с «цветением» водоемов, а также вследствие загрязнения поверхности вод нефтепродуктами. Значительную негативную роль играет антропогенное загрязнение. Главным признаком такого загрязнения является то, что происходит концентрирование токсичных веществ. В качестве источника загрязнения вод выступают практически все сферы деятельности человека – транспорт, промышленность, коммунальное хозяйство, сельскохозяйственная деятельность. В загрязнении вод большую роль занимает промышленная деятельность: предприятия энергетики, производства химических веществ, нефтепереработка, деревообрабатывающие предприятия. Также одним из важнейших источников загрязнения является сток биогенных и органических веществ из сельскохозяйственных угодий. Удобрения, которые используются в сельскохозяйственной деятельности вымываются с поверхностным и внутрипочвенным стоком, и при сбросе дренажных вод в орошаемых районах. Сельскохозяйственная деятельность по причине применения разного рода удобрений и пестицидов оказывает заметное влияние на эвтрофикацию водоёмов, находящихся вблизи пашен и других, именно там с большой интенсивностью происходит процесс зарастания и заиления. Так же процент внесенных в водоемы биоактивных веществ зависит от геологических условий региона, проращиваемых культурах, типов почв, но в первую очередь от количества удобрений и их вида.
По природе факторов можно выделить три типа загрязнения водоемов: физическое, химическое, биологическое. Физическое загрязнение происходит за счет выброса в водную среду твердых отходов, зачастую это городской мусор и отходы, возникающие при вырубке леса и выносе древесины водами. К тому же физическое загрязнение происходит при добыче полезных ископаемых, производстве цветных металлов (осуществляемого непосредственно в руслах рек). Известно, что и тепловое загрязнение происходит в следствии того, что действующие ТЭС и АЭС сбрасывают в реки воды, используемые для охлаждения станций.
Химическое загрязнение представляет собой попадание в водные объекты веществ неорганического происхождения и тяжелых металлов, которые используются в сельскохозяйственной деятельности и промышленности (азот, фосфор, аммиак и др.). Более того, к химическому загрязнению относятся продукты органической химии (фенолы, углерод, синтетически поверхностные вещества (детергенты), гербициды, пестициды).
Биологическое загрязнение связано с деятельностью живых организмов. В водную среду биологические загрязнители попадают через стоки химических и пищевых предприятий, коммунальные хозяйства городов, через поверхностный сток в сельскохозяйственных районах.
Таким образом, процесс эвтрофикации водоемов подвержен воздейсвтию ряда факторов: биотических, абиотических, антропогенных действующих в различных ситуациях как физическое, химическое или биологическое загрязнение. Ввиду большого количества корреляционных связей между антроопгенными и естественными системами вызывает опасения все возрастающая антропогенная нагрузка, которая не только усиливает действие антропогенного фактора в процессе эвтрофикации водоемов, но и воздействует на весь остальной комплекс факторов. Управление и регулирование хозяйственной деятельности вблизи водных объектов позволит влиять на процесс эвтрофирования через комплекс факторов эвтрофикации.
Библиографический список
- Марченко А.М. Эскпериментальная гаффская болезнь // Сборник наунчых трудов ВНИИПРХ. Болезни рыб и водная токсикология. – М., 1987. – Вып. 50. – С. 130-138.
- Пашкевич Я.А. К вопросу об этиологии поражений кожи, возникающих от контакта с синезелеными водорослями // Вест. дерматол. и венерол., 1979. – № 5. – С. 47-51.
- Коплан-Дикс И.С., Стравинская Е.А. Антропогенное воздействие на малые озера. – Л.: Наука, 1980. – 176 с.
- Одум Ю. Экология; Пер. с англ. — М.: Мир, 1986. – Т. 2. — 376 с.
Количество просмотров публикации: Please wait