Закисление (ацидификация) водоемов

Антропогенное эвтрофирование водоемов

Эвтрофирование — повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных и природных факторов.

Особо следует подчеркнуть, что между эвтрофированием и за­грязнением имеется существенная разница, заключающаяся, прежде всего в том, что загрязнение обусловлено сбросом токсических ве­ществ, подавляющих биологическую продуктивность водоемов, а эвтрофирование до известной степени повышает продуктивность.

Основными источниками загрязнения водоемов биогенными веще­ствами служат смыв азотных и фосфорных удобрений с полей, строи­тельство водохранилищ без надлежащей очистки ложа, сброс сточных вод, в том числе и прошедших биологическую очистку.

Биогенные компоненты поступают в природные экосистемы как водным, так и воздушным путем; так, сейчас в мире используется свы­ше 30 млн т/год мыла и детергентов (основанных на фосфатах).

В эвтрофировании водоемов принимают участие два главных био­генных элемента — азот и фосфор.

Среди множества биогенных элементов, влияющих на процесс эв-трофирования (азот, кислород, углерод, сера, кальций, калий, хлор, же­лезо, марганец, кремний и др.) для водоемов умеренной зоны решающую роль играет фосфор.

Эвтрофирование представляет собой естественный процесс эволю­ции водоема. С момента «рождения» водоем в естественных условиях проходит несколько стадий в своем развитии: на ранних стадиях — от ультраолиготрофного до олиготрофного, далее становится мезотрофным и в конце концов водоем превращается в эвтрофный и гиперэвтрофный — происходит «старение» и гибель водоема с образованием болота.

Однако под воздействием хозяйственной деятельности этот естест­венный процесс приобретает специфические черты, становится антро­погенным. Резко возрастают скорость и интенсивность повышения продуктивности экосистем. Так, если в естественных условиях эвтрофиро­вание какого-либо озера протекает за время 1000 лет и более, то в ре­зультате антропогенного воздействия это может произойти в сто и даже тысячу раз быстрее. Такие крупные водоемы как Балтийское море, Ладожское перешли из одного трофического состояния в другое всего за 20-25 лет. Данный процесс охватил многие крупнейшие пресноводные озера Европы, США (Великие Американские озера), Ка­нады и Японии.

Разви­тие процесса антропогенного эвтрофирования приводит ко многим не­благоприятным последствиям с точки зрения водопользования и водопотребления (развитие «цветения» и ухудшение качества воды, появление анаэробных зон, нарушение структуры биоценозов и исчезновение мно­гих видов гидробионтов, в том числе ценных промысловых рыб).

Синезеленые водоросли в результате своей жизнедеятельно­сти производят сильнейшие токсины (алкалоиды, низкомолекулярные пептиды и др.), которые сами не используют, но они, попадая в водную толщу, представляют опасность для живых организмов и человека. Ток­сины могут вызывать цирроз печени, дерматиты у людей, отравление и гибель животных. Они весьма устойчивы и не разрушаются при хлорировании воды. В литературе описаны наблюдения токсигенных цианобактерий в ряде озер Карелии и в Нев­ской губе.

Основным ограничивающим фактором «цветения» синезеленых водорослей является уменьшение сброса биогенных веществ (в основ­ном фосфора) в водные экосистемы.

Основными критериями для характеристики процесса эвтрофиро-вания водоемов являются:

- уменьшение концентрации растворенного кислорода в водной толще;

- увеличение концентрации биогенных веществ;

- последовательная смена популяций водорослей с преобладанием синезеленых и зеленых водорослей;

- увеличение концентрации фосфора в донных отложениях и т. д.

Закисление (ацидификация) водоемов

Широко известный термин «кислотные дожди» появился в 1872 г. Детальными научными исследованиями кислотных до­ждей стали заниматься только в конце 60-х годов XX века.

О вредном воздействии кислотных дождей свидетельствуют сле­дующие примеры. В Канаде из-за частых кислотных дождей стали мертвыми более 4000 озер, а 12000 озер находятся на грани гибели. В Швеции в 18000 озерах нарушено биологическое равновесие. Кислот­ные дожди наносят большой урон и лесам.

К основным загрязнениям атмосферы, которые являются источни­ками образования кислотных дождей, относятся диоксид серы (SO₂), оксиды азота (в основном оксид азота NO и диоксид азота NO₂) и ле­тучие органические соединения.

Соединения, содержащие атомы С, Н, S и N природного и антропоген­ного происхождения, попадая в атмосферу, превращаются в стабильные долгоживущие соединения (например, СО₂) или в короткоживущие со­единения кислотного характера (оксиды азота и серы), которые участ­вуют в процессах с образованием кислот, удаляемых из атмосферы с осадками. Это и есть кислотные дожди.

Из всего количества кислот, выпавших с дождями над территорией Центральной Европы, в среднем 2/3 приходится на серную кислоту, 1/3 - на азотную.

Антропогенное закисление пресноводных экосистем сопровожда­ется глубокими перестройками водных биоценозов на всех уровнях. По мере повышения кислотности водной среды уменьшается видовое разнообразие водных организмов, происходит смена доминант­ных видов, снижается интенсивность продукционных процессов. Об­щую направленность экологических изменений при закислении при­родных вод можно характеризовать как экологический регресс.