1.9. Эвтрофирование водоёмов

Деградацию водоёмов и нарушение всех видов водопользования ставят в ряд глобальных проблем.

Эвтрофирование водоёмов является одним из воздействий на окружающую природную среду. Термин трофность водных объектов был введён в экологию немецкими гидробиологами А. Тинеманом и Э. Наумовым в 1921 г. для обозначения способности водоёмов фотосинтезировать органическое вещество как основу кормовой базы для водной ихтиофауны.

Выделяют три вида трофности водоёмов:

Дистрофные (отсутствие) водоёмы характеризуются превышением скорости разложения (Р) органических веществ над фотосинтезом (Ф):

V_Ф : V_P < 1.

Олиготрофные (бедные) водоёмы – это такие водоёмы, которые имеют равновесное (климаксное) состояние, когда фотосинтез органического вещества и его разложение находятся в равновесном состоянии:

V_Ф :V_Р = 1.

В эвтрофных водоёмах отмечается цветение водорослей и происходит накопление органического вещества, где скорость роста продукции превышает её разложение:

V_Ф : V_P > 1.

Между этими градациями выделяют промежуточные виды эвтрофирования: ультраолиготрофные, занимающие промежуточное положение между дистрофными и олиготрофными и мезотрофные , которые находятся между эвтрофными и олиготрофными процессами.

Постепенный переход из дистрофного или олиготрофного состояния в эвтрофное называется эвтрофированием.

Эвтрофирование может происходить как естественным путём, так и вследствие антропогенного воздействия, его называют антропогенным эвтрофированием. Процесс естественного эвтрофирования водоёмов протекает обычно сотни, а то и тысячи лет.

Скорость фотосинтеза водорослей при антропогенном эвтрофировании повышается очень резко из-за поступления в водоёмы питательных веществ со сточными водами и поверхностным стоком воды.

Очевидным проявлением антропогенного эвтрофирования является массовое развитие микроскопических планктонных водорослей, обитающих в толще воды – фитопланктона и высшей водной растительности. Хозяйственное эвтрофирование ведёт к вторичному загрязнению воды и нарушению всех видов водопользования. Повышение уровня трофности сопровождается изменением состава фитопланктона: начинают преобладать сине-зелёные водоросли (90 – 95 % от общего их количества).

Некоторые виды водорослей придают воде очень неприятный запах и вкус и выделяют токсичные вещества. При массовом отмирании водорослей в местах их скопления интенсивно поглощается кислород и тем самым возникают заморы водных обитателей, особенно мелких и слабоорганизованных. Серьёзные нарушения вызывает зарастание высшей водной растительностью прибрежных мелководий. Зарастания затрудняют рыбный промысел и водопользование, влияет на динамику вод; снижают скорость береговых течений, гасят движение волн и нарушают водообмен.

Органические остатки на мелководьях вызывают процессы гниения и брожения: при этом в воде увеличивается концентрация свободного диоксида углерода, аммиака, восстановленных соединений железа, сероводорода, марганца и других веществ. Это приводит значительному ухудшению качества питьевой воды, а иногда она становится даже токсичной. Гидрооксид железа в водопроводной сети выпадает в осадок и тем самым ухудшает водоснабжение по трубам, разрушает бетонные и другие изделия в гидросооружениях.

Причина антропогенного эвтрофирования – это избыточное поступление биогенных веществ в водоёмы. Основными элементами для водорослей являются минеральные формы углерода, азота, фосфора и калия и др., которые необходимы для формирования органического вещества.

Основные источники поступления биогенных веществ в воду – бытовые и промышленные сточные воды, поверхностный сток с городских территорий, смыв с полей минеральных удобрений. Другими источниками эвтрофирования являются атмосферные осадки, судоходство и донные отложения. Принято считать, что цветение воды становится вероятным, когда содержание минерального азота превышает 0,3–0,5 мг·л^-1, а минерального фосфора – 0,01–0,03 мг·л^-1. Эвтрофирование водоёма зависит не только от нагрузки на водоём биогенных веществ, но и от условий развития автотрофных гидробионтов, то есть климатических, гидродинамических и морфологических особенностей водоёма. Наиболее сильно эвтрофирование происходит в хорошо прогреваемых и освещаемых прибрежных мелководьях, в прудах и озёрах.

Основными мероприятиями по предотвращению эвтрофирования можно считать следующие:

1) ограничение поступления в водоёмы биогенных веществ, которые способствуют увеличению фотосинтеза;

2) воздействие на комплекс условий в самом водоёме в целях снижения скорости развития водорослей.