Самоочищение природных вод

Существует достаточно много путей, по которым естественные загрязнения различного происхождения постоянно попадают в водоемы. Тем не менее, в природных условиях количество примесей в воде большинства водоемов оказывается более или менее постоянным в течение многих лет и, по-видимому, тысячелетий.

В природных водах, кроме растворимых неорганических веществ, обычно содержатся минеральные частицы и органические вещества. Реки, в зависимости от состава пород, образующих ложе самой реки и ее притоков, несут различное количество взвешенных частиц. Одна из самых чистых рек, отличающихся высокой прозрачностью, – Ангара. Она берет начало в Байкале и течет на значительном протяжении по каменному ложу. К числу рек, несущих очень много взвешенных частиц, относится знаменитая Желтая река – Хуанхэ, текущая по лёссовым массивам центрального Китая. Лёсс – порода, образованная в результате отложения очень мелких частиц пыли, переносимых ветром. Хуанхэ переносит и перекладывает ежегодно миллионы тонн мельчайших минеральных частиц.

Органические вещества – продукты частичного распада мертвых растений и животных, выделения водных животных и растений, гуминовые кислоты и т.д., вымываемые из почвы, почти всегда присутствуют в природных водах. Особенно много их содержится в воде торфяных болот, а вода рек, вытекающих из таких болот, обычно окрашена в желто-коричневый цвет именно органическими веществами.

В каждом водоеме устанавливается равновесие между поступлением и удалением примесей. При постоянном поступлении загрязняющих примесей уровень их содержания в воде – «точка равновесия» – зависит от эффективности природных систем, удаления этих примесей и самоочищения водоемов.

При самоочищении водоема взаимодействуют физико-химические процессы. Водная растительность активно поглощает фосфат- и нитрат-ионы, осуществляет активный газообмен, поглощает из воды биогенные элементы, вводя их в трофические цепи водных экосистем. Ведущую роль в окислении органических примесей играют микроорганизмы. Очень велика роль животных – обитателей водоемов – в самоочищении воды. Перерабатывая в пищевых связях органическое вещество, созданное растениями, животные – консументы – часть этого вещества разлагают до исходных простых соединений – воды и оксида углерода (IV), остальное в виде экскрементов переходит в форму, наиболее эффективно используемую микроорганизмами – редуцентами. Часть органического вещества откладывается в донных илах.

Особую роль в поддержании чистоты воды играют животные, питающиеся живыми и мертвыми бактериями, водорослями, простейшими. К таким животным относятся многие планктонные (обитатели толщи воды) и бентосные (обитающие на дне) простейшие, коловратки, многощетинковые черви, большинство видов двухстворчатых моллюсков, многие сидячие и планктонные ракообразные, все губки. К числу наиболее распространенных пресноводных животных – фильтраторов относятся перловицы и беззубки – двустворчатые моллюски, в изобилии обитающие во многих реках. Каждая беззубка пропускает через свои жабры несколько литров воды в сутки. Моллюски очищают воду не только от микробов и органических частиц, но и от взвешенных минеральных частиц и нефти. Обитающий только в озере Байкал вислоногий рачок эпишура очень эффективно очищает воду от бактерий, водорослей и органических частиц. Все животные и водные растения озера более чем наполовину эндемичны (т.е. состоят из видов, более нигде не встречающихся). Они приспособлены к очень чистой воде. Эпишура, как вид, обеспечивает эту чистоту и оказывается ключевым во всей экосистеме. Еще один пример водной экосистемы, поддерживающей высокую степень чистоты воды (как условие всего существования), – это экосистемы рек Северной Европы, центральное звено которых составляет пара взаимосвязанных видов – моллюски и рыба. Рыба эта – благородный лосось или семга. Обязательное условие успешного развития икры и молоди семги – чистота воды и высокое содержание в ней кислорода. Необходимое качество воды обеспечивается высокой численностью эффективно действующего фильтратора – двустворчатого моллюска пресноводной жемчужницы. Резкое снижение численности жемчужницы из-за перелова или загрязнения воды сбросами ведет к ухудшению показателей чистоты воды. Это вызывает снижение численности семги, икра и мальки которой не могут жить в грязной воде. Последняя река России, в которой оба вида еще достаточно многочисленны, – Варзуга, несмотря на охрану семги, начала терять оба вида из-за продолжающегося лесосплава.