1.2. Эвтрофирование водной среды

В последние годы биогенное загрязнение водоемов (водотоков, озер и водохранилищ) и их эвтрофирование становитсяодной из наиболее актуальных проблем охраны водных ресурсов.

Биогенное загрязнение в результате хозяйственное деятельности на водосборах водотоков вызывает антропогенное эвтрофирование. Наиболее быстро этот процесс развивается в водоемах, водосборы которых интенсивно осваиваются сельскохозяйственным производством, в том числе полеводством (пропашные культуры, сенокосы, пастбища) и животноводством (фермы, различные комплексы). Эти источники биогенной нагрузки являются неконтролируемыми или слабо контролируемыми, поэтому им должно быть уделено особое внимание[18].

Хозяйственное освоение водосборов, водотоков и водоемов и, следовательно, биогенная нагрузка на них, будут непрерывно возрастать. В с связи с этим необходимо экологическое обоснование любой концепции хозяйственного развития, в том числе аграрно-промышленного освоения водосборов, соизмерима или выше валового содержания веществ, поступающих со сточными водами городов.

Результаты исследований показали, что основным источником поступления в водные объекты соединений азота и фосфора является сельскохозяйственное производство. Эвтрофирование и загрязнение большинства водохранилищ обусловлено главным образом стоком с полевых угодий и предприятий Агропрома, который приносит в водоемы до 50% всех биогенных органических веществ. В условиях интенсификации и химизации сельского хозяйства этот показатель может еще возрасти, так как увеличение количества удобрений, пестицидов и отходов животноводства будет сопровождаться увеличением их выноса в водоемы, особенно в случае нарушений прибрежной растительности в зоне переработке берегов, которая в естественных условиях является защитным биофильтром[17].

При правильном применении минеральные и органические удобрения – эффективное средство защиты природной среды (агроценозов), так как их использование улучшает структуру почвы, повышает ее устойчивость к водной и ветровой эрозии.

В результате эвтрофирования, как известно, происходит усиленное развитие фитопланктона, прибрежных зарослей, водорослей, «цветение воды» и др. В глубинной зоне усиливается анаэробный обмен, образуется сероводород, аммиак, метан, нарушаются окислительно-восстановительные процессы, и возникает дефицит кислорода. Это приводит к гибели ценных рыб и растений, вода становится непригодной не только для питья, но и для купания. Эвтрофированный водоем утрачивает свое хозяйственное и биогеоценотическое значение[15].

Причины антропогенного эвтрофирования – избыточное поступление в водоемы биогенных веществ. Основными питательными для водорослей (биогенными) веществами являются минеральные формы углерода, азота и фосфора. Содержание углерода в воде в форме углекислоты, бикарбонатов и органических веществ практически всегда достаточно, лимитируют или стимулируют развитие водорослей обычно соединения фосфора и азота. Связь эвтрофирования водоемов с обогащением из фосфором и азотом не нуждается специальных доказательствах и вытекает из схемы балансового уравнения фотосинтеза:

106 СО₂+90 Н₂О+16 NO₃+PO₄ ^3- ↔ С₁₀₆ Н₁₈₀ О₄₆ Р+154О₂+Q_тепло

Согласно закону действующих масс при увеличении концентрации азота и фосфора скорость прямой реакции, т.е. скорость фотосинтеза, возрастает, что приводит к эвтрофированию.

Имеет значение и соотношение питательных основных элементов, используемых водорослями. Считается, что максимальная скорость роста достигается в воде, в которой соотношение углерода, азота и фосфора(C:N: P) соответствует их атомно-массовому отношению в составе вещества водорослей. Для фитопланктона в среднем оно приближается к 106:16:1. Всякое отклонение от данного соотношения в окружающей среде говорит об изменении обеспеченности водорослей питательными веществами. Роль фосфора в эвтрофировании заслуживает особого рассмотрения в связи с тем, что он не содержится в атмосфере, а резервный фонд его находится в земной коре[13].

Мероприятия по устранению эвтрофирования на водоемах, уже достигших соответствующего критического уровня трофности, трудоемки и дороги, а результаты проявляются со значительной задержкой во времени, так как эвтрофные водные экосистемы очень инерционные[6].