Эвтрофикация водоемов японии. Мероприятия по борьбе с эвтрофикацией водоёмов

Примечания

Отрывок, характеризующий Эвтрофикация

Французы, как доносил лазутчик, перейдя мост в Вене, усиленным маршем шли на Цнайм, лежавший на пути отступления Кутузова, впереди его более чем на сто верст. Достигнуть Цнайма прежде французов – значило получить большую надежду на спасение армии; дать французам предупредить себя в Цнайме – значило наверное подвергнуть всю армию позору, подобному ульмскому, или общей гибели. Но предупредить французов со всею армией было невозможно. Дорога французов от Вены до Цнайма была короче и лучше, чем дорога русских от Кремса до Цнайма.
В ночь получения известия Кутузов послал четырехтысячный авангард Багратиона направо горами с кремско цнаймской дороги на венско цнаймскую. Багратион должен был пройти без отдыха этот переход, остановиться лицом к Вене и задом к Цнайму, и ежели бы ему удалось предупредить французов, то он должен был задерживать их, сколько мог. Сам же Кутузов со всеми тяжестями тронулся к Цнайму.
Пройдя с голодными, разутыми солдатами, без дороги, по горам, в бурную ночь сорок пять верст, растеряв третью часть отсталыми, Багратион вышел в Голлабрун на венско цнаймскую дорогу несколькими часами прежде французов, подходивших к Голлабруну из Вены. Кутузову надо было итти еще целые сутки с своими обозами, чтобы достигнуть Цнайма, и потому, чтобы спасти армию, Багратион должен был с четырьмя тысячами голодных, измученных солдат удерживать в продолжение суток всю неприятельскую армию, встретившуюся с ним в Голлабруне, что было, очевидно, невозможно. Но странная судьба сделала невозможное возможным. Успех того обмана, который без боя отдал венский мост в руки французов, побудил Мюрата пытаться обмануть так же и Кутузова. Мюрат, встретив слабый отряд Багратиона на цнаймской дороге, подумал, что это была вся армия Кутузова. Чтобы несомненно раздавить эту армию, он поджидал отставшие по дороге из Вены войска и с этою целью предложил перемирие на три дня, с условием, чтобы те и другие войска не изменяли своих положений и не трогались с места. Мюрат уверял, что уже идут переговоры о мире и что потому, избегая бесполезного пролития крови, он предлагает перемирие. Австрийский генерал граф Ностиц, стоявший на аванпостах, поверил словам парламентера Мюрата и отступил, открыв отряд Багратиона. Другой парламентер поехал в русскую цепь объявить то же известие о мирных переговорах и предложить перемирие русским войскам на три дня. Багратион отвечал, что он не может принимать или не принимать перемирия, и с донесением о сделанном ему предложении послал к Кутузову своего адъютанта.
Перемирие для Кутузова было единственным средством выиграть время, дать отдохнуть измученному отряду Багратиона и пропустить обозы и тяжести (движение которых было скрыто от французов), хотя один лишний переход до Цнайма. Предложение перемирия давало единственную и неожиданную возможность спасти армию. Получив это известие, Кутузов немедленно послал состоявшего при нем генерал адъютанта Винценгероде в неприятельский лагерь. Винценгероде должен был не только принять перемирие, но и предложить условия капитуляции, а между тем Кутузов послал своих адъютантов назад торопить сколь возможно движение обозов всей армии по кремско цнаймской дороге. Измученный, голодный отряд Багратиона один должен был, прикрывая собой это движение обозов и всей армии, неподвижно оставаться перед неприятелем в восемь раз сильнейшим.
Ожидания Кутузова сбылись как относительно того, что предложения капитуляции, ни к чему не обязывающие, могли дать время пройти некоторой части обозов, так и относительно того, что ошибка Мюрата должна была открыться очень скоро. Как только Бонапарте, находившийся в Шенбрунне, в 25 верстах от Голлабруна, получил донесение Мюрата и проект перемирия и капитуляции, он увидел обман и написал следующее письмо к Мюрату:
Au prince Murat. Schoenbrunn, 25 brumaire en 1805 a huit heures du matin.
«II m"est impossible de trouver des termes pour vous exprimer mon mecontentement. Vous ne commandez que mon avant garde et vous n"avez pas le droit de faire d"armistice sans mon ordre. Vous me faites perdre le fruit d"une campagne. Rompez l"armistice sur le champ et Mariechez a l"ennemi. Vous lui ferez declarer,que le general qui a signe cette capitulation, n"avait pas le droit de le faire, qu"il n"y a que l"Empereur de Russie qui ait ce droit.
«Toutes les fois cependant que l"Empereur de Russie ratifierait la dite convention, je la ratifierai; mais ce n"est qu"une ruse.Mariechez, detruisez l"armee russe… vous etes en position de prendre son bagage et son artiller.
«L"aide de camp de l"Empereur de Russie est un… Les officiers ne sont rien quand ils n"ont pas de pouvoirs: celui ci n"en avait point… Les Autrichiens se sont laisse jouer pour le passage du pont de Vienne, vous vous laissez jouer par un aide de camp de l"Empereur. Napoleon».

Многим из нас приходилось наблюдать картину, когда некогда красивый пруд, ставок или озеро превращается в зеленую некрасивую муть. Что же происходит с этими водоемами и что им может помочь сохранить свою экосистему?

То, что губит водную среду

По-научному данное вредное явление называется эвтрофикация. Это слово буквально означает «обильное питание», то есть водоем наполняется азотом и фосфором, что, в свою очередь, провоцирует «цветение» воды и ухудшает ее качество. Такой избыток этих также способствует чрезмерному появлению анаэробных микроорганизмов. Все это ведет к уменьшению кислорода в воде, из-за чего начинается массовая гибель рыбы. Также из-за разросшихся водорослей остальные растения водоемов не получают достаточного количества солнца, вследствие чего истощается флора.

Причины загрязнения

Нередко эвтрофикация - это всего лишь естественный процесс старения озера. На протяжении сотен лет на дно постоянно оседает ил, от чего чаша перестает быть глубоководной. Поэтому некогда чистый пруд превращается в застоявшиеся мутные воды, непригодные для обитания рыб. Также есть такое понятие, как комбинированная эвтрофикация. В этом случае ходу «запустения» способствуют многие факторы, такие как опавшие листья, поваленные деревья, мусор прохожих и туристов. Но это не единственные источники загрязнения водоемов. Многие воды страдают исключительно из-за деятельности людей. Эти застоявшиеся процессы природа «растягивала» на тысячи лет, но люди смогли их ускорить и испортить всего за несколько десятилетий. Виной тому являются обильные выбросы аммиака и

Последствия

Причины эвтрофикации водоемов, о которых упоминалось, ведут к тому, что в водной среде начинают интенсивно появляться биогены. Они способствуют возникновению следующих процесов:

1. Живые организмы в воде начинают отмирать и падать на дно. Из-за ощутимого разложения на глубине практически исчезает кислород. Из-за этого остальная часть рыбы также гибнет, что запускает новую цепочку, она разлагается, кислород исчезает и усиливается эвтрофикация. Это, в свою очередь, запускает почти
2. Вода становится темной из-за появления огромного числа планктона. По этой причине свет не способен пробиться до дна, вследствие чего на глубине исчезают полезные растения водоемов. Без подводной флоры не может образовываться кислород.
3. В летний период из-за биогенов ситуация усложняется, поскольку холодные воды, протекающие на дне, и горячие сверху не могут смешаться, поэтому эвтрофикация водоемов усиливается.
4. С наступлением вечера большое количество планктона начинает поглощать остатки кислорода, к утру истощая водоем, рыба остается без воздуха. Это влечет ее гибель.
5. Если водоем служил источником воды для населения, со временем он может стать непригодным. Такое случается из-за того, что анаэробные процессы способствуют появлению в воде ядовитых элементов, таких как метан и сероводород.

Признаки загрязнения

Эвтрофикация водоемов определяется по внешним характеристикам. Жидкость источает характерный «тяжелый» аромат, а на ее поверхности появляется налет. Также можно заметить обильное появление тины, «островки» водорослей с ряской. Эта зелень окрашивает воду в соответствующий оттенок. На дне появляется густая, вязкая и неприятная масса из органических отложений. Если оставить этот процесс на самотек, пруд вскоре измельчает и станет болотом.

Морская среда и азот

К сожалению, некоторые моря также подвержены губительному воздействию. В основном в эти воды азот попадает из близлежащих земель, на которых он оседает. смывают с почвы этот элемент и уносят в море. В этих местностях обычно преобладает теплый климат, а это провоцирует скорейшее разложение органических продуктов.

Способность к восстановлению

Известно, что эвтрофикация - это не безвозвратный процесс. Он способен остановиться, и постепенно водоем восстанавливает свою изначальную экосистему. Это касается не только тех случаев, когда процесс запустения еще в самом начале. Даже при длительном «заражении» водоемы способны самостоятельно «излечиться». Но для этого есть важное условие. Экосистема возобновляется, если утечка азота устраняется или максимально снижается. Бывали случаи восстановления, когда водоем очень долго напитывался азотом. При удалении этого источника в почве все равно оставалось большое количество накопленного вещества. Но растительность служила словно непроницаемым ковром, который не давал пагубно влиять на водную экосистему. Озеро действительно восстанавливалось. К сожалению вблизи рек и водоемов начиналась или разработка карьеров, и этот «защитный» слой, который защищал жидкость от азота, нарушался, и процесс эвтрофикации возобновлялся.

Как очистить водоемы?

Если пруд, ставок или озеро имеет небольшие размеры, в него можно установить специальный фильтр. Интересно то, что в прошлые годы люди высыпали на загрязненное дно древесный уголь, который является своеобразным фильтром. Такой метод отчасти был успешным. Также создан биологический способ. В этом случае в воду добавляются специальные микроорганизмы, которые «поедают» лишний азот и фосфор. Но для этого метода стоит провести лабораторный анализ воды, чтобы точно знать, какие бактерии окажутся полезными. Третий вариант - это воспользоваться химией, которая позволяет привести в норму кислотно-щелочной баланс. И последний, самый дорогостоящий способ - это установить прибор, который наполняет водное пространство ультрафиолетовыми лучами. Они способствуют тому, что вредные микроорганизмы теряют способность к делению и постепенно вымирают.

Антропогенное изменение состава воды в водоёме - это увеличение нагрузки водоёма растворенными химическими и взвешенными веществами. Среди них преобладают чаще всего минеральные биогенные вещества, но нередко попадают и вещества токсичные для водных организмов, поэтому химическую нагрузку называют

загрязнением водоёма, изменяющим в нем качество воды. В восстановлении природного качества воды в водоёмах участвует ансамбль взаимосвязанных физических, физико-химических, биологических и гидрологических процессов. Наряду с тремя важнейшими процессами (см. раздел 12.1) в нем участвуют и многие другие упоминавшиеся процессы. Их подразделяют на две группы - процессы, изменяющие концентрацию загрязняющих веществ, и процессы, уменьшающие массу загрязняющего вещества в воде и приводящие ее к самоочищению (рис. 12.12).

Рис. 12.12.

Процесс смешения атмосферных и речных вод формирует в водоёме его основную водную массу (ОВМ) с равномерным распределением химических веществ и наиболее мелких фракций взвеси, обеспечивая тем самым однородность абиотических факторов развития планктонных организмов. На участках водоёмов, в которые производится сброс сточных вод, процесс смешения особенно важен, поскольку снижает их токсическое действие на водные организмы. Немаловажно для них и смешение талой, насыщенной кислородом воды, образующейся при таянии снежно-ледяного покрова, с верхним слоем зимних вод водоёма.

В это время начинается ранневесенняя вспышка развития диатомового наннопланктона , олигокарбофильных форм бактерио- планктона, а за ними - зоопланктона. Большая их численность обеспечивает усиление биоседиментации и самоочищения водной толщи от приносимых в половодье загрязняющих веществ.

Концентрирование растворенных веществ в поверхностном микрослое воды происходит вследствие испарения с открытой водной поверхности и при льдообразовании зимой. Оно способствует развитию микроконвекции , которая благоприятна для продукциейно- деструкционных процессов в трофогенном слое. Она регулирует в нем равномерность насыщения воды биогенными веществами и кислородом вокруг использующих их организмов фито-, зоо- и бакте- риопланктона.

Концентрирование в водных организмах техногенных веществ (ионы тяжелых металлов, радиоактивные вещества и пр.) при поедании одних гидробионтов другими, более высокого уровня трофической пирамиды, - один из главных механизмов изъятия ядовитых веществ из водоёма. С одной стороны, этот процесс создаёт опасность пищевых отравлений при чрезмерном накоплении таких веществ в вылавливаемой рыбе. Но, с другой стороны, гораздо важнее то, что биоконцентрированием и биоседиментацией обеспечивается захоронение основной массы этих веществ в донные отложения.

Фотосинтез и сорбция растворенных веществ на минеральной и органической взвеси снижают их концентрацию в воде, преобразуя во взвешенное ОВ, органоминеральные комплексы и обогащенную ими аллохтонную и абразионную минеральную взвесь. Эти процессы служат первым, подготовительным этапом самоочищения водной экосистемы седиментацией от избыточных количеств биогенных элементов и ядовитых веществ, а фотосинтез, кроме того, пополняет запас растворенного 0 2 , необходимого для разложения органических загрязняющих веществ. Образование гидрооксида железа в слоях воды с высоким содержанием 0 2 и сорбция на нем фосфорсодержащих соединений, а затем их соосаждение могут приводить к понижению концентрации фосфора в воде на 5-10 % и достигать 30-40 % в периоды максимального накопления железа в гиполимнионе 1 . На Братском водохранилище" медь выводится из его водной массы гли-

нистыми минералами, гидроокисью железа и марганца, другие тяжелые металлы связываются растворенными органическими соединениями в комплексы, что обеспечивает детоксикацию воды.

Трансформация гумусовых веществ, определяющих природную цветность воды, происходит вследствие коагуляции и соосаждения коллоидов с мелкой взвесью и окисным железом, а также фотохимического и биохимического окисления (Даценко, 2007). Скорость этого процесса минимальна в феврале, когда в водоёме наименьшая концентрация взвеси. Обесцвечивание достигает 30 % и более в «фазу чистой воды» (рис. 12.13 л), благодаря седиментации и биоседиментации мелких фракций взвеси, поглощения солнечной радиации (см. раздел 7.1).

Рис. 12.13. Снижение среднемесячных значений цветности воды в Учинском водохранилище («) и среднегодовых значений в зависимости от годового водообмена, Кв, год -1 , (б) (по: Даценко, 2007)

Чем продолжительнее воздействие этих процессов, тем больше обесцвечивание воды в годы с наиболее замедленным водообменом (рис. 12.13 б).

Самоочищение загрязнённых вод в водных объектах происходит в двух зонах . У места выпуска сточных вод образуется зона токсикации биоценоза, где одни виды гидробионтов гибнут, а другие (сапрофиты) бурно развиваются, разлагая антропогенные органические вещества, снижая их токсичность. На это расходуется содержащийся в воде кислород. Здесь ещё более ухудшаются органолептические характеристики - вкус, запах, нередко - цвет воды, но одновременно она обогащается СО2, нитратами, фосфатами.

На периферии этой зоны, в которой происходит первичная природная переработка даже очищенных на станциях аэрации сточных вод, образуется более обширная зона эвтрофикации биоценоза В ней, используя возникшие биогенные вещества, бурно развиваются организмы фито-, зоо- и бактериопланктона. Рост их биомассы увеличивает мутность воды, но при этом вода очень интенсивно насыщается фотосинтетическим кислородом. Усиливается соосаждение фосфатов, тяжелых металлов, нефтепродуктов с биогенными взвесями (пеллета- ми). Аэробными бактериями завершается окисление антропогенных органических веществ, что восстанавливает природные органолептические свойства воды. В результате этих процессов самоочищения водной экосистемы на внешней периферии зоны эвтрофикации состав и концентрация химических веществ, биомасса и состав гидробионтов становятся подобными фоновому экологическому состоянию водной массы рек, водохранилищ, озёр или иного водоприемника.

Под ледяным покровом на замерзающих зимой локально загрязняемых водных объектах восстановление нормального функционирования водной экосистемы сильно замедляется из-за недостатка света для фотосинтеза водных растений. Поэтому зона токси- кации расширяется, превращаясь в обширную зону замора, где из-за дефицита кислорода гибнут рыбы и другие водные организмы. Самоочищение водоёмов путем окисления веществ, осевших на дно, продолжается в донных отложениях до тех пор, пока расход кислорода в этом процессе не исчерпает его запас в придонном слое воды.

Вторичное загрязнение - это вынос в водную толщу со дна растворенных биогенных соединений азота, фосфора, закисного железа, СО2, сероводорода, метана и других продуктов бактериального разложения преимущественно детрита, десорбции соосажденных со взвесью веществ вследствие возникновения при дефиците 0 2 в ги- полимнионс и илах восстановительных условий. Нередко ко вторичному загрязнению относят и ресуспензию взвешенных веществ на мелководьях в шторм, поскольку этот процесс увеличивает концентрацию веществ в водной массе водоёма.

Негативная роль этих двух процессов в ухудшении качества воды невелика, локальна и многократно меньше, чем первичное, антропогенное их загрязнение. Одна из причин малой роли вторичного загрязнения воды в водохранилищах - в целом благополучный их кислородный режим, так как выделяющиеся в воду продукты распада органических веществ окисляются в аэробных условиях. Вторая причина малой вероятности вторичного загрязнения - чередование синоптически обусловленных состояний водной толщи - плотностной стратификации в штилевую и солнечную погоду и штормового и/или конвективного вертикального перемешивания толщи воды в холодную и пасмурную погоду. Нередки случаи, когда эти процессы поочередно стимулируют самоочищение воды в водоёмах.

Антропогенное эвтрофирование. Эвтрофирование 1 - явление накопления органического вещества в воде водоёма. В ГОСТе 17.1.1.01-77: «Эвтрофированием называется повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления биогенных элементов под действием антропогенных или естественных факторов». Главным естественным фактором служит аккумуляция взвешенных веществ на дне водоёма и его постепенное заиление аллохтонными и автохтонными минеральными и органическими веществами. Скорость заиления озёр изменяется из-за колебаний климата и стока веществ с их водосборов, и может ускоряться и замедляться вертикальными движениями литосферы в течение длительных гидроклиматических эпох и геологических периодов.

Антропогенное эвтрофирование (эвтрофикация ) - явление, вызванное увеличением потоков биогенных веществ в гидрографической сети водосборов вследствие роста населения и его хозяйственной деятельности. Оно обнаружено в начале XX века в Центральной Европе и стало повсеместным. На сессии ЮНЕП" в 1984 г. эвтрофикация водоёмов, рек и прибрежных участков морей поставлена на первое место по степени опасности глобального антропогенного воздействия на окружающую среду. Главная опасность эвтрофикации в том, что это явление труднообратимо (Даценко, 2007). Оно изменяет пастбищный тип круговорота веществ на детритный, а вслед за этим упрощает биотическую структуру экосистемы, сокращая число видов водных организмов. В отличие от естественного, антропогенное эвтрофирование убыстряется из-за нарастающей массы веществ, участвующих в большом и малом биохимических ее круговоротах, и вследствие возрастающей внутренней нагрузке биогенными веществами.

Состав взаимообусловленных процессов - признаки эвтрофи- рования:

• рост фосфорной нагрузки на водную экосистему (ортофосфаты - ведущий компонент минерального питания водных растений, фитопланктона, так как при недостатке азота нитратов более десятка видов синезеленых водорослей способны использовать растворенный в воде N 2) (Кузнецов, 1970);
• увеличение годовой продукции органического вещества до величины его деструкции или даже до ППв >Д, вспышки продолжительного «цветения» синезелёных и динофитовых водорослей, что ведет к накоплению в водной экосистеме ежегодно всё большего количества органических веществ;
• сильное пересыщение воды кислородом в эпилимнионе и его дефицит в гиполимнионе;
• зарастание литорали погруженными и воздушно-водными растениями, появление среди них покрова из плавающей ряски, а на поверхности - донных отложений вне пояса макрофитов - водорослевых матов (плотного слоя отмирающего фитопланктона) из сине- зеленых и динофитовых водорослей;
• сокращение видового разнообразия планктона и бентоса, исчезновение ценных пород рыб (для них неблагоприятно снижение концентрации 0 2 ниже 6 мг/л) - явные признаки деградации биотической структуры водной экосистемы;
• ухудшение органолептических показателей качества воды, из-за чего она становится непригодной для водоснабжения и рекреации, утрачивается рекреационная привлекательность водоёмов, рек и морских пляжей.

В результате эвтрофикации водоёмов уменьшается толщина трофогенного слоя из-за снижения его прозрачности. А при отмирании сетных (некормовых) видов водорослей в афотической толще микробное их разложение истощает растворённый в воде СЬ. Из-за этого в трофолитической толще водоёма и в его илах деструкция детрита происходит анаэробными микроорганизмами с выделением озёрных газов и органических соединений, придающих воде сильные и неприятные запахи, вкус и окраску. Ускоряется накопление в илах недоразложившихся автохтонных ОВ - источника вторичного загрязнения водной толщи при её конвективно-динамическом перемешивании от поверхности до дна.

Для ограничения эвтрофирования предлагают затенять рекреационные пруды, периодически очищать их от ила, аэрировать гипо- лимнион сжатым воздухом. Для крупных водоемов наиболее радикальное средство - прекращение сброса загрязняющих веществ.

Не будь водохранилищ, техногенные тяжелые металлы в биологически доступной форме частично осаждались бы в многоводные половодья на волжской пойме, включались затем в наземный биохимический цикл микроэлементов с прогрессирующим их накоплением в луговых травах, молоке и мясе скота. Другая часть их стока в меженные периоды поступала бы в волжскую дельту и на мелководное устьевое взморье реки с концентрацией, превышающей ПДК в летнюю и зимнюю межень. В незарегулированной Волге при сё современной химической нагрузке заход осетровых рыб на нерест прекратился бы. Вполне вероятно, что и сама дельта утратила бы рыбохозяйственное значение крупнейшего в мире ареала нагула осетровых рыб вследствие токсикоза и прогрессирующего эвтрофи- рования водных объектов дельтовой области.

Принципы экологической реконструкции водохранилищ. С целью регулирования биологической продуктивности, интенсификации самоочищения воды и предотвращения гипертрофии водохранилищ разработаны принципы управления внутренним водообменом водохранилищ (Эдельштейн, 1998). Для этого требуется осуществить экологическую реконструкцию уже существующих водохранилищ, превращая (при необходимости) водоемы глубокого сезонного и многолетнего регулирования стока в пол и секционные водохранилища .

Для эффективного управления внутренним водообменом определяется оптимальное число водоохранных секций в пределах акватерритории водохранилища. Намечается положение межсекционных дамб, отделяющих их от глубоководной главной секции, В этой секции необходимо сохранить наилучшее качество воды при мезотроф- но-эвтрофном статусе и «пастбищном» типе круговорота биогенных и органических веществ.

В многолопастных водохранилищах водоохранными секциями могут стать заливы в устьях несудоходных притоков. При организации полисскционного водоёма следует предусмотреть:

I - неизменность внешнего водообмена и утвержденного диспетчерского графика, гарантирующего проектный режим использования водных ресурсов;

II - локализацию наибольшей части внешней химической нагрузки и притока наносов в водоохранных секциях, в которых уровень воды поддерживается у НПУ в течение всего вегетационного периода (рис. 12.14) для наиболее полной утилизации биоценозом мелководий поглощаемой водой солнечной энергии на процессы самоочищения воды и захоронения загрязняющих веществ;

Рис. 12.14. Уровень воды в полисек- ционном морфологически простом водохранилище многолетнего регулирования стока: а - весной по окончании половодья; б осенью в конце вегетационного периода; в - зимой;

1 - уровень в многоводное и 2 - в маловодное половодье; 3 - межсекционная дамба; 4 - главная секция; 5 - водоохранная секция; 6 - гидроузел.

III - сработку воды из водоохранных секций в предзимний период (при надобности) в главную для пополнения в ней водных ресурсов. Весной речными водами (наиболее мутными и загрязнёнными на подъёме половодья) в первую очередь заполнять эти секции. После этого замедленным в этих секциях транзитным потоком воды наполняется главная секция. При аварийных ситуациях водоохранные секции могут быть подготовлены досрочной сработкой к приёму особенно загрязнённых вод для предотвращения их поступления в главную секцию. Летом в штилевые дни, когда водоросли концентрируются у поверхности воды, вода сбрасывается в главную секцию через придонные водоводы, а при взмучивании илов в водоохранных секциях и поступлении в них паводковых вод сброс воды производится через водосливы. Стабильный уровень в водоохранных секциях оптимален для развития макрофитов- антагонистов сетного фитопланктона, вызывающего «цветение» водохранилищ. При необходимости предзимнего опорожнения водоохранных секций улучшатся условия зимовки макрофитов. Оголившиеся при быстрой сработке воды участки дна покроются снегом. Благодаря низкой теплопроводности снежного покрова не будут вымерзать корневища макрофитов, а весной выдираться льдом из дна при наполнении секций водой.

При реализации проектов реконструкции решается проблема хозяйственного использования осушаемых мелководий путем превращения водоохранных секций в рыбоводные хозяйства или охот- ничье-рыболовные угодья, зарастающие макрофитами, а затем при их ускоряющемся заилении - в сельскохозяйственные польдеры. В главной секции расширяются песчаные пляжи при летней сработке, способствующие не только повышению рекреационной привлекательности водохранилища, но и очищению воды псаммоном. Его роль в минерализации сетного фитопланктона возрастает в 4-5 раз в жаркую и штилевую погоду, когда развитие синезелёных и динофи- товых водорослей достигает «цветения».

Регулирование водообмена между секциями через поверхностные и придонные водопропускные отверстия позволяет обеспечить миграции туводных рыб на нерест в водоохранные секции, нагул там молоди рыб и предзимний их скат в главную секцию на зимовку, стимулированный ускоренной сработкой воды из водоохранных секций. Это повысит рыбопродуктивность водохранилищ и увеличит улов рыб старших возрастов в миграционное время. Зимой придонный слой главной секции аэрируется плотностным течением 1 . Летом при закрытых донных отверстиях межсекционных дамб резко сокращается фосфорная нагрузка на трофолитический район .

В неизбежно постепенно стареющих из-за заиления водохранилищах их площадь после реконструкции будет сокращаться быстрее, чем их объём, поскольку водоохранные секции заилятся в первую очередь. Замедлится заиление главной секции. Следовательно, будет возрастать средняя глубина реконструированного водоёма и уменьшаться потеря воды на испарение, продлится время его существования, в чем заинтересованы все отрасли водного хозяйства, использующие его водные, биологические и рекреационные ресурсы.

Контрольные вопросы:

• 1. Какие основные процессы осуществляют внутриводоёмную трансформацию энергии и веществ?
• 2. Что называется первичной продукцией и деструкцией веществ в водоёмах, биогенными веществами?
• 3. Какие процессы участвуют в газообмене водоёма с атмосферой, от каких факторов зависит интенсивность этих процессов?
• 4. Почему при интенсивном фотосинтезе водорослей выделяется кислород, увеличивается щелочность воды и происходит формирование хемогенного кальцита?
• 5. Какова роль аэробных, анаэробных и железобактерий в трансформации веществ в воде и донных илах?
• 6. На какие группы делят водные организмы по месту их обитания в водоёмах?
• 7. Какие водные организмы - автотрофы, гетеротрофы, консументы, редуценты?
• 8. Что такое трофическая пирамида, трофические уровни, бактериальная петля, пастбищный и дстритный трофические циклы?
• 9. Каков принцип скляночного метода определения первичной продукции (валовой и чистой) и деструкции в водном объекте?
• 10. Какие органические вещества считают стойкими, лабильными, каков генезис растворенных и взвешенных ОВ?
• 11. В чем проявляется различие водоёмов четырёх основных типов трофического состояния?
• 12. Каковы различия продуктивности водоёмов арктических, умеренных и внутритропических широт?
• 13. Какими процессами начинается и заканчивается вегетационный период в водоёмах арктических и умеренных широт?
• 14. В чём причина и различия весеннего и летнего «цветения» эв- трофных водоёмов?
• 15. Почему наступает «фаза чистой воды» в начале лета в биологически продуктивных водоёмах?
• 16. Какие процессы участвуют в формировании большого и малого круговорота веществ в димиктичсских и мономиктических водоёмах?
• 17. В чем различие трофогенного и трофолитического слоёв в водоеме? Что такое «компенсационная точка, и каково изменение её глубины в течение суток и при различной погоде?
• 18. Что такое кислородный гистерезис? Ортоградная и клиноград- ная стратификация растворенного кислорода? В водоёмах каких трофических типов они наблюдаются?
• 19. Какими процессами различаются две стадии трофического состояния долинных водохранилищ? В чем различие в них трофогенного и трофолитического районов?
• 20. Какие внутриводоемные процессы изменяют концентрацию веществ в воде водоёмов и какие ведут к сё загрязнению и самоочищению?
• 21. Какие процессы способствуют самоочищению воды в очаге ее загрязнения в зонах токсикации и эвтрофикации?
• 22. От каких факторов зависит удержание веществ в водоёмах? Почему в водохранилищах коэффициент удержания веществ больше, чем в озёрах?
• 23. Чем отличается природное эвтрофирование водоёмов от их эвтрофикации?
• 24. Какими мероприятиями возможно деэвтрофировать пруд, озеро, водохран ил и ще?

ЮНЕП (UNEP - United Nations Environment Program) - Программа ООН по окружающей среде (с 1972 г.).

Эвтрофикацией называется процесс ухудшения качества воды из-за избыточного поступления в водоем так называемых «биогенных элементов», в первую очередь соединений азота и фосфора. Эвтрофикация - нормальный природный процесс, связанный с постоянным смывом в водоемы биогенных элементов с территории водосборного бассейна, может быть результатом как естественного старения водоема Однако в последнее время на территориях с высокой плотностью населения или с интенсивно ведущимся сельским хозяйством интенсивность этого процесса увеличилась многократно из-за сброса в водоемы коммунально-бытовых стоков, стоков с животноводческих ферм и предприятий пищевой промышленности, а также из-за смыва избыточно внесенных удобрений с полей. Механизм воздействия эвтрофикации на экосистемы водоемов следующий.

1. Повышение содержания биогенных элементов в верхних горизонтах воды вызывает бурное развитие растений в этой зоне (в первую очередь фитопланктона, а также водорослей-обрастателей) и увеличение численности питающегося фитопланктоном зоопланктона. В результате прозрачность воды редко снижается, глубина проникновения солнечных лучей уменьшается, и это ведет к гибели донных растений от недостатка света. После отмирания донных водных растений наступает черед гибели прочих организмов, которым эти растения создают места обитания или для которых они являются вышерасположенным звеном пищевой цепи.

2. Сильно размножившиеся в верхних горизонтах воды растения (особенно водоросли) имеют намного большую суммарную поверхность тела и биомассу. В ночные часы фотосинтез в этих растениях не идет, тогда как процесс дыхания продолжается. В результате в предутренние часы теплых дней кислород в верхних горизонтах воды оказывается практически исчерпанным, и наблюдается гибель обитающих в этих горизонтах и требовательных к содержанию кислорода организмов (происходит так называемый «летний замор»).

3. Отмершие организмы рано или поздно опускаются на дно водоема, где происходит их разложение. Однако, как мы отметили в пункте 1, донная растительность из-за эвтрофикации погибает, и производство кислорода здесь практически отсутствует. Если же учесть, что общая продукция водоема при эвтрофикации увеличивается (см. пункт 2), между производством и потреблением кислорода в придонных горизонтах наблюдается дисбаланс, кислород здесь стремительно расходуется, и все это ведет к гибели требовательной к кислороду донной и придонной фауны. Аналогичное явление, наблюдающееся во второй половине зимы в замкнутых мелководных водоемах, называется «зимним замором».

4. В донном грунте, лишенном кислорода, идет анаэробный распад отмерших организмов с образованием таких сильных ядов, как фенолы и сероводород, и столь мощного «парникового газа» (по своему эффекту в этом плане превосходящего углекислый газ в 120 раз), как метан. В результате процесс эвтрофикации уничтожает большую часть видов флоры и фауны водоема, практически полностью разрушая или очень сильно трансформируя его экосистемы, и сильно ухудшает санитарно-гигиенические качества его воды, вплоть до ее полной непригодности для купания и питьевого водоснабжения.

5 .Основные антропогенные источники фосфора и азота: необработанные сточные воды (в особенности из животноводческих комплексов) и смыв удобрений с полей. Во многих странах запрещено использование ортофосфата натрия в стиральных порошках для уменьшения эвтрофикации водоемов.

· На загрязнение могут указывать такие признаки, как мёртвая рыба, но есть и более сложные методы его обнаружения.

· Загрязнение пресной воды измеряется в показателях биохимической потребности в кислороде (БПК) - т. е. сколько кислорода поглощает загрязнитель из воды. Этот показатель позволяет оценить степень кислородного голодания водных организмов. В то время как норма БПК для рек Европы равна 5 мг/л, в неочищенных бытовых стоках этот показатель достигает 350 мг/л.

· Сложившаяся в последние 20 лет ситуация вызывает тревогу, так как значительная часть водоёмов покрылась зеленью и стала токсичной ввиду их загрязнения. Пресная вода превращается в рассадник потенциально опасных видов бактерий, простейших и грибов. Такие бактерии, как сальмонелла и листерия, а также простейшие - например, криптоспоридия - не менее опасны для здоровья человека, чем холера в Европе в XIX веке.

· Водоросли на поверхности воды действуют как густой лесной полог, не пропуская солнечный свет. Это губительно сказывается на производящих кислород водорослях, от которых зависит жизнь водных беспозвоночных и позвоночных. К тому же определённые виды сине-зелёных водорослей выделяют ядовитые вещества, поражающие рыб и другие водные организмы. В результате многие виды отдыха на воде в летние месяцы запрещены в связи с разрастанием и токсичностью водорослей. Причиной цветения последних в озёрах и водоёмах может также быть вырубка лесов и удобрение лесной почвы - в обоих случаях в воду попадают питательные вещества.

· Кислотные дожди вызвали ряд крупных экологических катастроф в Канаде, США и Северо-Западной Европе. Вода в 16000 из 85 000 озёр Швеции окислилась, а в 5000 из них полностью исчезла рыба. Начиная с 1976 г., в воду 4000 озёр добавляют известь для нейтрализации кислоты и восстановления химического баланса. К этим же мерам прибегают Шотландия и Норвегия, где по аналогичной причине рыбные запасы сократились на 40%. На востоке США ежегодный ущерб в связи с потерей форели, вызванной окислением водоёмов спортивного рыболовства, составляет 1 млрд. долларов. Однако за известкование озёр расплачиваются прибрежные сообщества. Так, избыток кальция привёл к гибели 90% растущего поблизости торфяного мха, кукушкиного льна и ягеля. Значительная часть кислотных дождей приходит в Скандинавию с запада, где промышленность Англии производит около 3,7 млн. т сернистого газа в год.

· Как правило, загрязнение водоёмов приводит к гибели живой природы, в первую очередь рыб. Но возможна быстрая повторная колонизация и восстановление популяций, особенно с помощью человека. Некоторые беспозвоночные переселяются на поражённые участки из находящихся выше по течению мест; другие перелетают сюда за считанные часы. Одни организмы (такие как речные блюдечки, чьи жабры забиваются илом) чувствительны к нарушению экологического баланса, а другим видам (включая подёнок) нипочём довольно высокие уровни загрязнения. Трубчатые черви поглощают бактерии и личинок разных видов звонцов, а пиявки (среди них Helobdella stagnalis) легко переносят эвтрофикацию и низкое содержание кислорода.

Вопрос 6 охрана рек

Водоохранная зона представляет собой территорию, примыкающую к акваториям рек, озер, водохранилищ и других поверхностных водных объектов, на которой устанавливается специальный режим хозяйственной или иных видов деятельности. В пределах ее выделяется прибрежная защитная полоса с более строгим охранительным режимом, на которой вводятся дополнительные ограничения природопользования. Установление водоохранных зон направлено на обеспечение предотвращения загрязнения, засорения, заиления и истощения водных объектов, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира водоемов.

Минимальная ширина водоохранных зон для озер и водохранилищ принимается при площади акватории до 2 кв. км - 300 м, от 2 кв. км и более - 500 м.

Положением в пределах водоохранных зон запрещено:

· - проведение авиационно - химических работ;

· - применение химических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками;

· - использование навозных стоков для удобрения почв;

· - размещение складов ядохимикатов, минеральных удобрений и горюче - смазочных материалов; площадок для заправки аппаратуры ядохимикатами, животноводческих комплексов и ферм, мест складирования и захоронения промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, кладбищ и скотомогильников, накопителей сточных вод;

· - складирование навоза и мусора;

· - заправка топливом, мойка и ремонт автомобилей и других машин и механизмов;

· - размещение дачных и садово - огородных участков при ширине водоохранной зоны менее 100 м и крутизне склонов прилегающих территорий более 3 градусов;

· - размещение стоянок транспортных средств, в том числе на территориях дачных и садово - огородных участков;

· - проведение рубок главного пользования;

Минимальная ширина прибрежных защитных полос устанавливается в зависимости от видов угодий и крутизны склонов территорий, прилегающих к водному объекту, и колеблется от 15 до 100 м.

В пределах прибрежных защитных полос дополнительно к указанным ограничениям запрещаются:

Распашка земель;

Применение удобрений;

Складирование отвалов размываемых грунтов;

Выпас и организация летних лагерей скота (кроме использования традиционных мест водопоя),

Установка сезонных стационарных палаточных городков, размещение дачных и садово - огородных участков и выделение участков под индивидуальное строительство;

Движение автомобилей и тракторов, кроме автомобилей специального назначе

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

В реках и других водоемах происходит естественный процесс са­моочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Освобождение сточных вод от загрязнения- сложной производство.

В нем, как и в любом другом производстве, имеются сы­рье - сточные воды и готовая продукция - очищенная вода.

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, физико-химические и биологические. При их совместном приме­нении метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Использование того или иного метода в каж­дом конкретном случае определяется характером загрязнения и сте­пенью вредоносности примесей. ;

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются ме­ханические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками и ситами различных кон­струкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, мас­ло- и смолоуловителями и др. Механическая очистка позволяет вы­делять из бытовых сточных вод до "/з нерастворимых примесей, а из промышленных - более 9/10.

При физико-химическом методе обработки из сточ­ных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорга­нические примеси и разрушаются органические неокисляемые и плохо окисляемые вещества.

Широкое применение находит электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электроли­тическая очистка сточных вод осуществляется в особых сооруже­ниях - электролизерах. Она эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других отраслях про­мышленности. Химической очисткой достигается уменьшение со­держания нерастворимых примесей до 95 %, растворимых - до 25 %.

К физико-химическим методам относят флотацию, экстракцию, адсорбцию, ионный обмен, окисление, эвапорацию и др.

Флотация дает возможность ускорить осветление промышлен­ных сточных вод и удалить из них как взвешенные вещества, так и нефть, нефтепродукты, жиры и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Сущность этого процесса состоит в насыщении стоков воз­духом, к пузырькам которого прилипают частицы твердых веществ, вместе с ними всплывающие на поверхность.

Экстракцией сточные воды освобождаются от органических ве­ществ, которые концентрируются в растворителях (четыреххло­ристый углерод, хлороформ, дибутиловый эфир, бутилизобутилацетат, бензол, хлорбензол, нитробензол и др.).

Адсорбцию применяют при невысоком содержании органичес­ких веществ в сточных водах. В качестве адсорбента используют ак­тивированный уголь и органические, синтетические сорбенты.

Ионообменные способы очистки промышленных сточных вод по­зволяют извлекать и вновь возвращать ценные вещества: цинк, ни­кель, фенолы, детергенты, радиоактивные соединения и др. Для этих целей применяют синтетические ионообменные смолы. При ионо­обменном методе легкие ионы водорода или ионы щелочных метал­лов замещаются на ионы цветных и тяжелых металлов. Он ценен тем, что удаляемое вещество концентрируется, а не разрушается.

Окисление - один из перспективных методов очистки сточных вод. Используют озон, хлор, диоксид хлора, перманганат калия и другие окислители, позволяющие окислять остаточные раство­ренные в воде, устойчивые к биологическому разрушению орга­нические вещества.

При эвапорации сточную воду нагревают до кипения. Насы­щенный водяной пар извлекает из сточных вод примеси. Затем пар пропускают через нагретый поглотитель, в котором примеси задер­живаются.

В случае необходимости применяют доочистку сточных вод, прошедших механическую и биологическую очистку. Поэтому ее считают третьей ступенью очистки. К наиболее распространенным методам доочистки сточных вод относятся фильтрование через пес­чаные фильтры и длительное выдерживание сточных вод в прудах-накопителях.

Следует оберегать от истребления заросли камыша, так как наря­ду с бактериями и водорослями они выполняют роль живых фильт­ров, поглощающих многие загрязняющие вещества, уничтожают своими выделениями болезнетворные бактерии. Густые заросли тростника на площади 1 га поглощают из воды и почвы и аккумули­руют в своих тканях до 5-6 т различных солей, оздоровляя реки и водоемы.

Хорошо очищает сточные воды почва оросительных систем; по­вторное использование очищенных стоков позволяет снизить по­требность в чистой воде, сократив количество сбрасываемых в кана­лизацию сточных вод. Общая площадь оросительных систем в стра­не, использующих сточные воды, 230 тыс. га. Это дает возможность предохранить загрязнение 10 км 3 воды в гол.

В условиях полупустынь сточные воды утилизируют на полях фильтрации, что в безводных районах, где поливная вода особенно ценится, нельзя считать рациональным, так как по ряду ирригаци­онных показателей стоки пригодны для орошения древесных на­саждений различных категорий. Кроме того. концентрация сточ­ных вод в больших объемах значительно ухудшает состояние терри­тории, прилегающей к полям фильтрации. Целесообразно поэтому выращивание древесных насаждений взамен создания полей филь­трации. В этом случае в результате транспирации происходят иде­альная очистка промышленных стоков, увлажнение воздушного бассейна и в целом улучшение микроклимата и санитарного состоя­ния городов.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ульт­развука. озона и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

Большую роль должен сыграть биологический метод очистки сточных вод, основанный на использовании закономер­ностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Имеется несколько типов биологических уст­ройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупно­зернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биохими­ческого окисления. Именно они служат действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод участвуют все орга­низмы, населяющие водоем.

Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Очищаю­щее начало здесь - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются, чему спо­собствуют органические вещества сточных вод и избыток кислоро­да, поступающего в аэротенки с потоком подаваемого воздуха. Бак­терии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические соединения. Ил с хлопьями быстро оседает, от­деляясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, не слипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают ме­ханической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий - химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-хи­мические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и т.д.).

Биологический метод дает хорошие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Его применяют также и для очистки отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производства искусственного волокна.

В комплексе задач охраны вод от загрязнения важное значение имеет их санитарно-гигиеническое состояние. Вода, которая ис­пользуется для питья, должна быть безвредна. Поэтому биоло­гическое, химическое и бактериологическое состояние источников водоснабжения находится под постоянным надзором.

Источники загрязнения водоемов, как уже отмечалось, - в ос­новном промышленные и частично бытовые сточные воды. Масш­табы поступления сточных вод в водоемы возрастают.

качества стока на ряде рек.

Оборотное водоснабжение - это существенный резерв экономии воды и сохранения водоемов в чистоте. Но его сле­дует проводить при одновременном совершенствовании техноло­гических процессов производства, способствующих сокращению вредных стоков.

Спускают сточные воды в водоемы с учетом санитарно-технических требований к качеству воды, регламентированных Прави­лами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. В соответствии с этими Правилами предельно допустимой концен­трацией (ПДК) примесей в воде считается такая, при которой пол­ностью исключается вредное действие ее на организм человека, не изменяются запах, вкус и цвет воды. Эти требования различны в за­висимости от вида водопользования. Предельно допустимые кон­центрации вредных веществ для водоемов питьевого назначения во много раз меньше, чем для водоемов, предназначенных для купа­ния, отдыха и промышленных целей.

Особое внимание уделяется источникам питьевого водоснаб­жения. Действующий в РБ государственный стандарт обес­печивает высокое качество питьевой воды. Она должна полностью отвечать нормам ПДК, не содержать болезнетворных организмов, пленок, минеральных масел. Питьевую воду обязательно следует очищать на водопроводных станциях.

Контроль за охраной водных ресурсов от загрязнения осу­ществляют несколько государственных органов. Они ведут государственный межведомственный контроль за использованием и охраной водных ресурсов от загрязнения и ис­тощения. Взяты на учет основные промышленные, сельскохозяй­ственные и коммунальные предприятия, сбрасывающие в водоемы десятки миллионов кубических метров отработанных сточных вод в сутки. На контролируемых объектах систематически проверяется выполнение водоохранных мероприятий, анализируется состав сточных вод и разрабатываются мероприятия для улучшения рабо­ты действующих очистных сооружений.

Органы санитарно-эпидемиологической службы осуществляют контроль за сохранением чистоты вод, используемых в качестве источников питьевого водоснабжения, и водоемов, служащих объектами куль­турно-бытового пользования.

В комплексной охране водных ресурсов важное значение придается экономии чистой воды. В этих целях сокращают нормы по­требления ее на технологические процессы, внедряют оборотное водоснабжение, ведут борьбу с утечкой, водяное охлаждение заме­няют воздушным и т.д. Большое внимание обращают на сбереже­ние растительности, водоохранное значение которой велико.

Вода - один из факторов урожая. В условиях орошаемого земле­делия необходимо направить все средства на ее экономию, сохра­нять в чистоте реки и водоемы. Следует добиваться повышения ко­эффициента полезного действия оросительных систем, вести борь­бу с фильтрацией и другими потерями влаги. Важные резервы эко­номии оросительной воды - дальнейшее повышение урожайности сельскохозяйственных культур, снижение расхода воды на единицу растительной массы, механизация поливов.

Для сбережения воды на неорошаемых землях особо важное зна­чение имеет высокая агротехника. Зяблевая обработка почвы и агролесомелиоративные меры способствуют накоплению влаги. Эту особенность водохозяйственного баланса неорошаемых земель при планировании использования и охраны водных ресурсов, к сожале­нию, часто не учитывают. Между тем повышение продуктивности богарного земледелия связано с увеличением расхода воды и с уменьшением речного стока поверхностного происхождения.

С каждым годом расширяются площади оросительных систем, использующих сточные воды (ОСВ), - специализированные ме­лиоративные системы для приема предварительно очищенных сточных вод в целях использования их для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий, а также доочистки в естественных условиях.

Влияние сточных вод на природные комплексы изучено недо­статочно. Основная цель проводимых исследований - установле­ние воздействия этих стоков на почвенный покров, природные воды, атмосферу, изменение качества сельскохозяйственной про­дукции, здоровье людей и животных.

Большинство исследователей считают, что решающий фактор, исключающий или ослабляющий отрицательное влияние сточных вод на окружающую среду, - режим орошения. Обеспечение мак­симальной эффективности земледельческих полей орошения (ЗПО) как водоохранного и мелиоративного мероприятия (наличие оросительной сети, дренажа, буферных площадок, лесных насажде­ний и т.д.) во многом зависит от культуры их эксплуатации и степе­ни благоустройства.

В условиях крайне ограниченных водных ресурсов аридной зоны использование хозяйственно-бытовых сточных вод (СВ) городов для полевого кормопроизводства на легких почвах ЗПО позволяет одновременно решать комплекс актуальных задач: развитие кормо­вой базы пригородного животноводства, санитарно-гигиенический и экологический аспекты, рациональное использование воды.

При определенных условиях применение высоких оросительных норм сточных вод сопровождается образованием под ЗПО оп­ресненного «бугра растекания» грунтовых вод и может вызвать вто­ричное засоление почв. Поэтому необходимость строительства дре­нажной системы определяется конкретной гидрогеологической об­становкой (глубина верховодки, сложение водовмещаюших пород, условия оттока грунтовых вод и т.д.). Дренажные воды направляют для повторного использования на ЗПО.

Отдельные категории сточных вод, отличающиеся сложностью химического состава, присутствием ряда токсичных веществ, не ис­пользуют для орошения сельскохозяйственных культур. Так, хими­чески загрязненные сточные воды Волжского химкомбината после прохождения систем механической и биологической очистки на­правляют на естественное испарение, что потребовало отведения под испаритель около 5000 га ценных сельскохозяйственных зе­мель. Накопление же больших объемов химически загрязненных вод представляет серьезную опасность для окружающей среды.

Такие категории сточных вод целесообразно применять для оро­шения древесных насаждений. Присутствие в этих водах ос­таточных веществ, которые обладают кумулятивными и канцеро­генными свойствами, в данном случае не имеет значения, ука­занные посадки не предназначены для пищевых и кормовых целей.

Самый надежный и экономически выгодный метод утилизации осадков - использование ОСВ в качестве удобрения сель­скохозяйственных культур при том условии, что необходимо ис­ключить возможность загрязнения почв.

Для сохранения почвенного плодородия объемы внесения тра­диционных видов органических удобрений недостаточны. Их де­фицит особенно велик в пригородных хозяйствах. По мнению боль­шинства специалистов, сельскохозяйственное использование отхо­дов - один из способов, который позволит решить ряд проблем: пре­дотвратить загрязнение биосферы; ликвидировать угрозу дефицита пресной воды; увеличить производство и применение органических удобрений, превратить очистные сооружения и мусороперерабатывающие заводы в самоокупаемые рентабельные предприятия.

Технология утилизации осадков на ОСВ заключается в следу­ющем. Осадок сбраживается в метантенках при температуре 50 "С, затем его подсушивают на иловых картах. При таком технологичес­ком процессе уменьшается содержание воды в осадке, упрощается его перевозка и практически уничтожаются все гельминты, благо­даря чему в санитарно-гигиеническом отношении осадок не пред­ставляет опасности при его применении в качестве удобрения. Под­сушенный на иловых картах осадок складируют в бурты, он имеет влажность до 50 %, темный или темно-серый цвет, специфический запах. После соответствующих анализов на наличие солей тяжелых металлов его можно использовать как удобрение. По содержанию азота, фосфора оно превосходит навоз, но уступает ему по содержа­нию калия. Зарубежный опыт свидетельствует, что 70-80 % осадков сточных вод идет на удобрения, при этом получают повышенные урожаи.

По данным полевых опытов, при внесении ОСВ в почву в дозе 40-60 т/га прибавка урожайности яровой пшеницы на вы­щелоченном черноземе составляет от 27,7 до 48,6 %. Результаты трехлетних вегетационных опытов с кукурузой, картофелем, то­матом, суданской травой показывают, что в вариантах с исполь­зованием чистых осадков и их смесей с почвой биомасса культур в 2-3 раза выше, чем на контроле. Результаты химического анализа сельскохозяйственных культур, выращенных на чистом осадке, свидетельствуют, что концентрация солей тяжелых металлов в них не превышает предельно допустимых норм и показателей на конт­роле.

Во избежание отрицательного последействия осадков и в целях ограничения внесения в почву вредных соединений применение ОСВ на одном и том же поле допускается не более одного раза в 5 лет.

Недостаточная проработка на предпроектной стадии в резуль­тате слабой экологической подготовки специалистов часто ведет к негативным последствиям, к мнимой экономии. Вот пример. Со­вхоз «Краснодонский» имеет свинокомплекс на 108 тыс. голов (са­мый крупный в Волгоградской области). Однако в связи с тем что при проектировании не учтена возможность сельскохо­зяйственного использования сточных вод, в совхозе недостаточно водных и земельных ресурсов для организации орошения. В настоя­щее время действуют лишь две очереди орошения общей площадью 505 га, что является явно недостаточным для утилизации всего объе­ма навозных стоков. Поля орошения работают с большой нагруз­кой. Кроме того, на поля орошения не подведена речная вода и они орошаются навозными стоками без разбавления. Это создает угрозу загрязнения почвы, растений и подземных вод.

Доказано, что химический состав сточных вод комплексов круп­ного рогатого скота позволяет использовать их для внутрипочвенного орошения люцерны после предварительного осветления и трехкратного разбавления. Это приводит к экономии минеральных удобрений и повышает плодородие почв.

Опыт освоения песков в Сирии, Ливии, Алжире и других странах показывает, что при выращивании многих плодовых и сельскохозяйственных культур на песках можно использовать воду с уровнем минерализации до 10 г/л. В некоторых из этих стран в связи с малым запасом пресных вод, что характерно и для Прикаспия, при­нят закон, обязывающий крестьян проводить в целях полива смешивание пресных и минеральных вод. Это позволяет более рационально использовать водные ресур­сы. При этом в Израиле и Алжире орошение на песчаных землях проводят методом дождевания и исключительно в ночной период, что снижает процессы испарения, увеличивает продуктивность фотосинтеза и в целом улучшает водопотребление рас­тений.

Самоочищение воды происходит не только на земледельческих полях орошения и полях фильтрации, но и в самом русле реки. Здесь протекают биохимические и физико-химические процессы, благодаря которым восстанавливаются химические и биологичес­кие качества воды. Сточная жидкость и нечистоты, попадая в водо­емы, разбавляются водой. Часть микробов оседает на дно и там раз­рушается. Болезнетворные бактерии гибнут под влиянием света, неблагоприятной для них температуры, бактерицидного действия растворенного в воде кислорода. Огромное количество бактерий пожирают одноклеточные простейшие, рачки и другие зоопланктонные организмы.

Полноводность и степень загрязнения любой реки во многом за­висят от ее притоков. Малые реки - это своего рода капилляры, питающие крупные водные артерии, поэтому нуждаются в особой заботе. Примером хозяйского отношения к малым рекам служит опыт Брянской области. По ее территории протекают или берут здесь начало десятки речек. За последние десятилетия они обмеле­ли. Для того чтобы оздоровить эти реки и дать им вторую жизнь, разработан и осуществляется комплекс мероприятий. Не допуска­ется уничтожение растительности по берегам водоемов, проводят обсадку и закрепление берегов рек, балок и оврагов, усилена охрана водоемов от загрязнения, строят водорегулирующие плотины. В благоустройстве малых рек активно участвуют коллективные члены Общества охраны природы - колхозы и совхозы.

Однако такое отношение к малым рекам проявляют не везде. Не­редко вырубают прибрежные леса и кустарники, что создает условия для возникновения эрозии. Это совершенно недопустимо, так как пойменные леса как водоохранные и почвозащитные относятся к первой категории, где рубки, кроме санитарной, запрещены.

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

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. Если в естественных условиях эвтрофирование какого-либо озера протекает за 1000 лет и более, то в результате антропогенного воздействия это может произойти в сто и даже тысячу раз быстрее.

Антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ, прежде всего азота и фосфора. Если отношение содержания общего азота к содержанию общего фосфора меньше 10, то первичная продукция фитопланктона лимитируется азотом, при N: P > 17 – фосфором, при N: P = 10-17 – азотом и фосфором одновременно. Для водоемов умеренной зоны решающую роль играет фосфор. В настоящее время критическими концентрациями азота и фосфора (включая общий фосфор, ортофосфаты, общий азот и растворенный неорганический азот аммоний, нитриты и нитраты) во время интенсивного перемешивания вод, при котором создаются потенциальные условия для цветения водорослей, считаются следующие: для фосфора 0,01 мг/дм 3 , для азота 0,3 мг/дм 3 .

Биогенные компоненты поступают в природные экосистемы как водным, так и воздушным путем. Основными загрязнителями водоемов биогенными веществами служат азотные и фосфорные удобрения, отходы животноводства, фосфорсодержащие пестициды. К эвтрофированию может привести строительство водохранилищ без надлежащей очистки ложа, строительство плотин, образование застойных зон, тепловое загрязнение воды, сброс сточных вод, особенно коммунально-бытовых, содержащих детергенты, в том числе и прошедших биологическую очистку,

Основные критерии для характеристики эвтрофирования водоемов – это:

· уменьшение концентрации растворенного кислорода в водной толще;

· увеличение содержания взвешенных частиц, особенно органического происхождения;

· увеличение концентрации фосфора в донных отложениях;

· уменьшение проникновения света (возрастание мутности воды);

· увеличение концентрации газов, образующихся при разложении органических остатков при недостатке кислорода – аммиака, метана, сероводорода;

· показатель кислотности воды при 100% насыщении кислородом (рН 100%);

· последовательная смена популяций водорослей с преобладанием сине-зеленых и зеленых водорослей;

· значительное увеличение биомассы фитопланктона;

· обнаружение альгитоксинов.

В качестве прямого индикатора трофического состояния водоема обычно используется концентрация хлорофилла «а», который является основным фотосинтетическим пигментом. Значение его концентрации в пробе воды является репрезентативным индикатором биомассы водорослей, точной мерой эвтрофирования водоемов. Поэтому определение хлорофилла «а» регулярно используется при измерении «откликов» водоемов на биогенную нагрузку с целью их восстановления.

Вследствие массового размножения сине-зеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухудшаются условия жизни гидробионтов и качество воды, прежде всего, ее органолептические свойства. Сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят при определенных условиях сильнейшие токсины, которые представляют опасность для живых организмов и человека. Они не имеют ни цвета, ни запаха, не разрушаются при кипячении. Альгитоксины по своей токсичности не имеют себе равных. Они могут вызывать цирроз печени, дерматиты у людей, отравление и гибель животных.