ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ — повышение уровня первичной продукции вод благодаря увеличению в них концентрации биогенных элементов, главным образом азота и фосфора. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША — совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Данным понятием обычно пользуются при исследовании взаимоотношений экологически близких видов, относящихся к одному трофическому уровню. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПИРАМИДА — графическое изображение соотношения различных трофических уровней. Основанием пирамиды служит первый уровень — уровень продуцентов. Может быть трех типов: пирамида чисел, пирамида биомассы и пирамида энергии.[ ...]
Эвтрофикация водоемов — чрезмерное обогащение водной среды питательными веществами.[ ...]
Эвтрофикация водоема в значительной степени определяется привносом извне биогенных элементов. В природных условиях биогены сносятся с площади водосбора. Такая эвтрофикация имеет черты первичной прогрессивной сукцессии.[ ...]
Результатом является помутнение воды, гибель бентосных растений, снижение концентрации растворенного кислорода, недостаток его для глубоководных рыб и моллюсков. Эвтрофикация может происходить даже в медленно текущих пресных водах. Чем больше органических веществ поступает в озеро, тем больше требуется кислорода1 для перевода их в неорганические соединения.[ ...]
Проблема эвтрофикации водоемов стала повсеместной. Это связано в значительной степени с выносом в водоем большого количества! биогенных веществ за счет поступлений этих веществ с коммунальными стоками и смыва в поверхностные воды большого количества удобрений, вносимых на сельскохозяйственные доля.[ ...]
Таким образом, эвтрофикацию водоемов можно предупредить удалением из воды хотя бы одного питательного вещества. Практически это сводится к удалению из сточных вод соединений фосфора, так как углерод в виде бикарбонатов, а азот в результате ассимиляции из воздуха некоторыми видами водной растительности почти всегда присутствуют в природных водах. К тому же из-за высокой растворимости большинства минеральных азотсодержащих солей изыскание эффективных и экономичных методов их удаления вызывает большие затруднения. Тем не менее, в последнее время выявилась необходимость строгого нормирования содержания аммонийных солей и нитратов в воде водоемов. Действующими в нашей стране «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» (1975) по токсикологическому признаку в воде водоемов рыбохозяйственного значения лимитируется содержание аммонийных соединений, а в воде водоемов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового пользования — содержание нитратов. Предельно допустимая концентрация аммонийных соединений принята 0,5 мг/л, а для нитратов (в пересчете на азот) — 10 мг/л.[ ...]
| Основные стадии эвтрофикации водоема (Н.Ф. Реймерс) |  |
Оценка и контроль степени эвтрофикации водоемов базируется на исследовании редокс-состояния водной системы. Основным источником поступления пероксида водорода в природные водоемы (по крайней мере, для северо-западного региона России) является продукция фитопланктона в ходе его фотосинтетической активности в дневное время.[ ...]
По сути дела, термофикация водоемов запускает через замедление водообмена согласованную систему процессов, итоговым результатом которых является эвтрофикация водоема.[ ...]
Т.з. может наносить существенный ущерб водоемам, так как с повышением температуры уменьшается количество растворенного в воде кислорода, что снижает самоочиститель-ную способность природных вод. Так, экосистема Копор-ской губы Финского залива страдает от Т.з. из-за Ленинградской АЭС. Это загрязнение усилило процесс эвтрофикации водоема, зеленые водоросли в значительной мере сменились цианобактериями, изменился состав рыбной фауны (резко уменьшилась плотность популяций салаки).[ ...]
Серьезную опасность представляет сброс в водоемы, особенно малопроточные (озера, водохранилища и даже моря), сточных вод, загрязненных биогенными элементами (соединениями фосфора и азота). В воде, содержащей органические вещества и биогенные элементы, происходит интенсивное размножение микроскопических водорослей — сине-зеленых. Временами поверхность воды покрывается сплошным слоем водорослей ядовито-зеленого цвета, происходит эвтрофикация водоемов (цветение). Некоторые сине-зеленые водоросли выделяют в воду токсичные вещества. Отмирая, сине-зеленые водоросли полностью обескислороживают воду водоема и загрязняют ее продуктами разложения. В настоящее время наблюдается эвтрофикация многих водоемов: Женевского и других озер Швейцарии, многих участков реки Амазонки и др.[ ...]
Сброс неорганических соединений в пресные водоемь ухудшает качество воды (засолонение водоемов), а в ряде случаеЕ оказывает неблагоприятное воздействие на флору и фауну водоемов и может служить причиной тяжелых заболеваний. Попадание в воду водоемов солей фосфора и азота приводит к бурному развитию водорослей, особенно сине-зеленых (эвтрофикация водоемов) .[ ...]
С момента заполнения ложа водохранилища началась эвтрофикация водоема за счет поступления большего количества биогенных элементов из почвы и растительности, что привело к повышению его трофического статуса. В свою очередь, увеличение трофности обусловило сукцессию фауны рыб, известную для северных водоемов последовательной сменой лососевого комплекса сиговым, сигового - щучье-окуневым с последующим переходом к карповому. Этот процесс был многократно ускорен рыболовством (биологическая форма воздействия), определившим промысловую сукцессию рыб и превратившим Вилюйское водохранилище в оку-нево-плотвичный водоем.[ ...]
Сами Правила рассчитаны на обеспечение чистоты реки или водоема лишь в створах пунктов питьевого, культурно-бытового или рыбохозяйственного водопользования. Такой подход уже привел к тому, что многие реки нашей страны загрязнены локально или непрерывно почти на всем протяжении. В непроточных и слабопроточных водоемах процессы самоочищения протекают еще медленнее и нередко возникают аварийные ситуации. Такие явления возникли в Ладожском озере — одном из источников водоснабжения Санкт-Петербурга, во многих крупных водохранилищах. Все современные очистные сооружения построены с использованием деструктивных методов очистки, которые сводятся к разрушению загрязняющих воду веществ путем их окисления, восстановления, гидролиза, разложения и т. п., причем продукты распада частично удаляются из воды в виде газов или осадков, а частично остаются в ней в виде растворимых минеральных солей. В результате так называемые нетоксичные минеральные соли поступают в природные воды в количествах, соответствующих ПДК, но во много раз превышающих их естественные концентрации в водной среде. Поэтому сброс в реки и водоемы сточных вод, прошедших глубокую очистку от органических соединений азота, фосфора, серы и других элементов, тем не менее, повышает содержание в воде растворимых сульфатов, нитратов, фосфатов и других минеральных солей, вызывающих эвтрофикацию водоемов, их «цветение» за счет бурного развития синезеленых водорослей; последние, отмирая, поглощают массу кислорода и лишают воду способности к самоочищению.[ ...]
В настоящее время почти отсутствуют природные, естественные водоемы с неизменной в какой-то степени фауной рыб. Это и зарегулированные реки, и сеть разнообразных водохранилищ, и водоемы — охладители энергетических объектов, и антропогенная эвтрофикация водоемов, а также экстенсивное рыболовство и различные формы рыбоводных мероприятий, существенно изменяющие исторически сложившиеся в течение длительного времени естественные водные экосистемы. Поэтому цели и задачи экологоморфологических исследований размножения и развития рыб отличаются от тех, которые были в начале разработки этого перспективного направления исследований в области ихтиологии. Основные теоретические вопросы, тесно связанные с решением актуальных задач в области рыбного хозяйства, вновь возникшие в условиях тотальной реконструкции почти всех водных систем с исторически сложившейся в них фауной рыб, можно представить в следующем виде.[ ...]
При выпуске очищенных сточных вод в замкнутые и малопроточные водоемы, а также при повторном их использовании в техническом водоснабжении возникает необходимость удаления из сточных вод соединений фосфора и азота для предупреждения эвтрофикации водоемов (массового развития водорослей), а также интенсивного биологического обрастания трубопроводов и оборудования. Эта проблема относится в первую очередь к бытовым или городским сточным водам, в которых после биологической очистки соединения фосфора и азота содержатся преимущественно в растворенной и легкоусвояемой форме (в виде ортофосфатов, аммонийных солей, нитритов и нитратов). Источниками подобного типа загрязнений бытовых вод являются продукты жизнедеятельности человека и синтетические моющие средства, в составе которых содержание полифосфатов может доходить до 30—50%.[ ...]
Чистая вода поступает не только из истоков и русловых ключей. В водоемах функционирует система самоочищения, главную роль в которой играют водные биоценозы. Вся совокупность водных организмов от бактерий до рыб в своих трофических связях имеет специализированные концентраты, фильтраты, осадители, которые сообща обеспечивают многоступенчатую минерализацию органики и перевод многих загрязнителей в форму неактивных донных отложений. Однако возможности самоочищения не безграничны. При определенном уровне загрязненности воды, особенно при залповых сбросах неочищенных стоков с токсическими примесями, может быть погублена почти вся биота водоема. А избыток биогенных элементов, особенно азота и фосфора (смытых минеральных удобрений) , часто приводит к эвтрофикации водоема, чрезмерному размножению одноклеточных водорослей — цветению воды, что становится источником вторичного загрязнения. До сих пор распространена концепция, согласно которой сброс сточных вод в водоемы рассматривается как один из видов специального водопользования, а водоемы, благодаря их самоочищающей способности, квалифицируются как естественные биологические очистные сооружения большой емкости. Эта концепция крайне антиэкологична, ее реализация ведет к экологическому тупику.[ ...]
Наличие бытовых стоков, богатых органикой, привело к повышению эвтрофикации водоемов, неблагоприятно сказалось на их продуктивности. Произошло также резкое усиление развития фитопланктона («цветение воды»), многих других гидробионтов, прибрежных зарослей высшей растительности. Одновременно возник дефицит кислорода, возросли глубинные зоны с анаэробным обменом, накоплением сероводорода, аммиака и т.д. Это вызвало гибель ценных видов рыб и ухудшение питьевых качеств воды, многие водоемы потеряли хозяйственное значение.[ ...]
Понижение качества воды в результате антропогенной перегрузки водоема биогенными веществами, вызывающей чрезмерное развитие фитопланктона, принято называть явлением антропогенной эвтрофикации водоема. Это одно из печальных проявлений загрязнения окружающей среды человеком. О масштабах этого процесса можно судить по тому, что загрязнение интенсивно развивается в таких огромных пресных водоемах, как озеро Эри, и даже в некоторых морях.[ ...]
Более 40 % посевной площади обрабатывают пестицидами. С богарных земель в водоемы попадает около 1 %, а с орошаемых — около 4 % этих веществ. При авиационной обработке в результате сноса в водоемы поступает до 30 % применяемых пестицидов. Мигрируя в воде, они переносятся на большие расстояния, а их биологический распад вследствие стабильности происходит медленно. Весьма угрожающие размеры приобрел процесс эвтрофикации водоемов, когда усиливается развитие фитопланктона, особенно синезеленых водорослей, — происходит цветение воды. Эвтрофикация в водохранилищах связана с выщелачиванием биогенных элементов из затопленной почвы и гниения растительности на их дне. Но особенно этот процесс усилился в связи со сбросом коммунально-бытовых и промышленных сточных вод, выносом с полей минеральных удобрений и пестицидов и нарушением гидрологического режима рек. Отрицательную роль играет также тот факт, что на животноводческих комплексах ежегодно образуется до 1 млн т навоза, а в почву вносят только около 600 тыс. т его. Значительное количество органических удобрений может попасть в водоемы и вызвать эвтро-фикацию.[ ...]
Классическим примером природной сукцессии является «старение» озерных экосистем — эвтрофикация. Она выражается в зарастании озер растениями от берегов к центру. Здесь наблюдается ряд стадий зарастания — от начальных — дальние от берега свободноплавающие и придонные погруженные растения, до достигнутых — средневысокие надводные растения и черная ольха у берега. В итоге озеро превращается в торфяное болото, в экосистему климаксного типа. Эвтрофикация водоема в значительной мере определяется привносом извне биогенных элементов.[ ...]
Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофи-кация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее Продолжительные сроки — несколько десятилетий и менее.[ ...]
Выше мы уже отмечали роль агротехнической деятельности в накоплении фосфора и оживлении тем самым эвтрофикации водоемов, особенно бессточных. Появились пока несистематизированные данные об эвтрофикации замкнутых приповерхностных подземных водоносных бассейнов атмосферным и поверхностным питанием и разгружающими в замедленном режиме и это при весьма скромной биоте в их составе.[ ...]
На долю сельскохозяйственного производства приходится не менее половины связанного азота, поступающего в водоемы. Обогащение воды питательными элементами, в первую очередь связанным азотом, приводит к чрезмерному росту водорослей. Отмирая, они подвергаются анаэробному бактериальному разложению, вызывая дефицит кислорода, а следовательно, гибель рыбы и других водных животных. Эвтрофикация водоемов — явление, к сожалению, распространенное.[ ...]
Так, одним из наиболее распространенных антропогенных воздействий на экосистемы озер и водохранилищ является процесс эвтрофикации, при котором ускоряется их старение. К этому процессу ведет увеличение биогенных и органических веществ (в первую очередь веществ, содержащих азот), попадающих в водоемы путем смыва с затопленных почв, сельскохозяйственных полей удобрений и с коммунальными стоками. По мере увеличения «цветения» воды (увеличения количества сине-зеленых водорослей) в воде уменьшается содержание кислорода; это приводит к сокращению численности некоторых популяций, наиболее чувствительных к отсутствию нужного количества кцслорода, и появлению токсинов. Таким образом, наблюдения за показателями, характеризующими эвтрофикацию водоемов, — важный элемент экологического мониторинга (см. [25] ).[ ...]
Поверхностный сток с богарных и орошаемых сельскохозяй-ственнных угодий содержит биогенные элементы, которые, попадая в водоемы, нарушают природное равновесие экологических систем. Так, повышение содержания азота и фосфора стимулирует рост водной растительности, что ведет к зарастанию и засорению каналов, рек, водохранилищ, особенно слабопроточпых. Небольшое количество фосфора, внесенного с поверхностным стоком, создает неблагоприятные условия для микрофлоры водоема, отмирание которой способствует нарушению кислородного режима. В конечном итоге это приводит к эвтрофикации водоемов. Основная часть биогенных элементов попадает в водоемы в растворенном виде с поверхностными и дренажными стоками, а также в нерастворенпом состоянии вместе с частицами почвы в результате ее эрозии.[ ...]
В результате возникают многообразные отрицательные последствия, разрушающие природные экосистемы, ведущие, в частности, к эвтрофикации водоемов (см. разд. 6.4.2.4).[ ...]
Основываясь на данных по 68 водохранилищам запада США, Мюллер приходит к выводу, что наиболее адекватные результаты: по уже существующим водоемам дают расчеты в рамках модели Диллона—Риглера, в то время как модель Фолленвайдера [583] неплохо показала себя применительно к проектируемым водохранилищам. При этом Мюллер, однако, указывает, что вопрос о применимости к водохранилищам параметров, откалиброванных по озерам, требует дополнительного изучения. Государственные службы США, занимающиеся проблемой эвтрофикации водоемов, наиболее часто пользуются моделью Фолленвайдера (Рекхау, частное сообщение, 1982). При построении всех перечисленных выше моделей предполагалось наличие в водоеме хорошо перемешанного слоя. В некоторых из моделей не учитывается выделение фосфора из осадочного вещества, в других — включен член, описывающий результирующий эффект осаждения взвешенных частиц на содержание фосфора в воде. Результатом расчетов являются среднегодовые значения концентрации, которые служат, с одной стороны, индикатором текущего трофического состояния озера, и, с другой — основой для выработки стратегии деэвтрофикации.[ ...]
В связи с применением полифосфатов в составе СМС уместно отметить, что эти вещества, содержащие фосфор, явились одним из важных факторов эвтрофикации водоемов и интенсивного развития в них фитопланктона, в особенности сине-зеленых и некоторых других водорослей. Этой проблеме, наиболее актуальной для стран с теплым климатом и южных районов нашей страны, уделяется много внимания. Много работ посвящено проблеме замены полифосфатов в СМС другими веществами, в некоторых работах рассматривается вопрос удаления фосфора из сточных вод, поступающих в водоемы, и т. д. (Maloney, 1966; Missingham, 1967; Shapiro, 1970; Hamilton, 1974).[ ...]
Такие компоненты экологического воздействия эрозионных процессов, как потеря органического вещества почвы, формирование намытых почв, эвтрофикация водоемов вследствие выноса значительного количества питательных веществ из поверхностного слоя почвы и кислых атмосферных осадков взаимно связаны между собой, равноценны и протекают одновременно.[ ...]
Вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, как и сами микроорганизмы, могут стать причиной ухудшения качества воды, особенно в водоемах с замедленным стоком. Возможны также нарушения в работе гидротехнических сооружений. Наиболее частыми проявлениями жизнедеятельности микроорганизмов, которые затрудняют процесс самоочищения в водоемах, эксплуатацию водозаборов и систем охлаждения, вызывают изменение качества воды, являются цветение водоемов, обрастания, появление запахов и привкусов у воды. Формирование водохранилищ связано с уменьшением скорости течения воды, в результате чего гидрохимический режим крупных водохранилищ становится близким к режиму озер. При зарегулировании речного стока время прохождения воды от истока до устья возрастает в 10—15 раз. Так, в Волге до зарегулирования стока вода доходила от Рыбинска до Волгограда в половодье за 30 сут, а в межень — за 50. После формирования каскада водохранилищ время прохождения воды на этом участке увеличилось до 450—500 сут. Замедление водообмена в речной системе сопровождается значительными изменениями гидрохимического и гидробиологического режима. Водохранилища работают, как гигантские отстойники, поэтому в них наблюдается концентрирование загрязнений. Поступление органических и токсичных соединений, биогенных элементов способствует возникновению условий для эвтрофикации водоема, нарушению процесса самоочищения, зарастанию, т. е. массовому развитию высшей водной растительности.[ ...]
ВОЗ совместно с ЮНЕСКО, ВМО и ЮНЕП организует сеть контроля качества воды в целях выявления особенно опасных загрязнителей, переноса загрязнителей, контроля за эвтрофикацией водоемов. Этот аспект имеет отношение и к целям ГСМОС (4-я цель).[ ...]
Антропогенные поступления представляют существенную долю в балансе фосфора. Применение удобрений, химическое загрязнение биосферы в целом, эрозионные процессы играют решающую роль в фосфатизации биосферы. Решение противоречивой проблемы — дефицит фосфора и эвтрофикация водоемов — требует разработки комплекса мер, направленных как на максимальное снижение потерь фосфора при переработке, внесении удобрений, так и на недопущение загрязнения окружающей среды соединениями фосфора.[ ...]
В этой главе приводятся основные в инженерной лимнологии термины и понятия. В п. 1.1 и 1.2 непосредственно рассматриваются некоторые из фундаментальных лимнологических характеристик. В п. 1.3 кратко обсуждаются климатически обусловленные контрасты свойств внутренних водоемов, а в п. 1.4 вводится концепция моделирования per se. Наконец, в п. 1.5 охарактеризованы современные представления о явлении эвтрофикации водоемов и причинах, вызывающих общественную озабоченность ускоренной или «культурной» (т. е. антропогенной) эвтрофикацией озер и водохранилищ.[ ...]
Как уже указывалось выше, интенсивность цветения озер может быть замедлена путем снижения количества поступающих в них питательных веществ. В настоящее время большое внимание уделяется уменьшению поступления фосфора, так как считается, что осуществление контроля над процессом эвтрофикации водоемов зависит в основном от снижения концентрации этого питательного вещества. Однако не менее важно то, что удалять из сточных вод азотосодержащие соединения намного труднее. В некоторых штатах были приняты нормы на содержание фосфора в очищенных сточных водах. В этих стандартах указаны предельно допустимые концентрации фосфора в очищенных сточных водах, а также требования относительно удаления определенной части фосфора в процессе очистки. Предельно допустимые концентрации фосфора принимаются равными 1—2 мг/л (в большинстве случаев 1,0 ,мг/л), а эффективность удаления фосфора в процессе очистки должна составлять по нормативным требованиям 80—95%.[ ...]
При неправильном применении фосфорных удобрений, водной и ветровой эрозии почв большие количества фосфора удаляются из почвы. С одной стороны, это приводит к перерасходу фосфорных удобрений и истощению запасов фосфорсодержащих руд (фосфоритов, апатитов и др.). С другой стороны, поступление из почвы в водоемы больших количеств таких биогенных элементов, как фосфор, азот, сера и др., вызывает бурное развитие синезеленых водорослей и других водных растений («цветение» воды) и эвтрофикацию водоемов. Но большая часть фосфора уносится в море.[ ...]
Знание законов циркулирования в почве азота и других биологических веществ позволяет выработать основную стратегию увеличения плодородия земель, развивать бездефицитное земледелие. Сроки и количество внесения удобрений нуждаются в тонкой балансировке. Важно, чтобы удобрения усваивались именно растениями, а не наносили вред окружающей среде и здоровью людей. Ведь избыток биогенных веществ загрязняет окружающую среду, пресные воды, ведет к эвтрофикации водоемов и даже угрожает озоновому слою стратосферы.[ ...]
Одна из самых ранних попыток контролировать содержание фосфора в сточных водах заключалась в том, чтобы найти заменители фосфорных компонентов в моющих средствах (детергентах). В то время такой подход считался вполне целесообразным, так как именно детергенты были основным источником фосфора, содержащегося в бытовых сточных водах. К сожалению, подходящего заменителя найти не удалось. Каустические добавки не имели равноценных моющих свойств, оказывали раздражающее действие на кожу, а некоторые их разновидности вызывали повреждения глаз и слизистых оболочек при вдыхании или попадании в рот. Нитрилотриацетат натрия (ЫТА), считавшийся наилучшим заменителем фосфатов, создавал угрозу для здоровья людей. Главный хирург США предложил, чтобы в течение еще некоторого времени домашние хозяйки продолжали пользоваться фосфатными детергентами ввиду их безопасности. Другое обстоятельство, выявленное в процессе дискуссии о фосфатных детергентах, заключалось в том, что эвтрофикация водоемов не является общенациональной проблемой. Выяснилось, что сточные воды из канализационных систем, обслуживающих приблизительно 55% населения, сбрасываются в океан или в ¡крупные реки, впадающие в океан. Еще 30% населения проживает в сельской местности, лишенной канализационной сети. Таким образом, в озера, которым может угрожать процесс эвтрофикации, сбрасываются сточные воды из канализационных систем, обслуживающих только 15% населения США. К таким водоемам относятся Великие озера, р. Потомак и ее эстуарий, залив Сан-Франциско и впадающие в него реки, оз. Тахо и много других больших и малых озер и водохранилищ. Считается, что фосфаты не представляют собой серьезной угрозы для рек. В пользу такой точки зрения говорят собранные данные, по которым даже такие высокие концентрации фосфора, как 2—3 мг/л, в движущихся водах не приводят к их серьезной деградации.[ ...]