Зілов Є.А. Гідробіологія та водна екологія: навчальний посібник - файл n1.doc
17.2 Стадії евтрофіювання
Під час евтрофування водна екосистема послідовно проходить кілька стадій. Спочатку відбувається накопичення мінеральних солей азоту та/або фосфору у воді. Ця стадія, зазвичай, нетривала, т.к. лімітуючий елемент, що надходить, негайно залучається в кругообіг і настає стадія інтенсивного розвитку водоростей в епілімніоні. Наростає біомаса фітопланктону, збільшується каламутність води, підвищується концентрація кисню у верхніх шарах води.
Нарешті настає повне зникнення кисню в глибинних шарах і починається анаеробне бродіння. Характерно утворення сірководню, сіркоорганічних сполук та аміаку.
Небезпеки евтрофування зазнають навіть моря. Так, в даний час Північне море отримує азоту в 4 рази більше за фоновий рівень, фосфатів у 7 разів більше за фоновий. Від цього приросту 37% азоту та 68% фосфату – із побутових стічних вод, 60% азоту та 25% фосфатів – із сільськогосподарських змивів.
17.3 Господарські наслідки евтрофування
Рясна рослинність може перешкоджати руху води та водного транспорту, вода може стати непридатною для пиття навіть після обробки, рекреаційна цінність водоймища може знизитися, можуть зникнути комерційно важливі види (такі як форель). Зрештою, евтрофування призводить до спалахів «цвітіння» (масового розвитку) водоростей.
Цвітіння водоростейзавдає подвійної шкоди водній системі. По-перше, вони знижують освітленість, викликаючи загибель водних рослин. Тим самим порушуються природні місцеперебування багатьох гідробіонтів. По-друге, при відмиранні водоростей споживається багато кисню, що може призвести до тих самих наслідків, що й пряме внесення органіки у воду. У 1988, 1989 у східному Північному морі спостерігаласяспалах розвиткуChrysochromulinasp. у багатих на біогени водах, що виносяться Рейном. При цьому були відзначені масові замори риби у шведських та норвезьких водах.
Для позначення цвітіння вод англійською мовою використовується термін discoloured waters. Крім того, є спеціальні терміни для розвитку конкретних видів водоростей. Так, brown tide (бурий приплив) - масовий розвитокPhaeocystissp., red tide (червоний приплив) - зазвичай викликається масовим розвиткомGymnodiniumsp.,Mesodiniumsp. .
Крім збагачення води легкоокислюваною органікою, що призводить до заморів, водорості здатні продукувати і токсичні речовини (т.зв. альготоксин). Так,Alexandrium tamarenseвиробляє сакситоксин нервово-паралітичної дії, що акумулюється їстівними молюсками.Prymnesium parvumвиділяє речовини, високотоксичні для риб. Токсини, що утворюютьсяMicrocystis,Aphanizomenon,Anabaenaдіють на печінку і можуть бути нейротоксичні. Наприклад, 1989 р. при масовому розвитку синьо-зелених водоростей в англійських озерах загинуло кілька собак.
17.4 Боротьба із евтрофуванням
Як і будь-які заходи щодо охорони навколишнього середовища боротьба з евтрофуванням складається з двох груп методів: відновлювальних та профілактичних.
Відновлювальні методи включають:
- відведення стоку для зняття навантаження за біогенами;
- розведення вод зниження концентрації біогенних елементів;
- поглиблення дна збільшення обсягу гиполимниона;
- драгування для вилучення біогенних елементів, депонованих у донних осадах;
- вилучення вод з гіполімніону;
- спуск водосховищ;
- хімічну обробку для зв'язування та осадженнябіогенних елементів або знищення водоростей;
- порушення стратифікації та реаерацію;
- збір фітомаси та біоманіпуляцію.
- контроль скидання біогенних речовин;
- видалення біогенних речовин зі стічних вод;
- використання попередніх відстійників;
- стратегічна перебудова управління водокористуванням у басейні.
18 Забруднення побутовими стічними водами
Найстарішим видом забруднення вод є прямі відходи людської життєдіяльності. У перерахунку на суху речовину кожна доросла людина за рік «виробляє» близько 20 кг органічної речовини, 5 кг азоту та 1 кг фосфору. Спочатку ці відходи безпосередньо використовувалися як добрива, потім з'явилися перші земляні вбиральні. Частина відходів у своїй неминуче потрапляла у джерела питної води. Саме тому великі міста вже в давнину почали будувати водопроводи із досить віддалених від місць скупчення людей джерел.
З появою ватерклозетів вдруге виникла ідея простого вирішення проблеми – розведення відходів та віддалення їх від місця скидання. Обсяги, а потім і склад стічних вод, що підлягають очищенню, істотно змінилися. Комунально-побутові стоки надходять нині як із житлових будинків, а й із лікарень, їдалень, пралень, невеликих промислових підприємств тощо. Сучасні побутові стоки, крім власне легкоокислюваних органічних речовин та біогенних елементів містять безліч речовин, що використовуються у повсякденному побуті: детергенти та СПАР, хімікалії, лікарські препарати тощо.
Забрудненість органікою промислових стічних вод в еквівалентах побутових стоків.
Наслідки забруднення побутовими стічними водами
У проточних водах утворюються чотири, що йдуть один за одним за течією, зони. Вони цілком чітко виражені градієнти вмісту кисню (збільшення від місця скидання вниз за течією), біогенних речовин і БПК5 (відповідне зниження), видового складу біологічних співтовариств.
Перша зона - зона повної деградації, де відбувається змішування стічних та річкових вод. Далі розташовується зона активного розкладання, в якій мікроорганізми руйнують більшу частину органічних речовин, що потрапили. Потім слідують зони відновлення якості води і, нарешті, чистої води.
Ще на початку ХХ ст. Р. Кольквітц і М. Марссон навели списки індикаторних організмів для кожної з цих зон, створивши так звану шкалу сапробності (від «Сапит», гр. - Гнилі).
У першій зоні – полісапробній міститься значна кількість нестійких органічних речовин та продуктів їхнього анаеробного розпаду, багато білкових речовин. Фотосинтез відсутній, і кисень надходить у воду лише з атмосфери, повністю витрачаючись на окислення. Анаеробні бактерії виробляють метан,Desulfovibrio desulphuricansвідновлює сульфати до сірководню, що сприяє утворенню чорного сірчистого заліза. Завдяки цьому мул чорний, із запахом сірководню. Дуже багато сапрофітної мікрофлори, нитчастих бактерій, сірчаних бактерій, найпростіших – інфузорій, безбарвних джгутикових, олігохет – тубіфіцид.
У в-мезосапробной зоні практично немає нестійких органічних речовин, вони майже повністю мінералізувалися. Сапрофітів – тисячі клітин на мл. Вміст кисню та вуглекислоти коливається в залежності від часу доби. Іл жовтий, йдуть окислювальні процеси, багато детриту. Багато організмів з автотрофним харчуванням, спостерігаєтьсяцвітіння води. Зустрічаються діатомеї, зелені, багато протококових водоростей. З'являється роголістник. Багато корененіжок, сонячників, інфузорій, черв'яків, молюсків, личинок хірономід. Зустрічаються ракоподібні та риби.
У водоймах уповільненого водообміну картина залежить від розмірів водойми та режиму скидання стічних вод. У великих водоймах (морях, великих озерах) навколо постійно діючого джерела утворюються концентрично розташовані полі-, мезо та олігосапробні зони. Така картина може зберігатися невизначено довгий час, якщо самоочисний потенціал водойми дозволяє йому справлятися з навантаженням, що надходить. Якщо водойма невелика, то вона трансформується, у міру надходження забруднень з олігосапробного в полісапробний стан, а зі зняттям навантаження може повернутися в олігосапробний стан.
Розглянуте вище евтрофування також є наслідком забруднення побутовими стічними водами, хоча ми бачили і багато інших його джерел.