ЭВТРОФИКАЦИЯ - eutrophication. Избыточное поступление в водоёмы органических и минеральных веществ, преим. азота и фосфора. Э. проявляется при активном развитии гидрофитов. Во время массового отмирания водорослей на дне водоёмов в больших количествах отлагаются их разлагающиеся остатки, на окисление к-рых затрачивается большое количество кислорода. Дефицит кислорода часто приводит к заморам рыбы и др. гидробионтов.
Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко увеличилась. 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. Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона благодаря массовому размножению си-незеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции (Яблоков, 1983). Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира - Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. Сами же сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и человека.
Балтийское море уязвимо, и перед ним стоит много проблем. Этим летом мы все ещё раз имели возможность убедиться, как далеко зашёл процесс эвтрофикации Балтийского моря, и "цветение" воды из-за массового развития сине-зелёных водорослей - лишь один из наглядных примеров того, насколько серьёзна ситуация. Другие негативные последствия эвтрофикации проявляются в уменьшении прозрачности морской воды и снижении биологического разнообразия. Разнообразие форм жизни в Балтийском море уменьшается, так как на настоящий момент отдельные участки морского дна мертвы, а некоторые биотопы - полностью уничтожены. Это, в свою очередь, привело к уменьшению численности популяций одних видов, в то время, как численность других неконтролируемо увеличивается. Наблюдаемый дисбаланс свидетельствует, что эвтрофикация является одной из наиболее серьёзных проблем, которая стоит перед природной компонентой Балтийского моря.
Эвтрофикация, или эвтрофирование, - процесс обогащения водоемов питательными веществами, особенно азотом и фосфором, главным образом биогенного происхождения. В результате происходит постепенное зарастание озера и превращение его в болото, заполненное илом и разлагающимися растительными остатками, которое в конце концов полностью высыхает. В естественных условиях этот процесс занимает десятки тысяч лет, однако в результате антропогенного загрязнения протекает очень быстро. Так, например, в маленьких прудах и озерах под влиянием человека он завершается всего за нескольких десятилетий.
Эвтрофикация усиливается, когда рост растений в водоеме стимулируется азотом и фосфором, содержащимися в насыщенных удобрениями стоках с сельскохозяйственных угодий, в чистящих и моющих средствах и других отходах. Воды озера, принимающего эти стоки, представляют собой плодородную среду, в которой происходит бурный рост водных растений, захватывающих пространство, в котором обычно обитают рыбы. Водоросли и другие растения, отмирая, падают на дно и разлагаются аэробными бактериями, потребляющими для этого кислород, что приводит к замору рыбы. Озеро заполняется плавающими и прикрепленными водорослями и другими водными растениями, а также питающимися ими мелкими животными. Синезеленые водоросли, или цианобактерии, делают воду похожей на гороховый суп с дурным запахом и рыбным вкусом, а также покрывают камни слизистой пленкой.
Эвтрофикация - повышение уровня первичной продуктивности водоемов из-за повышения в них концентрации биогенных веществ, в основном азота и фосфора; часто приводит к цветению вод.
Эвтрофикация водоемов
Попав в природные водоемы (например, соединений фосфора и азота), биогенные элементы становятся питательной средой для микроорганизмов, в том числе - сине-зеленых водорослей. Продукты жизнедеятельности сине-зеленых - аллергены, токсины, уже на прямую воздействующие на человека. Особенно интенсивно водоросли размножаются в хорошо прогретой воде, то есть летом. Именно поэтому некоторые из нас обнаруживают после купания в заливе на своем теле красные пятна. А если выпить такой воды, даже при условии, что она кипяченая, можно сильно отравиться. Процесс антропогенного эвтрофирования, вызывая быстрые и подчас необратимые нарушения функциональных связей экосистемы, приводит к ухудшению качества воды, подрыву полезной продуктивности, а иногда и к полной утрате природных ресурсов озера. Основные отрицательные последствия этого процесса - массовое развитие планктонных водорослей, появление неприятного запаха и вкуса воды, увеличение содержания органических веществ, снижение прозрачности и увеличение цветности воды. Перенасыщение воды органическим веществом стимулирует развитие сапрофитных бактерий, в том числе болезнетворных, а также водных грибов. В результате жизнедеятельности некоторых водорослей, особенно сине-зеленых, возникают токсические эффекты, приводящие к заболеваниям животных, а в отдельных случаях и человека («гаффская» и «сартландская» болезни).
На окисление огромного количества новообразованного органического вещества расходуется значительная часть содержащегося в озерной воде растворенного кислорода. В результате ценные в промысловом отношении породы рыб (лососевые, сиговые), требовательные к высокому качеству воды, вытесняются низкосортными видами, менее в этом отношении чувствительными.
«Цветение вод» - массовое развитие (вспышка) фитопланктона, вызывающее изменение окраски вод от зеленой (зеленые и сине-зеленые водоросли) и желто-бурой (диатомовые) до красной (динофлагелляты). Интенсивность этого процесса определяется по биомассе водорослей: слабое (0,5 – 0,9 мг/л), умеренное (1 – 9,9 мг/л), интенсивное (10 – 99,9 мг/л) и «гиперцветение» - более 100 мг/л.
Эти явления известны с глубокой древности, но в последнее время они стали часты и весьма интенсивны в результате возросшего антропогенного воздействия на морские экосистемы. Это обусловлено, главным образом, значительным поступлением в водоемы органических веществ (азота, фосфора, калия и др.)
Это приводит к ухудшению кислородного режима (вплоть до заморов), к накоплению в водной среде токсичных органических соединений, что вызывает появление в морях красных приливов.
Эвтрофикация (эвтрофирование, эвтрофикация) - повышение биологической продуктивности водоемов в результате накопления в воде биогенных веществ под воздействием естественных и главным образом антропогенных факторов. Основными причинами является поступление огромных количеств биогенных компонентов (особенно азота и фосфора), которые поставляются в среду сельскохозяйственным производством (применение удобрений), а также различных детергентов (ежегодно в мире используется свыше 30 млн т мыла) и др.
По данным Б. Хендерсон-Селлерса, основными критериями для характеристики процесса эвтрофикации водоемов являются:- уменьшение концентрации растворенного кислорода в воде; - увеличение содержания биогенных компонентов; - увеличение содержания взвешенных частиц, особенно органического происхождения; - последовательная смена популяций водорослей с преобладанием сине-зеленых и зеленых; - возрастание мутности воды (уменьшение проникновения света); - значительное увеличение биомассы фитопланктона (при одновременном уменьшении разнообразия видов) и т. д. . Процессы эвтрофикации охватили многие крупные пресноводные водоемы США и Канады (Великие Американские озера), Японии, Европы (Женевское, Ладожское, Онежское озера, Балатон и др.), а также многие морские бассейны (Средиземное, Черное, Балтийское и др.). Поскольку эвтрофирование водоемов стало серьезной глобальной экологической проблемой, по линии ЮНЕСКО начаты работы по мониторингу внутренних вод и контролю за эвтрофированием водоемов земного шара.
Красный прилив – экологическое явление, вызванное чрезмерным сбросом в океан органических веществ и массовой вспышкой пирофитовых водорослей. Проведенные исследования показали, что после сильных дождей большое количество питательных веществ (особенно азота и фосфора) смывается с побережий и одновременно приток пресных вод понижает соленость океана, а подъем глубинных вод выносит к поверхности дополнительные органические вещества, которые и стимулируют рост и массовое размножение пирофитовых водорослей. Все это приводит к большим экономическим потерям, так как пустеют пляжи, которые покрываются массой разлагающейся рыбы. В последние годы в Мировом океане в результате сброса огромного количества органических веществ участились красные приливы, которые отмечаются у берегов Индии, Австралии, Японии, Скандинавии, в Черном и Средиземном морях. В связи с этим необходимо организовывать мониторинг за содержанием в водах океана токсичных видов фитопланктона, вызывающих эвтрофикацию и красные приливы.
Негативные экологические последствия эвтрофирования водоемов
ПРОЦЕССЫ ЭВТРОФИКАЦИИ В ВОЛГОГРАДСКОМ ВОДОХРАНИЛИЩЕ И ПУТИ ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
процессы эвтрофикации
в волгоградском водохранилище
и пути их предотвращения
Мамонтова А.С. (ПР-051), Шепелева Е.С. (ассистент кафедры ЭиП), Научный руководитель – Новиков В.В., к.с.-х.н., доцент
Волжский гуманитарный институт (филиал) ВолГУ
На озёрном участке Волгоградского водохранилища с застойными зонами усиливаются процессы зарастания водной растительностью (эвтрофикация), что является причиной ухудшения качества воды и обеднения видового состава экосистемы. Эвтрофикация приводит к развитию сине-зеленых водорослей Cyanophyta , которые вызывают «цветение» воды, ухудшая её качество. Поэтому эта проблема актуальна для г. Волжского, осуществляющего водозабор из Волгоградского водохранилища .
Для борьбы с сине-зелеными водорослями применяются современные методы биологической, физико-химической очистки поверхностных вод, а также метод альголизации – вселение одноклеточной зеленой водоросли – хлореллы, проявляющей антагонизм к сине-зеленым водорослям . Последний метод используют в Волгоградском отделении ГосНИОРХ, учёными которого показано улучшение состояния водоема (рис. 1).
Вышеуказанный метод проходит апробирование на Волгоградском и Цимлянском водохранилищах, где получены положительные результаты. В дальнейшем, при подтверждении положительных результатов, намечается его широкое применение на водоемах Волжско-Камского каскада, в том числе Куйбышевском водохранилище и других водоемах, где также существует данная проблема.
Целью нашей работы было проследить динамику цветения воды Волгоградского водохранилища в связи с проводимой альголизацией.
В период наибольшего развития биомассы сине-зеленых водорослей нами были отобраны пробы фитопланктона в 73 точках Волгоградского водохранилища в июле 2006 и 2007 гг. и проанализированы в экологической учебной лаборатории ВГИ ВолГУ по ГОСТ 17.1.4.02 – 90.
Содержание хлорофилла А в пробах варьировало от 0,95 мкг/л в верховье залива Пичуга до 8,87 мкг/л в середине приплотинного участка. В ряде заливов и створов в 2007 г. уровень биомассы снизился по сравнению с 2006 г. Однако, на приплотинном участке, наоборот, наблюдалось увеличение уровня биомассы. Данная динамика прослеживается и в 2007-2008 гг. (Рис. 2). В ряде заливов – Ерзовка, Дубовка, где особенно велико антропогенное воздействие, отмечается увеличение биомассы.
III . Водные экосистемы.
Лимитирующие факторы водных экосистем:
1. Соленость – содержание растворимых солей, главным образом хлорида натрия, в водной массе;
2. Глубина проникновения солнечных лучей;
3. Количество кислорода;
4. Доступность питательных элементов;
5. Температура воды.
По степени солености вод водные экосистемы подразделяются на два больших класса.
Солоноводные (морские) Пресноводные
Океаны - озера, водохранилища
Устья рек (эстуарии) - пруды
Прибрежные болота - болота
Коралловые рифы - реки и ручьи (водотоки)
Основные зоны океана.
В любом из океанов земного шара можно выделить две основные зоны: прибрежную и открытый океан.
100 р бонус за первый заказ
Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line
Узнать цену
Из-за значительного объема загрязненных стоков качество воды в регионах не отвечает нормативным требованиям. Общий объем сточных вод, сброшенных в поверхностные водные объекты по России в целом, составляет более 60 км3, в том числе 22,4 км3 неочищенных и сильно загрязненных. Качество поверхностных вод большинства водных объектов Российской Федерации, несмотря на постоянный спад производства и уменьшение объема сброса загрязняющих веществ, по-прежнему не отвечает нормативным требованиям. Крупнейшие реки России, играющие ведущую роль в водоснабжении населения, промышленности и сельского хозяйства – Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора – оцениваются как «загрязненные», а их притоки – как «сильно загрязненные».
Нерациональное ведение сельского хозяйства и увеличение объема бытовых и промышленных стоков приводит к значительному росту количеств биогенных и органических веществ, поступающих в водоемы. Это ведет к увеличению трофического статуса водоемов, сокращению их биологического разнообразия, и ухудшению качества воды. Дополнительной причиной эвтрофирования является поступление биогенов на территорию водосборов с атмосферным переносом. Процесс эвтрофирования, начавшись в Западной Европе в 1950-1960 гг., пришел к нам с опозданием на 10-15 лет, и в 1970-1980-е годы охватил практически все водоемы Европейской части России.
В процессе эвтрофирования происходят принципиальные изменения в трофической структуре экосистемы, начиная от бактерио-, фито- и зоопланктона и кончая рыбами. На обогащение биогенными и органическими веществами водные экосистемы отвечают, прежде всего интенсивным развитием водорослей и цианобактерий, переводящих избыток питательных элементов в биомассу. Их бурное размножение вызывает «цветение» воды. Основными агентами «цветения» в большинстве случаев оказываются цианобактерии (aphanizomenon, microcystis, anobaena, oscillatoria). Избыточное развитие цианобактерий и водорослей имеет глубокие отрицательные последствия для пресноводных экосистем. Цианобактерии выделяют в воду метаболиты, токсичные для беспозвоночных, рыб, теплокровных животных и человека. Цветение воды приводит к дефициту кислорода и заилению грунтов водоемов. Создаются благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры и возбудителей заболеваний, в том числе и холерного вибриона. В структуре зоопланктона и рыбного населения происходит замещение крупных и долгоживущих форм на мелкие и раносозревающие. Ценные промысловые рыбы с длинным жизненным циклом заменяются «сорными» рыбами с высоким уровнем воспроизводства и высоким приростом продукции. Смена рыбной части сообщества происходит, как правило, к следующей последовательности: лососевые → сиговые → корюшковые → окуневые → карповые. Глубокие перестройки происходят и в растительных компонентах экосистем. Суммарная продукция и биомасса увеличиваются, трофическая структура упрощается, видовое разнообразие падает.
Особая опасность этих процессов заключается в том, что они, видимо, носят необратимый характер.
Сегодня наметился процесс, обратный эвтрофированию водоемов – их ре-олиготрофизация. В водоемах России он связан со спадом промышленного производства в 1990-е годы и со снижением употребления удобрений в сельском хозяйстве. Прежде всего этот процесс замечен на малых реках в Европейской части России. Однако в процессе ре-олиготрофизации структура рыбного населения не возвращается в первоначальное состояние.
Токсификация водоемов . Особую опасность таит в себе поступление в водные экосистемы токсических веществ. В последние годы наблюдается усиленное загрязнение водоемов тяжелыми металлами, фенолами, нефтепродуктами и другими токсикантами. Химические показатели не могут дать полного представления о токсичности среды, они не учитывают синергетические, кумулятивные или антагонистические эффекты от одновременного присутствия многих загрязнителей и поэтому не могут служить надежной основой для прогнозирования экологических последствий загрязнения. Химический анализ дает представление о содержании веществ в воде или в организмах только в момент отбора проб, однако мало что говорит о воздействии загрязнителей на гидробионтов. В то же время хорошо известно, что состояние гидробионтов и интегральная биологическая оценка «здоровья» экосистемы может служить обобщенным показателем экологического состояния водоема.
Проблема токсификации становится актуальной еще тогда, когда концентрация токсикантов в воде не превышает установленных ПДК, поскольку подавляющее большинство гидробионтов обладает ярко выраженными аккумулятивными способностями. В силу этого они сами становятся токсически опасными. Коэффициенты накопления у многих гидробионтов крайне высоки.
Пагубные последствия токсификации водоемов проявляются на организменном, популяционном и биоценотическом уровнях. На организменном уровне нарушаются многие физиологические функции, изменяется поведение особей, снижается темп их роста, снижается резистентность различным стрессовым состояниям внешней среды, возникают повреждения в генетическом аппарате, происходит трансформация исходного генофонда. На популяционном уровне под воздействием загрязнения происходят изменения численности и биомассы, смертности и рождаемости, размерной, возрастной и половой структуры. На биоценотическом уровне происходит изменение видового разнообразия, смена доминантных видов, изменение видового состава, изменение интенсивности метаболизма биоценоза.
Каждый из токсикантов обладает специфическим механизмом действия. Например, тяжелые металлы и их соединения наряду с непосредственным токсическим действием на организм могут вызывать мутагенные, гонадотоксические, эмбриотоксические и другие эффекты. Тяжелые металлы имеют ярко выраженную способность повреждать ферментативные системы организмов. Так, ртуть, серебро и медь, блокируют многие ферментативные реакции. Цинк уже в концентрации 0,065 мг/л ингибирует фосфорилирущее дыхание. Соли тяжелых металлов способны накапливаться в воде и донных отложениях, сохраняя при этом в течение длительного времени активную форму. Тяжелые металлы крайне медленно выводятся из организма, что служит предпосылкой так называемого эффекта пищевой цели - нарастания концентрации в организмах последующих трофических уровней. Например, самые высокие концентрации ртути в пресноводных экосистемах найдены в рыбах.
Токсифицирование пресноводных экосистем связано также с поступлением в них пестицидов. Персистентные пестициды, интенсивно применявшиеся в СССР в 50-60-е годы, прочно вошли в круговорот веществ. По мере их вымывания из почв и накопления в водоемах они оказывают все более пагубное воздействие на водные экосистемы. Это воздействие часто носит скрытый характер и проявляется неожиданно в виде массовой гибели рыб и водных беспозвоночных. В трофических цепях концентрации пестицидов возрастают в среднем в 10 раз при каждом переходе с более низкого уровня на более высокий. Чем длиннее трофическая цепь, тем выше оказывается концентрация в последнем звене. Происходит биологическая концентрация пестицидов в воде и илах до миллиграммов и десятков миллиграммов на 1 кг веса рабы. Поэтому даже самые минимальные концентрации персистентных пестицидов в воде и донных отложениях представляют угрозу высшим трофическим звеньям.
Существенные негативные последствия для пресноводных экосистем имеет загрязнение водоемов и водотоков и другими токсикантами, например антисептиками, такими, как соединения мышьяка, соли фтористоводородной кислоты и т.п.
Смешанное загрязнение токсическими и органическими веществами. В зависимости от того какие компоненты – органические или токсические преобладают, в экосистеме на фоне эвтрофирования, даже при высоких концентрациях кислорода могут происходить процессы угнетения или полной гибели животных. В таких условиях – увеличение биомассы, или рост численности животных наблюдается лишь до класса «грязных» вод. В классе «грязных» вод наблюдается значительное снижение численности и биомассы животных, а следовательно и самоочистительной способности водоема.
Закисление водоемов. В последние годы проблема токсифицирования водоемов в большой степени осложняется подкислением озерной воды в результате выпадения кислых атмосферных осадков, механизм образования которых связан с вымыванием из атмосферы окислов азота и серы, образующихся при сжигании ископаемого топлива и других видах хозяйственной деятельности человека. Подкислению озерной воды сопутствует повышение концентрации токсических металлов, таких, как алюминий, марганец, кадмий, свинец, ртуть, за счет их высвобождения из почв и донных осадков. В озерных водах с повышенной бикарбонатной щелочностью образуются дополнительные количества свободной угольной кислоты, оказывающей токсическое действие на гидробионтов. В России проблема подкисления озерных вод в результате трансграничного переноса с воздушными потоками и выпадения кислых атмосферных осадков, прежде всего окислов серы, наиболее четко обозначилась в Карелии и на Кольском полуострове. В Карельских и Кольских озерах, расположенных на кристаллических породах, вода наименее минерализована, содержит минимальные количества оснований, поэтому здесь процесс антропогенного подкисления вод происходит очень быстро. Из рыб, населяющих воды Карелии и Кольского полуострова, наиболее чувствительными к подкислению вод оказались благородные лососи, гольцы, сиги, хариусы.
При подкислении озерной воды резко снижается общая биомасса гидробионтов и величина первичной продукции водоема, происходит уменьшение видового разнообразия биоценозов. Прежде всего исчезают многие вида, являющиеся важными элементами кормовой базы ценных промысловых рыб. Уровень рН 5,0 и ниже бывает губительным для всех гидробионтов.
Кислотные дожди сказываются также на воспроизводстве рыб. Особенно тяжелая ситуация складывается весной, когда масса сульфатов попадает в талые воды. Наблюдается так называемый, «рН-шок». Именно в этот период происходит выход личинок сиговых и лососевых рыб, проходит нерест хариуса, щуки и окуня. Подкисление особенно отрицательно воздействует на молодь рыб. Резкое снижение рН воды в сочетании с высокими концентрациями металлов имеет губительное влияние на рыб и все сообщество в целом. В некоторых озерах в результате закисления прекращается воспроизводство популяций рыб, и они вымирают. Многие озера России уже практически лишились населения рыб.
Одной из основных причин гибели рыбы в кислых водах является нарушение активного транспорта ионов Na и Сa через жаберный эпителий. Однако в ряде случаев гибель рыб начинается еще задолго до снижения рH до летальных величин и вызывается косвенными причинами, например отравлением алюминием, которое провоцируется увеличением кислотности воды. Алюминий в первую очередь поражает жабры и рыба начинает испытывать острое кислородное голодание. Один «кислотный толчок» может повлечь за собой в течение нескольких дней резкое повышение концентрации алюминия до летальных величин. Поэтому массовая гибель рыбы может произойти в водоеме, в котором средние величины рH не вызывают серьезных опасений.
Термофикация водоемов. В некоторых водоемах дополнительной предпосылкой эвтрофирования является изменение их естественного температурного режима, вызываемое поступлением подогретых вод с предприятий и прежде всего с тепловых и атомных электростанций. Повышение температуры воды способствует увеличению интенсивности метаболизма биоценозов, в частности первичного продуцирования, что является значительным фактором эвтрофирования пресноводных экосистем.
Термофикация водоемов и водотоков влечет за собой изменение их флоры и фауны, часто провоцируя глубокие сдвиги в структуре и функциях исходных экосистем в нежелательных направлениях. Повышение температуры до 35°С благоприятствует развитию токсичных цианобактерий, наиболее устойчивых к подогреву, при одновременном угнетении другого фитопланктона.
Расселение чужеродных организмов. В последние десятилетия резко возросли темпы вселения чужеродных организмов (биологическая инвазия) в водные экосистемы. Основными причинами этого являются интенсификация судоходства и нерегулируемый сброс балластных вод судами. Вселение чужеродных видов негативно влияет на биологическое разнообразие, структуру и функционирование водных экосистем, а патогенные организмы и токсические виды водорослей представляют собой прямую угрозу здоровью человека.
Актуальность этой проблемы в России обусловлена существованием многочисленных гидросооружений, широкой сетью водных коммуникаций, обширными внутренними водоемами. Все это способствует более свободному обмену фауной и флорой между различными, прежде изолированными водными системами.
Преднамеренная интродукция чужеродных видов в экосистемы также таит в себе большой экологический и экономический риск, поскольку вселение нового вида всегда ведет к коренной перестройке пищевых цепей.
Проникновение некоторых организмов в новые для них водные системы часто приносит большой вред рыбному хозяйству, водоснабжению городов, гидротехническим сооружениям, водному транспорту и т.д.
Так, например, благодаря каналам, широко расселился моллюск дрейссена. Этот моллюск во вновь заселяемых им пресноводных водотоках и водоемах быстро достигает высокой численности, что нарушает нормальную работу различных гидротехнических сооружений, в несметных количествах проникает в водопроводные трубы, закупоривает их, а погибая, становится причиной порчи питьевой воды. Вытеснение эти моллюском местных видов водной фауны может вызвать серьезные изменения на экосистемном уровне.
Ярким примером отрицательного влияния на пресноводные экосистемы является широкое расселения головешки-ротана (percottus glenii) во многих мелких водоемах Европейской части России, который практически вытеснил из них все другие виды рыб.
Другим примером такого вселения является появление корюшки (osmerus eperlanus) в Сямозере и вспышка её численности в 1970-1980-е года вместе с началом процессов эвтрофирования, которые привели к перестройке структуры рыбного населения и пищевых цепей озера. Корюшка является активным планктофагом в первые годы своей жизни и столь же активным хищником во взрослом состоянии. Поэтому, с одной стороны, корюшка стала мощным конкурентом в питании другим планктофагам (ряпушке, сигу и уклее), а, с другой, является конкурентом и для хищников, в частности судаку и крупному окуню. Раньше в 1950-е годы Сямозеро считалось ряпушково-окуневым водоемом, а в 1990-е годы трансформировалось в корюшково-окуневое озеро. Корюшка быстро распространилась по всему озеру, освоив все возможные биотопы, и заняла пищевую нишу основного планктофага – ряпушки.
Насосы с фильтрами позволяют нам наслаждаться красивой голубой гладью пруда на своем участке. Также для этого предназначены различные химические и биологические добавки, которые уничтожают вредную микрофлору и нормализуют состав воды.
Водоем на своем участке часто подвергается такому неприятному и вредному явлению, которое называют эвтрофикацией. С греческого языка это слово можно перевести, как «обильное питание». Смысл его состоит в том, что биогенные вещества (азот и фосфор) вызывают «цветение» воды и гиперактивное развитие анаэробных микроорганизмов.
Каждый пруд, озеро, речная заводь и искусственный водоем может стать непригодным для дальнейшего использования вследствие того, что вода в нем «цветет». Уровень кислорода при эфтрофикации препятствует нормальной жизнедеятельности рыб и растений. Солнечный свет не может пробиться сквозь толщу расплодившихся водорослей, что также влечет за собой уменьшение разнообразия флоры и фауны водоема.
Причины и последствия
Причины этого неприятного явления разные. В одних случаях это вызвано природными факторами. Например, замедлением тока воды, из-за чего прекращается нормальное снабжение придонных областей кислородом. Или чрезмерным развитием некоторых видов водорослей.
Очень часто эвтрофикация является результатом человеческой деятельности. С полей смывают удобрения, в стоки попадают ортфосфатные порошки, близлежащие животноводческие фермы и птицефабрики нарушают содержание азота в водоеме.
Внешние признаки загрязнения пруда (водоема)
- Неприятный «тяжелый» запах
- Мутная пленка на поверхности
- Массивный осадок органических отложений на дне
- Неконтролируемое размножение водорослей, тины, ряски и других микроорганизмов, из-за чего жидкость приобретает устойчивый зеленый цвет.
О том, как сделать пруд для разведения рыбы читайте .
Эвтрофикация оказывает пагубное воздействие на биогеоценоз пруда с застойной водой:
- Верхний слой водоема вследствие увеличения питательных веществ для водорослей обрастателей и питающихся фитопланктоном зоопланктона превращается в зеленый ковер. Неприятный тяжелый аромат, наверное, знаком всем, кто хоть раз был на берегу подобного водоема.
- Придонный слой не получает нужного количества кислорода. Из-за этого умирают аэробные микроорганизмы, растения и рыбы. Происходит быстрое наращивание суммарной массы анаэробных живых организмов в придонном слое.
- Так как питающиеся кислородом бактерии не в состоянии своевременно перерабатывать отмершие части водорослей и животных, внизу скапливаются яды. Это фенол, сероводород и метан. Налицо проявляется парниковый эффект, добивающий растительность и требовательные к кислороду живые клетки. Читайте также про аэраторы для пруда .
Загрязнения водоемов бывают также комбинированными. То есть, эвтрофикация плюс сточные воды, опавшая листва и ветки, поваленные деревья, железные и пластмассовые корпуса отработавших механизмов, мусор антропогенного происхождения, и др.
Всю информацию про разведение рыбы в искусственных водоемах найдете .
Способы очистки водоемов
Когда-то наши предки просто засыпали в грязный пруд большое количество древесного угля. Это был некий прообраз фильтрации. Сейчас существуют более совершенные и удобные методы очистки промышленных, природных и дачных водоемов. Всего различают четыре вида очистных мероприятий:
Облучение ультрафиолетом – это все еще довольно экзотический способ очистить водоем от «цветения» и тины. А вот фильтры, применяемые одновременно с добавлением в воду химических и биологически активных веществ, являются распространенным методом. Здесь важно определить уровень содержания зеленной массы и, отталкиваясь от этого, заказать насос необходимой мощности.
Чем кормить карасей в домашнем пруду подскажет .
Насос с фильтром помещают на нужную глубину. При профилактике эвтрофикации достаточно лишь раз в неделю или около того включать его. Если же водоем достаточно грязный, то необходимо избавиться от всех водорослей, мертвых отложений, микроскопических частиц и другого мусора биогенного происхождения.
Важно правильно рассчитать пропускную способность насоса и фильтра. Для промышленных нужд выпускают мощные агрегаты, очищающие тонны воды в час . Дачный водоем не требует высоких параметров насоса, поэтому здесь важнее стабильная работа и качественная очистка.
Биологические и химические методы очистки закрытых бассейнов и прудов применяют обычно вместе. Процесс отмирания ряски, тины и простейших водорослей запускается сразу после высыпания рекомендуемой дозы препарата. Обычно он длится от одного до трех месяцев. После этого начинается уменьшение количества водорослей-обрастателей и анаэробных придонных микроорганизмов.
Для чего применяют бутилкаучуковую пленку для пруда узнаете .
Быстро очистить с помощью фильтра можно только сравнительно небольшой бассейн. Чтобы очистить пруд значительных размеров, в зависимости от степени загрязнения и применяемых препаратов, может потребоваться от нескольких недель до нескольких месяцев.
Если водоем на своем участке снабжается проточной водой из труб, то стоит также прочистить и их. Дело в том, что на поверхности внутренних стенок трубопроводов обязательно поселяются колонии микроорганизмов и простейших водорослей. В итоге вода в пруд поступает уже загрязненной, чего нужно всячески избегать.
Не исключено, что вам будет полезна информация про .
Избавление от анаэробных микроорганизмов и бактерий – это длительный и дорогостоящий процесс. Поэтому следует не доводить свой водоем до состояния болота. Необходимо постоянно контролировать уровень азота и фосфора, не допускать попадания внутрь биогенных микроэлементов, следить за тем, что втекает в ваш пруд. Для обогащения водоемов кислородом принято использовать .
Систему фильтрации воды в пруду вы можете сделать сами, как показано на этом видео:
Насосы с фильтрами являются неотъемлемой составляющей любого водоема, хозяин которого строго контролирует все процессы в его недрах и на поверхности. Добавление химических и биологических веществ дополняет процесс очистки от нежелательных водорослей и зоопланктона.
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?
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.
Загрузка...
