ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И САНИТАРНО – ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЭВТРОФИРОВАНИЯ ВОД

Проблема эвтрофирования водных объектов носит глобальный характер. Для того чтобы масштабно изучить этот процесс осуществляются постоянные наблюдения, проводятся регулярные обследования рек, озер и водохранилищ. Например, в странах Западной Европы регулярно проводят инвентаризацию водных объектов по уровню трофности. Степень трофии учитывают при оценке эколого-санитарного состояния водоема и решении вопроса о его практическом использовании в народнохозяйственных целях [4].

Под словом «трофность» следует понимать: наличие в водоеме питательных веществ, жизненно важные для существования растений, количество биомассы и продукции автотрофных организмов водной среды [1].

В 30-х годах 20-го века учеными было установлено связь биологической продуктивности с абиотическими факторами среды, с географическим положением водоема и с характером водосбора. Затем они предложили описательную терминологию разделения озер на олиго-, мезо- и эвтрофные [4].

Как было установлено, есть пределы, когда повышение продуктивности водоемов рассматривается как положительный процесс. Очень важно уметь оценивать пределы минимального присутствия биогенных элементов в воде.

По трофности можно различит 5 типов водоемов:

1. дистрофные (dys– нарушение) – в таких водоемах плохо развита растительность и много гумусовых кислот;
2. олиготрофные (oligos– мало) – с низкой продуктивностью;
3. мезотрофные (mesos– средний) — с наилучшим состоянием в теплый период года;
4. эвтрофные (ev– хорошо, усиленно) — в таких водоемах много биогенных элементов;
5. гипертрофные (gyper– чрезмерное превышение нормы) – с большим количеством биогенов.

С помощью химических, физических, биохимических и биологических показателей водоемы относят к определенному типу трофности.

К физическим показателям можно отнести прозрачность воды. Чем прозрачнее вода, тем меньше в ней фитопланктона, следовательно, и биогенных элементов, которыми питаются синезеленые водоросли [1].

К химическим показателям относят концентрацию биогенных веществ в водоеме. Как показывают многочисленные опыты, главную роль в процессе эвтрофирования играют фосфор и азот, также важной частью является количественное соотношение азота и фосфора в водных экосистема [2].

Наблюдались такие случаи, когда при отсутствии минеральных веществ в водной среде, происходил рост синезеленых водорослей. Связано это тем, что фитопланктон может накапливать биогенные вещества в клетках. Этот процесс происходит в период клеточного деления и поступления питательных веществ, иначе говоря период лаг-фазы. Обычно это занимает 10-15 суток. Таким образом, между величиной первичной продукции и концентрациями биогенов происходит взаимосвязь такая как совместная изменчивость.

Показателем биохимических процессов служит первичная продукция водоемов. Первым ученым, который классифицировал водоем по первичной продукции был Г.Г. Винберг.

Характер сезонной динамики, а также количественные показатели развития фитопланктона являются биологическим показателем водоема, также видовой состав, соотношение групп водорослей и сезонная сукцессия фитопланктона.

Нельзя отнести водоем к разным уровням трофности только по определенным, отдельным показателям. Что бы получить достоверную информацию и правильно отнести водоем к типу трофности нужно использовать разные показатели. Поэтому для оценки водоема используют комплексные индексы, такие как индекс степени трофности. В основном требуется от 3 до 40 и более параметров. При этом, сравнив индексы стало ясно, что эти показатели действуют только для крайних типов (олиготрофные-эвтрофные), и невозможно различить переходы от одного уровня к другому.

Для изучения степени трофности также используют космические съемки со спутников, но этот метод очень дорогой, поэтому их трудно использовать в целях мониторинга [4].

Как уже говорилось, цветение воды распространенный процесс проявления эвтрофирования и оно обусловлено, как правило, интенсивным развитием синезеленых водорослей. Ниже рассмотрим стадии цветения воды (количество биомассы фитопланктона, г/м³ воды – стадии цветения воды):

• Менее 2,5 – отсутствие цветения;
• От 2,5 до 10 – начальное цветение;
• От 10 до 100 – умеренное цветение;
• От 100 до 500 – интенсивное цветение.

Благоприятными являются первая и вторая стадия, допустимой третья, а опасной – четвертая. На последней стадии меняются биологические, физические, химические и органолептические качества воды [4].

В процессе эвтрофирования накопление нитратов и нитритов введет к росту токсичности водоема. После отмирания водоема значительно вырастает содержание в ней азотосодержащих и фосфорсодержащих веществ, они взаимодействуют с нитратами и нитритами образуют высококанцерогенные соединения.

В летний период при росте водорослей в водоеме создаются анаэробные условия, в результате этого увеличивается количество разнообразных аминов. Из-за резкого снижения кислорода, ухудшаются процессы самоочищения водных объектов, в придонных слоях образуются такие опасные вещества как метан, аммиак, сероводород.

Другим опасным фактором может стать формирование благоприятных условия для возникновения возбудителей и переносчиков паразитарных болезней [3].

Еще одним из негативных последствий эвтрофированных водоемов является влияние на станции водоподготовки. При регламентированной работе этих станций водоросли в очищенной воде должны составлять не более чем 0,08 мг/л, но в период «цветения» водоема масса синезеленых водорослей может превышать 2 мг/л. У этих водорослей низкая способность к коагуляции, в итоге возникают мелкие, не оседающие хлопья. Для того чтоб избавится от водорослей используют микрофильтры, которые удерживают до 90 % этих водорослей. Но с помощью этих фильтров невозможно убрать биологически активные вещества, выделяемые водорослями, которые обладают токсичностью. Чтоб избавиться от токсичности и очистить воду применяют активированный уголь и коагуляцию повышенными дозами коагулянтов, что приводит к существенному удорожанию процессов водоподготовки.

Фитопланктон в «цветущих» водоемах опасен в тот период, когда происходит его активное развитие, однако может представлять опасность и после отмирания. После того как клетки водорослей разрушаются, в воду поступают эндогенные токсины и токсичность воды достигает максимума. С экологической и с гигиенической точек зрения этот факт имеет практическое значение. Это нужно учитывать при разработке процедур водоподготовки. Необходимо обязательно выделять период, когда в воду попадает максимальное количество токсинов. Также необходимо учитывать, что определить токсичность воды можно лишь довольно сложными методами анализа, в то время как процесс эвтрофирования наблюдается визуально [2].

В то же время токсичность воды напрямую зависит от конкретных соединений, поступающих в результате «цветения». Например, к полипептидам (обладают биологической активностью, как по отношению к гидробионтам, так и по отношению к теплокровным организмам) относится токсины, которые образуется в результате разложения биомассы цианобактерий. Попадая в питьевую воду, эти токсины могут вызвать разнообразные патологические изменения в организме животных и человека [1].

Список литературы:

1. Зданович В.В., Криксунов Е.А. Гидробиология и общая экология: словарь терминов. – М.: Дрофа, 2004. – 192 с.
2. Мусатов А.П. Оценка параметров экосистем внутренних водоемов. – М.: Научный мир, 2001. – 192 с
3. Хендерсон-Селлерс Б., Маркленд Х.Р. Умирающие озёра. Причины и контроль антропогенного эвтрофирования. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 279 с.
4. Яценко-Степанова Т.Н., Немцева Н.В., Игнатенко М.Е. Основные подходы к определению трофности природных водоемов // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. – 2014. – № 1. – С. 1-7.