Хозяйственные последствия эвтрофирования

Обильная растительность может препятствовать движению воды и водного транспорта, вода может стать непригодной для питья даже после обработки, рекреационная ценность водоема может снизиться, могут исчезнуть коммерчески важные виды (такие как форель). Наконец, эвтрофирование приводит к вспышкам «цветения» (массового развития) водорослей.

Цветение водорослей наносит двоякий ущерб водной системе. Во-первых, они снижает освещенность, вызывая гибель водных растений. Тем самым нарушаются естественные местообитания многих гидробионтов. Во-вторых, при отмирании водорослей потребляется много кислорода, что может привести к тем же последствиям, что и прямое внесение органики в воду.

Кроме обогащения воды легкоокисляемой органикой, приводящей к заморам, водоросли способны продуцировать и токсические вещества (альготоксины). Так, Alexandrium tamarense вырабатывает сакситоксин нервно-паралитического действия, аккумулируемый съедобными моллюсками. Prymnesium parvum выделяет вещества, высокотоксичные для рыб. Токсины, образуемые Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena действуют на печень и могут быть нейротоксичны.

Борьба с эвтрофированием

Как и любые меры по охране окружающей среды складывается из двух групп методов: восстановительных и профилактических.

Восстановительные методы включают в себя:

• отвод стока для снятия нагрузки по биогенам;

• разбавление вод для снижения концентрации биогенных элементов;

• углубление дна для увеличения объема гиполимниона;

• драгирование для изъятия биогенных элементов, депонированных в донных осадках;

• изъятие вод из гиполимниона;

• спуск водохранилищ;

• химическую обработку для связывания и осаждения биогенных элементов или уничтожения водорослей;

• нарушение стратификации и реаэрацию;

• сбор фитомассы и биоманипуляцию.

Профилактические методы, используемые для предотвращения эвтрофирования:

• контроль сброса биогенных веществ;

• удаление биогенных веществ из сточных вод;

• использование предварительных отстойников;

• стратегическая перестройка управления водопользованием в бассейне.

3.6 Загрязнение водоемов бытовым мусором

С ростом населения и распространением индустриализации с простым выбросом отходов в водную среду возникло две проблемы:

- во-первых, концентрации традиционных отходов возросли настолько, что природные процессы перестали справляться с ними;

- во-вторых, появились новые типы загрязнителей, с которыми организмы никогда не сталкивались в процессе их эволюционной истории.

Значительную долю загрязнения вод составляет обычный бытовой мусор. Подсчитано, что ежедневно на каждого человека – участника водных перевозок (пассажир или член команды) в среднем выбрасывается за борт от 1,1 до 2,6 кг мусора. Это дает 6,5 млн. т мусора в год. Значительная часть этого мусора с точки зрения экосистем практически вечна и, скапливаясь вдоль берегов, в заводях, устьях рек, он серьезно нарушает нормальное функционирование гидробиоценозов.

В таблице 3.1 приведено время разложения компонентов бытового мусора в морской воде.

Таблица 3.1 - Время разложения компонентов бытового мусора в морской воде

Компонент	Время	Компонент	Время
Бумажная салфетка	2-4 недели	Окрашенное дерево	13 лет
Газета	6 недель	Разовый стаканчик	50 лет
Тетрапак	2 месяца	Жестяная банка	50 лет
Огрызок яблока	2 месяца	Поплавок от сети	80 лет
Картонная коробка	3 месяца	Алюминиевая банка	800 лет
Х/б шнурок	3-4 месяца	Пластиковая бутылка*	450 лет
* - пластик не разлагается, но со временем измельчается

Как видно из данных таблицы 3.1 наибольшую проблему представляют изделия из пластика, который практически не разлагается, а только со временем измельчается.

Учеными было установлено, что концентрация мелких частиц пластика в верхних слоях мусорного континента - одна из самых высоких в Мировом океане. Поэтому данный регион был включён в исследования, посвящённые изучению последствий фотодеградации пластика в поверхностных слоях воды. В отличие от отходов, подверженных биоразложению, пластик под действием света лишь распадается на мелкие частицы, при этом сохраняя полимерную структуру. Распад идет вплоть до молекулярного уровня.

Всё более и более мелкие частицы концентрируются в поверхностном слое океана, и в итоге морские организмы, обитающие здесь же, начинают употреблять их в пищу, путая с планктоном. Таким образом пластиковые отходы включаются в пищевую цепь.

Взвесь пластиковых частиц напоминает зоопланктон, и медузы или рыбы могут принять их за пищу. Большое количество долговечного пластика (крышки и кольца от бутылок, одноразовые зажигалки) оказывается в желудках морских птиц и животных, в частности морских черепах и черноногих альбатросов. Помимо прямого причинения вреда животным, плавающие отходы могут впитывать из воды органические загрязнители, включая ПХБ (полихлорированные бифенилы), ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и ПАУ (полиароматические углеводороды). Некоторые из этих веществ не только токсичны - их структура сходна с гормоном эстрадиолом, что приводит к гормональному сбою у отравленного животного.

Защитники природной среды бьют тревогу по поводу её недопустимого загрязнения медленно разлагающимися пластмассами. Они добиваются введения законодательства, запрещающего применения трудно разлагающихся пластиков для использования в упаковке товаров и для других подобных целей. Использование полиэтилена и полипропилена в упаковке по объёму занимает первое место. Производители полиэтилена и полипропилена готовятся к тому, что использование трудно разлагающихся полимеров может быть в будущем запрещено и готовятся к такой ситуации.

По заказу ведущих мировых производителей пластмасс лаборатории разрабатывают технологические процессы, которые обеспечивают промышленное производство саморазлагающихся пластиков.

В большинстве случаев предусматривается добавление в полимер на стадии его производства катализаторов, благодаря которым происходит быстрое разрушение длинных молекулярных цепочек. Это позволяет атомам углерода в полимере взаимодействовать с кислородом и образовывать углекислый газ. Параллельно с этим полимер становится доступным для микроорганизмов, которые инициируют процесс ускоренного биоразложения пластмассы.

3.7 Загрязнение водоемов органическими веществами

Органические вещества природного происхождения за некоторым исключением быстро разрушаются в водной среде микроорганизмами, при этом в аэробных условиях образуются CO₂, H₂O, нитраты, фосфаты, сульфаты и кислородсодержащие соединения других элементов. В случае анаэробного состояния водоема в результате ряда процессов брожения образуются CH₄, NH₃ и H₂S.

Иначе ведут себя синтетические органические соединения, которые характеризуются значительной устойчивостью к внешним воздействиям, биохимическому и микробиологическому окислению. К числу чрезвычайно устойчивых органических веществ относится нефть и нефтепродукты.

3.7.1 Нефть и нефтепродукты

Сырая нефть и ее производные, из которых получают нефте­продукты, - сложная смесь многих химических соединений. Содержит в разных соотношениях четыре главных класса углеводородов: парафины (алканы), нафтены, ароматические соединения, олефины. Кроме углеводородов в нефти почти всегда присутствуют соединения, содержащие серу, кислород и азот.

Попадает в пресноводные водоемы и Мировой океан в результате аварий нефтепроводов и технологического оборудования на нефтепромыслах, катастроф нефтеналивных танкеров (рисунок 3.7).

В районах наземных нефтепромыслов и нефтепроводов периодически происходят локальные утечки нефти и нефтепродуктов, которые не распространяются на большие площади.

Районы и источники загрязнений нефтью можно условно разделить на две группы: временные и постоянные («хронические»). К временным районам можно отнести нефтяные пятна на водной поверхности, разливы при транспортировке. К постоянным относятся районы нефтедобычи, на территории которых земля буквально пропитана нефтью в результате многократных утечек.

Рисунок 3.7 – Источники загрязнения Мирового океана нефтью