Причины и контроль антропогенного эвтрофирования

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Факультет химии и экологии

Кафедра химии

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему «Причины и контроль антропогенного эвтрофирования»

по дисциплине «Химия окружающей среды»

Выполнила: Тимофеева Е.А.

студентка 4 курса,

Проверила: Чернова О.Б.

Владимир - 2011 г.



Содержание

Введение

1. Причины и агенты эвтрофирования

2. Стадии эвтрофирования

3. Хозяйственные последствия эвтрофирования

4. Мониторинг и контроль антропогенного эвтрофирования

4.1 Подсистема мониторинга антропогенного эвтрофирования

4.2 Формирование сети наблюдений

4.3 Программа наблюдений

4.4 Частота и сроки отбора

4.5 Проведение наблюдений

4.6 Основные принципы оценки уровня

антропогенного эвтрофирования

5. Борьба с эвтрофированием

Заключение

Список литературы



Введение

В конце прошлого века стало очевидным, что ухудшение качества поверхностных вод и потеря ими своей ресурсной ценности связаны не только с прямыми загрязнениями водных объектов, поступающими от различных источников, но и с нарушением экологического равновесия, приводящего к ломке механизмов самоочищения и появлению вторичных негативных эффектов.

Одной из главных причин деградации водных объектов является недостаточная изученность влияния деятельности человека на внутриводоемные процессы и функции биоценозов[1].

Наиболее очевидным проявлением экологического дисбаланса в поверхностных водах является антропогенное эвтрофирование (в быту «цветение воды»), которое во второй половине прошлого века стало проблемой глобального масштаба, поскольку последствиями этого процесса являются вторичное загрязнение воды и нарушение всех других видов водопользования.

Эвтрофирование в перечне экологических проблем поставлено на первое место, как наиболее очевидная угроза экологической безопасности и ресурсной ценности поверхностных вод.

Поэтому основное внимание в курсовой работе уделено причине и контролю водных ресурсов именно этого вида экологических последствий деятельности человека.

Коммунальные сточные воды, кроме большого количества органических веществ, несут и много биогенных элементов, вызывающие бытовое загрязнение.

Результатом этого становится антропогенное эвтрофирование водоемов и водотоков.

Сущность эвтрофирования заключается в накоплении органического вещества, фотосинтезируемого водорослями (пищевых ресурсов) при избыточном поступлении в водные объекты биогенных (питательных) веществ из антропогенных источников.

Избыточная биомасса водорослей разлагается, вызывая ухудшение качества воды и нарушение всех видов водопользования, а в итоге может приводить к полной деградации водной экосистемы[1].



1. Причины и агенты эвтрофирования

Главными агентами эвтрофирования могут выступать соединения азота и фосфора, главным образом в виде нитратов и фосфатов.

В конце 1960-х гг. было широко распространено убеждение о загрязнении рек, озер и подземных вод нитратами бытовых сточных вод, сточных вод животноводческих комплексов и, особенно, возделываемых полей. Наибольшие опасения вызывал тот факт, что высокое содержание нитратов в воде может вызвать заболевания. Например, метгемоглобинемию, или синдром «blue-baby» - у детей младше 6 мес. Заболевание это чрезвычайно редкое, но между 1945 и 1960 гг. в мире было зарегистрировано 2000 случаев. В США погиб 41 младенец, в Европе - 80.

Главной угрозой, которую представляют нитраты для окружающей среды, является эвтрофирование водоемов.

Источники поступления агентов эвтрофирования:

ь естественное вымывание питательных веществ из почвы и выветривание пород;

ь сбросы частично очищенных или неочищенных бытовых сточных вод, содержащих органические соединения азота и фосфора, нитраты и фосфаты;

ь смыв неорганических удобрений, содержащих нитраты и фосфаты;

ь смыв с ферм навоза, содержащего органические соединения азота и фосфора, нитраты, фосфаты и аммиак;

ь смывы с нарушенных территорий (шахты, отвалы, стройки, неправильное использование земель);

ь сбросы реагентов, содержащих фосфаты;

ь поступление нитратов из атмосферы[2].



2. Стадии эвтрофирования

При эвтрофировании водная экосистема последовательно проходит несколько стадий. Сначала происходит накопление минеральных солей азота или фосфора в воде. Эта стадия, как правило, непродолжительна, так как поступающий лимитирующий элемент немедленно вовлекается в кругооборот и наступает стадия интенсивного развития водорослей. Нарастает биомасса фитопланктона, увеличивается мутность воды, повышается концентрация кислорода в верхних слоях воды[2].

Затем наступает стадия отмирания водорослей, происходят аэробная деградация детрита, резкое изменение характеристики химического состава воды[3]. Интенсивно отлагаются донные илы с повышенным содержанием органики. Отмечаются изменения зооценоза (замещение лососевых рыб карповыми).

Наконец, наступает полное исчезновение кислорода в глубинных слоях и начинается анаэробное брожение. Характерно образование сероводорода, сероорганических соединений и аммиака.

Опасности эвтрофирования подвергаются даже моря. Так, в настоящее время Северное море получает азота в 4 раза больше фонового уровня, фосфатов - в 7 раз больше фонового. От этого прироста 37 % азота и 68 % фосфата - из бытовых сточных вод, 60 % азота и 25 % фосфатов - из сельскохозяйственных смывов[2].



3. 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 рыб (такие как форель). Наконец, эвтрофирование приводит к вспышкам «цветения» (массового развития) водорослей.

Цветение водорослей наносит двоякий ущерб водной системе. Во-первых, оно снижает освещенность, вызывая гибель водных растений. Тем самым нарушаются естественные местообитания многих гидробионтов - организмов, в ходе эволюции приспособленных к обитанию в водной среде[3]. 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 в токсические вещества (так называемые 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. Например, в 1989 г. при массовом развитии сине-зеленых водорослей в английских озерах погибло несколько собак[2].



4. Мониторинг и контроль антропогенного эвтрофирования

4.1 Подсистема мониторинга антропогенного эвтрофирования

Одним из серьезных затруднений при оценке последствий антропогенного эвтрофирования водоемов и водотоков является то, что благодаря механизмам гомеостаза изменения в функционировании экосистем оказываются на первом этапе незаметными. Чаще такие нарушения сложно отличить от природных вариаций в развитии экосистем. К последним могут быть отнесены сезонные, межгодовые колебания гидродинамических процессов, климатические изменения и другие[1].

Оценки последствий антропогенного эвтрофирования и выявление его масштабов на фоне естественной изменчивости могут быть определены только на базе результатов режимных наблюдений за особенностями функционирования отдельных сообществ водных организмов в условиях антропогенного эвтрофирования. Причем для получения достаточно достоверного результата необходимы наблюдения за ряд лет и даже десятилетий.

Серьезные структурные преобразования происходят за счет усиления и ускорения процесса антропогенного эвтрофирования и периодического токсического воздействия на биоту многих загрязняющих веществ, поступление которых в водоемы и водотоки остается по-прежнему высоким. Причем эффект токсического воздействия может проявляться как при прямом поступлении в водоемы токсичных веществ, так и на определенных стадиях процесса антропогенного эвтрофирования.

Несмотря на то, что обогащение поверхностных вод биогенными веществами вызывает усиление развития всех фотосинтезирующих организмов, прямым следствием процесса антропогенного эвтрофирования может быть либо "цветение" воды, либо усиление развития высшей водной растительности, и последнее будет определяться в первую очередь типом водного объекта. Практически во всех водохранилищах процесс их эвтрофирования начинался по типу фитопланктонного.

Характерными чертами водоемов с фитопланктонным типом эвтрофирования являются:

ь всегда положительный биотический баланс хотя бы верхней части слоя летом;

ь заметные изменения в течение лета интенсивности фотосинтеза, содержания кислорода, свободной углекислоты, карбонатов, активной реакции воды.

Уже на ранней стадии процесса антропогенного эвтрофирования проявляются следующие общие для всех водоемов природные модификации в развитии фитопланктона:

ь изменение видового состава доминирующего комплекса;

ь изменение значимости отдельных видов в составе доминирующего комплекса и целых систематических групп в общей численности и биомассе фитопланктона;

ь нарастание абсолютных значений численности всех основных групп;

ь снижение относительной численности фитопланктона;

ь сдвиг баланса крупно- и мелкоклеточных видов, особенно на ранней стадии эвтрофирования, в сторону мелкоклеточных[4].

Наиболее острые конкурентные отношения складываются в летний период. Подавляющее большинство водорослей из числа летних вытесняется в весенний и осенний планктон, летом же массовыми оказываются синезеленые, зеленые, желтозеленые водоросли. К числу наиболее наглядных проявлений последствий фитопланктонного эвтрофирования водных объектов может быть отнесено "цветение" воды, возникающее как результат нарушения процессов саморегуляции в экосистеме и выхода на доминирующее положение в биоценозе одного или нескольких наиболее приспособленных видов водорослей[1].

Наиболее широкую известность приобрело "цветение" воды в результате массового размножения отдельных видов синезеленых водорослей. антропогенный эвтрофировани водоем цветение

Особого внимания заслуживает тот факт, что "цветение" воды возникает в результате антропогенного воздействия на экосистему и является ответной приспособительной реакцией последней и может рассматриваться как новый этап ее существования в изменившихся условиях среды. Как показывают многолетние исследования, обильному "цветению" синезеленых водорослей благоприятствует ослабленное течение, высокая прозрачность, большое содержание подвижных форм растворенного органического вещества, усиленное поступление биогенных элементов. Не менее важную роль в стимуляции развития водорослей играет увеличение степени восстановленности среды и снижение уровня кислородного насыщения.

"Цветение" является косвенным показателем ухудшения общего санитарного состояния водоема. С другой стороны, оно само является источником биологического загрязнения водоемов со всеми вытекающими отсюда отрицательными гигиеническими, а порой и эпидемиологическими последствиями.

Интенсивно нарастающий процесс антропогенного эвтрофирования водоемов и водотоков, а также своеобразие этого процесса предъявляют особые требования к выбору путей и методов контроля и защиты водных экосистем.

Специфика процесса антропогенного эвтрофирования, принципиальные различия между процессами эвтрофирования и загрязнения требуют особых подходов к расположению и срокам отбора проб и перечню определяемых показателей, и особенно к разработке систем оценки уровня эвтрофирования экосистем.

Подсистема мониторинга антропогенного эвтрофирования пресноводных экосистем (ПМАЭПЭ) входит в качестве специального вида в состав системы мониторинга поверхностных вод суши.

Для оценки уровня антропогенного эвтрофирования необходимо иметь большие ряды комплексных наблюдений (статистически достоверные многолетние данные) за изменением специфических показателей, характеризующих направление и скорость природных модификаций биоценозов с учетом региональных особенностей экосистем.

Задачей ПМАЭПЭ является обеспечение наблюдений и оценка:

ь совокупного эффекта эвтрофирования при антропогенном воздействии на экосистемы;

ь природного экологического состояния водоемов и водотоков и возможных его изменений при антропогенном эвтрофировании;

ь направлений изменений структурной организации сообщества водных организмов в условиях внешнего кратковременного или хронического воздействия.

Эвтрофирующиеся экосистемы делятся не только по категориям в зависимости от их ценности и путей использования, но и по своим особенностям приспособления к усиливающимся процессам эвтрофирования.

Особенности экосистемы, обеспечивающие устойчивость каждого конкретного водного объекта, складываются в результате индивидуальной истории данной экосистемы и отражают ее индивидуальные свойства. Поэтому неизбежна их типизация, требующая умения отличить типовые свойства экосистем от индивидуальных.

ПМАЭПЭ в России создается впервые. Первая очередь этой подсистемы организована исходя из возможностей действующей в настоящее время гидрохимической и гидробиологической сети глобальной системы наблюдений (ГСН). В ее состав вошли пункты действующей сети, на которых обеспечен длительный ряд наблюдений по комплексу гидрологических, гидрохимических и гидробиологических показателей, и по результатам наблюдений на которых уже в настоящее время можно оценить последствия антропогенного воздействия путем:

ь сопоставления по пунктам и срокам приоритетных гидрохимических и гидробиологических показателей;

ь оценки их пространственно-временной изменчивости;

ь выявления специфических особенностей в развитии сообществ водных организмов при усилении антропогенного воздействия;

ь ранжирование участков реки по уровню загрязненности с эвтрофирующим и регрессирующим эффектами антропогенного воздействия.

Поскольку в современных условиях одной из основных причин усиления процесса эвтрофирования чаще всего является фактор накопления в водной среде биогенных веществ, то режим биогенных элементов рассматривался как исходный показатель потенциального эвтрофирования, а характер развития фитопланктонного сообщества - как следствие последнего[4].

В качестве основы для интегральной оценки последствий антропогенного эвтрофирования пресноводных экосистем рекомендуется использовать сравнительный метод, основанный на сопоставлении результатов обобщения многолетней гидробиологической информации, полученной на пунктах режимных наблюдений с разным уровнем антропогенного воздействия, в том числе и на условно "фоновом".

В качестве основы количественной оценки уровня антропогенного эвтрофирования предлагается использовать приоритетные показатели природных модификаций структурной организации фитопланктонных сообществ.

Использование в первую очередь показателей развития фитопланктона можно объяснить тем, что фитопланктон является одним из важнейших элементов водных экосистем, участвующих в формировании качества вод, поскольку свободно парящие в толще воды организмы фитопланктона осуществляют такой мощный процесс, как фотосинтез[1].

Индикаторные свойства фитопланктонного сообщества определяются не только фактом присутствия или отсутствия определенных сапробных видов, но и степенью их количественного развития. Поэтому изучение таких показателей, как видовой и групповой состав, численность, биомасса, их пространственно-временная изменчивость, имеет большое практическое значение.

Многочисленными исследованиями последних лет установлено, что фитопланктону принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды водных объектов.

Достоверность и объективность оценки уровня антропогенного эвтрофирования достигается соблюдением следующих условий:

ь в качестве исходной базы необходимо использовать многолетнюю гидробиологическую информацию, представляющую результаты анализа проб, отобранных в назначенных пунктах при строгом соблюдении сроков отбора;

ь оценку необходимо проводить по результатам режимных наблюдений, выполняемых в лабораториях контроля за загрязнением поверхностных вод;

ь непременным условием использования результатов гидробиологического анализа является единая методическая основа его проведения;

ь при проведении сравнительной оценки эвтрофирования различных участков водных объектов или различных водных объектов необходимо использовать материалы равной представительности, т.е. должны быть идентичными показатели оценки, число результатов анализа и сроки отбора проб[4].

4.2 Формирование сети наблюдений

Формирование сети наблюдений за процессом антропогенного эвтрофирования необходимо производить на основе анализа размещения действующих пунктов контроля.

При этом необходимо исходить из следующих общепринятых положений:

ь наиболее благоприятные условия для усиления процессов антропогенного эвтрофирования создаются на мелководных участках озер и водохранилищ, в прудах и на зарегулированных водотоках, где принципиально меняются гидрологические условия функционирования экосистем;

ь неравномерность антропогенного воздействия, а следовательно, и физико-химических условий водной среды приводят к образованию в пределах одной экосистемы специфических микроэкосистем.

Так, например, в поверхностном слое эвтрофирующихся водоемов отмечается гетерогенность, особенно заметная в период массового "цветения" фитопланктона и обусловленная так называемыми пятнами "цветения", которые могут иметь самую разнообразную форму и размер.

Поэтому в первую очередь необходимо изучать наиболее характерные участки водоемов, поскольку обстоятельная характеристика экосистем крупных водоемов и водотоков невозможна без характеристики их основных частей.

Выбор сети пунктов наблюдений проводится на основе характеристики гидролого-экологического состояния водного объекта.

При обследовании водоемы изучаются на всем их протяжении с целью выявления пространственных неоднородностей распределения величин, характеризующих как функционирование экосистемы водоема в целом, так и отдельных его биотопов.

Учитывая высокую пространственно-временную неоднородность и изменчивость показателей экологического состояния водных экосистем, вопрос отбора представительных проб приобретает особое значение. При проведении обследования водного объекта особенно важно провести отбор проб по всей акватории за время, много меньшее временной и пространственной изменчивости ее состояния, с пространственным интервалом, исключающим пропуск характерных аномальных участков водного объекта[4].

При выборе пунктов режимных наблюдений предпочтение отдается таким участкам водных объектов:

ь где наиболее ярко проявляются различия в структурно-функциональной организации сообществ водных организмов, что наглядно отражает последствия антропогенного воздействия;

ь которые находятся под влиянием как существующих, так и проектируемых источников поступления веществ, за счет которых потенциально возможно усиление процессов эвтрофирования пресноводных экосистем[4].

4.3 Программа наблюдений

Программа наблюдений за антропогенным эвтрофированием должна обеспечить комплексную (по набору показателей) и интегральную (по пространственным координатам) оценку экологического состояния пресноводных экосистем.

Поскольку уровень эвтрофирования и его последствия зависят от "биографии" водных экосистем, весьма разнообразных на обширной территории России, для контроля за антропогенным эвтрофированием предусматривается проведение согласованного гидрохимического и гидробиологического контроля воды, взвешенных веществ и донных отложений по ряду приоритетных показателей.

В современных условиях определяющую роль в усилении процесса эвтрофирования играет фактор накопления биогенных элементов в водной среде больших и малых водоемов, поэтому режим биогенных элементов рассматривается как исходный показатель потенциального эвтрофирования. Характер развития фитопланктона является следствием последнего. Формирование и развитие фитопланктона, в свою очередь, определяется комплексом факторов, характеризующих физико-географическую, гидрологическую, гидрохимическую, гидробиологическую структуру водоема.

В программу исследований включают показатели, характеризующие состав органического вещества с точки зрения соотношения в нем углерода, азота и фосфора. Это вызвано тем, что скорость и направленность антропогенного эвтрофирования определяются не только минеральными соединениями азота и фосфора, но и качественным составом органического вещества. При этом целый ряд органических веществ антропогенного и биогенного происхождения способны играть роль стимуляторов в биотических процессах.

На основе результатов изучения антропогенного эвтрофирования экосистем разных физико-географических зон было принято в число обязательных при систематическом контроле за антропогенным эвтрофированием включать следующие гидрохимические показатели их состояния:

ь растворенный кислород;

ь биохимическое потребление кислорода (БПК5);

ь азот аммонийный;

ь азот нитритный;

ь азот нитратный;

ь азот общий;

ь фосфор фосфатный;

ь фосфор общий.

Из гидробиологических показателей в число обязательных рекомендовано включать:

ь качественные и количественные показатели развития фитопланктона;

ь общую численность бактериопланктона;

ь первичную продукцию и деструкцию органического вещества;

ь качественные и количественные показатели развития макрозообентоса[4].

4.4 Частота и сроки отбора проб

При определении частоты и сроков отбора проб необходимо:

ь исходить из того, что система наблюдений должна быть "биологически эквивалентной", т.е. учитывать естественную периодичность развития водных сообществ, определяемую региональными особенностями водного объекта, причем сроки наблюдений должны быть приурочены к периодам достаточного количественного развития биоты;

ь учитывать степень стабильности экосистемы, определяемую по данным многолетних исследований;

ь учитывать наиболее жесткие условия (сроки) поступления в водную среду веществ, стимулирующих процессы эвтрофирования.

В начальный период организации наблюдений за антропогенным эвтрофированием целесообразно проводить их не реже одного раза в месяц в вегетационный период, захватывая при этом периоды пика весеннего половодья и летних паводков.

При наличии ряда режимных наблюдений, позволяющего установить цикличность различных компонентов системы, возможно снижение частоты контроля за счет проведения его в наиболее характерные сроки проявления процесса эвтрофирования[4].

4.5 Проведение наблюдений

Отбор проб воды для режимных наблюдений по показателям развития сообществ водных организмов и за состоянием водной среды их обитания проводят в соответствии с нормативными документами, устанавливающими требования и положения по отбору проб и пробоотборным устройствам.

Обследования водных объектов с целью определения пространственной неоднородности их экологического состояния требуют использования нетрадиционных методик отбора проб воды и донных отложений на гидрохимический и гидробиологический анализ, обеспечивающих достаточную представительность и экспрессность.

Согласно рекомендациям, отбор проб следует проводить специально разработанными пробоотборниками, позволяющими осуществлять отбор из поверхностного и придонного слоев при одном погружении в водный объект и, кроме того, использовать вертолетную технику для отбора проб фитопланктона и макрозообентоса.

Особые требования должны предъявляться к отбору проб фитопланктона и макрозообентоса. Методы отбора и орудия лова, помимо поставленных задач, должны учитывать морфометрию водного объекта, тип грунта и специфику развития сообществ водных организмов.

Программа наблюдений должна быть разделена с учетом специфики определяемых показателей на две части:

ь программа анализа первого дня;

ь отбор проб воды, подлежащих консервации для последующего определения гидрохимических и гидробиологических показателей.

Консервация проб, методы их анализа и формы представления результатов выбирают в соответствии с нормативными документами[4].

4.6 Основные принципы оценки уровня антропогенного эвтрофирования

Многочисленными исследованиями последних лет установлено, что фитопланктону принадлежит ведущая роль в индикации природных модификаций пресноводных экосистем. Результаты статистической обработки многолетней режимной информации по количественным показателям развития фитопланктонных сообществ более 30 водоемов и водотоков России подтвердили возможность оценки уровня эвтрофирования пресноводных экосистем по приоритетным показателям перестройки структурной организации фитопланктонных сообществ при усилении антропогенного воздействия. Оценка эффекта антропогенного воздействия базируется на изучении пространственно-временного распределения общей численности фитопланктона по характеру вариации последней. Оценку уровня эвтрофирования целесообразно проводить для всех контролируемых участков, рассматривая их как микроэкосистемы. Характеристика водного объекта в целом возможна лишь при достаточно полном охвате наблюдениями всей его акватории при условии идентичности отдельных его участков по загрязненности.

Информативность и достоверность оценки уровня эвтрофирования определяются объемом используемой информации. Оптимальной является исходная информация, полученная с учетом сезонного хода развития фитопланктона и межгодовой изменчивости (хотя бы в течение 3-5 лет).

Статистические характеристики рассчитываются по результатам режимных наблюдений, выполненных гидробиологическими подразделениями Росгидромета, проводящими наблюдения за загрязнением поверхностных вод в системе ГСН. Допускается включение результатов специальных научных исследований. Непременным условием использования результатов гидробиологического анализа является единая методическая основа его проведения.

При проведении сравнительной оценки уровня эвтрофирования различных участков водных объектов или различных водных объектов используют материалы равной представительности, т.е. должны быть идентичными показатели оценки, число результатов анализа и период наблюдений по годам и внутригодовым срокам отбора проб[4].



5. Борьба с эвтрофированием

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

Восстановительные методы включают в себя:

ь отвод стока для снятия нагрузки по биогенам;

ь разбавление вод для снижения концентрации биогенных элементов;

ь углубление дна для увеличения объема гиполимниона - нижних, более холодных слоев воды в водоеме, которые отличаются недостаточной освещенностью, что препятствует фотосинтезу, и низким уровнем содержания кислорода[3];

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

ь спуск водохранилищ;

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

ь сбор фитомассы[2].

Профилактические методы, используемые для предотвращения эвтрофирования:

ь контроль сброса биогенных веществ;

ь удаление биогенных веществ из сточных вод;

ь использование предварительных отстойников;

ь стратегическая перестройка управления водопользованием в бассейне[2].

Технические мероприятий по предотвращению антропогенного эвтрофирования показали, что разработанные к настоящему времени меры сводятся, в основном, к созданию водоочистных технологий, инженерных сооружений и строительных систем для ограничения поступления в водоемы соединений азота и фосфора[1].

Множество существующих физико-химических и биологических методов удаления биогенов из сточных вод и огромное разнообразие различных модификаций технологических схем превращают выбор экономически обоснованной технологии в каждом конкретном случае в самостоятельную проблему. Однако, реальная экологическая эффективность используемых технологий, т.е. соответствие сброса биогенов экологическому резерву водоема -- приемника сточных вод, остается вне внимания инженеров-технологов.

В европейских странах наблюдается устойчивая тенденция возвращения к усовершенствованным эффективным и выгодным «полунатуральным» или экологическим технологиям удаления азота и фосфора из сточных вод (буферные, рыбоводные и другие биологические пруды, поля орошения и фильтрации, болотные земли и др.).

Ограничение поступления биогенных веществ с сельскохозяйственных угодий - наиболее сложная проблема. В этом случае эффективным инженерно техническими мероприятиями являются: устройство комплексных водоохранных сооружений (накопители, биологические пруды, очистные сооружения и др.); формирование искусственных гидрографических сетей (ИГС); создание лесозащитных насаждений, прибрежных буферных и водоохранных зон и др.

Для ограничения поступления биогенов с дождевым стоком с урбанизированных территорий в европейских странах, помимо традиционных методов, разработаны новые подходы к использованию дождевых вод как элементов городского пейзажа в виде фонтанов, аквапарков, площадок для игр и других компонентов градостроительной архитектуры, которые позволяют снизить гидравлическую нагрузку на очистные сооружения, экономить воду.

Мероприятия по рекультивации уже эвтрофированных водоемов (гидротехнические сооружения для увеличения проточности и водоеме, аэрация глубинных вод, удаление донных отложений и макрофитов, акклиматизация растительноядных рыб и др.) могут использоваться также как профилактические меры.

Снижение концентрации биогенов в сточных водах не единственная и не всегда эффективная мера борьбы с антропогенным эвтрофированием, которое зависит также от комплекса не менее важных климатических, гидродинамических, антропогенных и других региональных факторов. В ряде случаев глубокое удаление биогенов не требуется, это приводит к излишним затратам, а иногда и вредно как с экологических, так с позиций водопользования. Поэтому предотвращение антропогенного эвтрофирования и достижение экологически эффективного и экономически выгодного результата требует системного подхода, включающего разработку методологии оценки экологического резерва водного объекта, который является наиболее адекватным критерием для определения допустимых биогенных нагрузок и оптимизации водоохранных мероприятий[1].

В заключение можно отметить, что несмотря на то, что сегодня вырос уровень науки и технологий; изменилось мировоззрение и понимание взаимосвязей между антропогенной деятельностью и ее экологическими последствиями, в области охраны водоемов от антропогенного эвтрофирования реально широко практикуется только внедрение технологий очистки и доочистки сточных вод, которые до сих пор базируются на принципе «разбавления», полностью себя не оправдавшего. Строительство дорогих очистных сооружений не привело к решению проблем охраны поверхностных вод, и огромные количества загрязнений продолжают попадать в окружающую среду.



Заключение

Качество поверхностных вод во всем мире постоянно ухудшается, но при этом они остаются наиболее доступным, дешевым и удобным водным ресурсом для любых видов водопользования. Несмотря на существующие во всех странах стандарты, многообразие систем оценок и классификаций качества вод, проблема загрязнения водоемов и водотоков до сих пор остается нерешенной.

Одной из главных причин прогрессирующего ухудшения качества поверхностных вод является нарушение функций водных экосистем под воздействием человека. Наиболее очевидное проявление экологического дисбаланса - антропогенное эвтрофирование, приводящее к вторичному загрязнению поверхностных вод, потере ими ресурсной ценности и помехам практически при всех видах водопользования.

Из чего следует сделать вывод, что благосостояние людей должно обеспечиваться в пределах емкости биосферы, превышение которой антропогенными нагрузками приведет к глобальной деградации природной среды.

Иными словами, антропогенные воздействия на любые природные объекты не должны превышать их возможности компенсировать эти нагрузки и самовосстанавливаться. Технический прогресс должен обеспечиваться в пределах экологической емкости естественных экосистем.



Список литературы

1. Маркленд Х.Р. Умирающие озера. Причины и контроль антропогенного эвтрофирования. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - 278 с.

2. Зилов Е.А. Гидробиология и водная экология. Организация, функционирование и загрязнение водных экосисем, Иркутск: Изд-во иркутского гос. университета, 2009. - 147. - ISBN 978-5-9624-0388-5

3. Википедия - http://ru.wikipedia.org

4. Методические указания. Охрана природы. Гидросфера организация и функционирование подсистемы мониторинга антропогенного эвтрофирования пресноводных экосистем. РД 52.24.620-2000

Размещено на Allbest.ru