Процессы асидификации и эвтрофикации

Развитие процессов асидификации, а также причины и факторы их возникновения в атмосфере. Кислые поверхностные воды распространены достаточно широко. Из 85 000 озер Швеции около 4000 серьезно подкислены и еще 18 000 подкислены в некоторые критические периоды, особенно во время снеготаяния. В 4500 озерах почти нет рыбы, а 18 000 настолько асидифицированы, что стали почти безжизненными.

В южной части Норвегии тысячи озер асидифицированы и в 1750 отсутствует рыба. В Финляндии асидифицированы 500 из 8000 озер. В Швеции рН воды озер уменьшился от 6 в 1950 г. до 5 и менее в 1970 г., т. е. за 20 лет кислотность выросла в 10 раз. Имеются многочисленные данные о продолжающейся асидификации озер в Канаде, США и Западной Европе. Хотя данные по России отсутствуют, надо полагать, что многие из озер, в том числе и озера, расположенные на Кольском полуострове и в Карелии, подверглись весьма значительной асидификации.

Все биологические процессы в водоемах и речных системах полностью зависят от величины рН. Развитие водорослей и микропланктона, распад микроорганизмов, нитрификация и денитрификация наиболее энергично протекают при рН 6—8. Степень изменения флоры и фауны в водных экосистемах — важный индикатор асидификации и им пользуются в качестве биоиндикатора. Установлено, что в озерах Канады ракообразные, насекомые, некоторые водоросли и зоопланктон исчезают уже при рН, равном 6. При уменьшении рН, т. е. при возрастании кислотности вод, увеличивается подвижность иона алюминия, который оказывает токсичное воздействие на популяции рыб. При снижении рН среды ниже 5,5 количество видов рыб и их численность в озерах и реках сокращаются. Некоторые популяции рыб исчезают при уменьшении рН среды до 5,0. Подобная картина характерна и для озер Европы.

Уменьшить воздействие кислотности выпадающих атмосферных осадков, как и саму кислотность водоемов, можно путем известкования. В Швеции проводятся работы по известкованию около 3000 озер. Однако проведение подобных мероприятий должно строго контролироваться, так как в противном случае в иловых водах начинают накапливаться тяжелые металлы — кадмий, никель, ртуть, хром, медь и цинк. Эти металлы в определенных количествах содержатся в известняках.

Установлено, что при известковании химическое состояние воды в озерах быстро улучшается, и реакция становится близкой к нейтральной. Биологическое восстановление совершается значительно медленнее, а популяции рыб полностью не восстанавливаются даже спустя пять лет после известкования.

В спокойных водоемах в определенные сезоны года происходит эвтрофикации (от греч. «трофе» — питание) — усиление биологической продуктивности водоемов вследствие накопления в воде биогенных элементов. Избыточное поступление таких биогенных веществ, как соединения азота, фосфора, в озера, устья рек, водохранилища, а также в морские заливы приводит к необычайно быстрому росту водных растений, в особенности планктонных микроскопических водорослей и макрофитов. Происходит бурное развитие, или «цветение», водорослей, которое может охватывать всю территорию крупных водохранилищ. После цветения микроводоросли отмирают. На окисление отмершей массы расходуется огромное количество растворенного в воде кислорода, тем самым ухудшается качество воды.

Эвтрофикация приводит к некоторым неблагоприятным экологическим и экономическим последствиям. Ухудшается качество воды, снижается рекреационная ценность водоемов, уменьшается число рыбных популяций, массы водорослей блокируют водосбросы, каналы и навигационные пути.

В результате деятельности человека во многих регионах медленно протекающая в природных условиях эвтрофикация резко ускоряется. Начало этого процесса является сигналом проявления серьезных антропогенных глобальных и региональных биогеохимических циклов фосфора и азота. Главные источники поступления соединений азота и фосфора — полеводство, животноводство и коммунально-бытовое хозяйство. Оздоровление водоемов и освобождение их от дополнительного притока соединений азота и фосфора основаны на увеличении эффективности работы очистных сооружений и сокращении их притока во время проведения сельскохозяйственных работ.

Проблема антропогенной эвтрофикации водоемов суши и прибрежных частей морей возникла в 70-80-е годы XX в. В настоящее время появились признаки развития эвтрофикации во многих развивающихся странах, в частности в Бразилии, на Филиппинах, в Китае, Марокко.