10.2. Экологические и санитарно-гигиенические последствия эвтрофирования

вод

Проблема биогенного насыщения вод приобретает глобальный характер из-за негативных последствий его пр оявления. Для всестороннего изучения

этого процесса, выявления особеннос­тей его развития в континентальных (по­верхностных и подземных), морских и океанических водах по программам Международной комиссии по эвтрофи-рованию ведутся систематические на­блюдения, проводятся регулярные об­следования рек, озер, водохранилищ, морских акваторий. Например, в США, Канаде и странах Западной Европы про­ведена инвентаризация водных объектов по уровню трофности. Установлено, что в контексте повышения биологической продуктивности водоемов эвтрофирова-ние можно рассматривать до определен­ных пределов как положительный про­цесс. Важно объективно оценить преде­лы безопасного присутствия биогенных элементов в водоеме.

210

По трофности различают 5 типов во­доемов, которые можно расположить по возрастанию этого показателя в следую­щем порядке:

1) дистрофные (dys — нарушение) — с плохо развитой растительностью и высоким содержанием гумусовых кис­лот;

2. олиготрофные (oligos— мало) — с низкой продуктивностью (глубокие озе­ра) (рис. 10.11);

3. мезотрофные (mesos — средний) — с оптимальным состоянием в теплый период года;

4. эвтрофные (ev — хорошо, усилен­но) — с высоким поступлением биоге­нов (рис. 10.12);

5. гипертрофные (gyper — чрезмерное превышение нормы) — с катастрофичес­ки высоким поступлением биогенов.

Наиболее распространенным прояв­лением эвтрофирования водоемов явля­ется цветение воды. Оно свойственно всем гипертрофным водоемам и обус­ловлено массовым развитием синезеле-ных водорослей. Этот процесс как яв­ное последствие эвтрофирования вод интенсивно изучается гидробиологами, гидрохимиками, токсикологами, альго-логами. Ниже приведена характеристи­ка четырех стадий цветения воды.

Стадия цветения воды Количество биомас­сы фитопланктона, г/м³ воды

1. Отсутствие цветения Менее 2,5

2. Начальное цветение От 2,5 до 10

3. Умеренное цветение От 10 до 100

4. Интенсивное цветение От 100 до 500

Первая и вторая стадии благоприят­ны для экосистем водоема; третья допус­тима; четвертая опасна, так как цветение вызывает изменение свойств воды и приводит к замору рыб. На четвертой стадии происходит изменение микроб­ных ценозов водоема; при этом меняют­ся биологические, физико-химические и органолептические показатели воды, что приводит к возрастанию риска заболева­емости людей.

Уровень эвтрофирования водоемов можно также оценить по содержанию в планктоне хлорофилла, мкг/л: олигот-рофное состояние —0,1... 1, мезотроф-ное — 1...10, эвтрофное — свыше 10.

Как последствие эвтрофирования вод вероятна полная утрата водоемом хозяйственного и биогеоценотического значения (рис. 10.13).

Процессы эвтрофирования стимули­руют возникновение ряда специфичесг ких заболеваний. Например, у рыбаков после Повышенной физической нагруз­ки и переохлаждения отмечают болезнь, которая характеризуется следующими симптомами: появляется острая мышеч­ная боль; затрудняется дыхание; моча становится бурого цвета из-за распада мышечной ткани и выведения почками гемоглобина; поражаются нервная и кровеносная системы, внутренние орга­ны; в итоге развивается паралич диаф­рагмы и межреберных мышц, что при­водит к летальному исходу.

Изучение причин возникновения и развития этого заболевания показало, что оно связано с массовым развитием в водоемах синезеленых водорослей. Дело в том, что эти водоросли, особен­но М. aeruginosa, обладают активной ти-аминазой, которую они выделяют в сре­ду обитания. При нахождении в воде большого количества водорослей (0,6...5 мг/л) активность тиаминазы в организме рыб повышается. Разложе­ние тиамина приводит к гиповитамино­зу, а затем и авитаминозу В,. Использо­вание в пищу такой рыбы вызывает от­равление и ведет к хроническому гипо­витаминозу. При высокой мышечной нагрузке и переохлаждении возрастает потребность в тишине й кислброде, что обусловливает развитие острого авита­миноза В₁. Оилышй авитаминоз приво­дит к летальному исходу, слабый — к нарушению функций желудочно-ки­шечного тракта и к аллергии. Токсины синезеленых водорослей отнесены к высокотоксичным природами соедине­ниям, которые действуют на централь­ную нервную систему, а также наруша­ют углеводный и белковый обмен.

Токсичное действие вод эвтррфиро-ванного водоема может быть также обусловлено накоплением нитратов и нитритов. В период активной жизнедея­тельности и после отмирания водоросли пополняют водоем значительным коли­чеством азотсодержащих веществ, в том числе и биологически активных ами­нов, которые, взаимодействуя с нитра-

211

Рис. 10.11. Олиготрофное озеро (Миллер, 1993)

Рис. 10.12. Эвтрофное озеро (Миллер, 1993)

тами и нитритами, могут образовывать высококанцерогенные нитрозоамины.

В летние месяцы биопродуктивность фитопланктона в прибрежных зонах не­которых водохранилищ может дости­гать 5 кг/м³. На участках сгона водорос­левой массы создаются анаэробные ус­ловия, при которых в воду экстрагиру­ется значительное количество раз­личных аминов. Этот процесс усугубля­ется нарушением самоочищения из-за возникновения резкого дефицита кис­лорода, связанного с оседанием отмира­ющих колоний водорослей. При усиле­нии анаэробного обмена в глубинной зоне водоема образуются метан, амми­ак, сероводород.

Ведущую роль в процессе образова­ния нитрозоаминов играют бактерии и

их ферменты, и чем выше фермента тивная активность микрофлоры, тем < большей скоростью осуществляете;: этот процесс.

В целом нитрозоамины считаются устойчивыми соединениями, поэтом) при водопользовании и водопотребле-нии контролируют их концентрацию е соответствии с утвержденными ПДК (например, в воде ПДК диэтилнитрозо-амина составляет 0,006 мг/л). Величины допустимой антропогенной нагрузки водоемов биогенными веществами в су­щественной степени зависят от есте­ственных условий, в которых находится данный водный объект. Так, результаты исследования фотохимического разло­жения нитрозоаминов при искусствен­ном и солнечном освещении показали,

Рис. 10.13. Последствия эвтрофирования водоемов (Григорьева, 1985)

что на этот процесс могут влиять при­сутствие кислорода и рН воды. При оп­тимальных условиях полупериод разло­жения этих соединений в некоторых во­доемах может сократиться до одного дня, в то время как полупериод их гид­ролитического разложения составляет 3...11 лет, а биологического'— от 15мес до 7 лет.

Вследствие высокой динамичности процессов эвтрофирования усложняет­ся процесс установления эвтрофного статуса водного объекта. Одним из про­стых способов оценки этого показателя является соответствие фактической концентрации биогенных веществ пре­дельно допустимым (табл. 10.2).