2. Екологічні і санітарно-гігієнічні наслідки евтрофування вод

Проблема біогенного насичення вод набуває глобального характеру через негативні наслідки його проявлення. Для всестороннього вивчення цього процесу, виявлення особливостей його розвитку в континентальних (поверхневих і підземних), морських і океанічних водах за програмами Міжнародної комісії по евтрофуваннню ведуться систематичні спостереження, проводяться регулярні обстеження річок, озер, водосховищ, морських акваторій. Наприклад, в США, Канаді і країнах Західної Європи проведена інвентаризація водних об'єктів по рівню трофності. Встановлено, що в контексті підвищення біологічної продуктивності водоймищ евтрофування можна розглядати до певних меж як позитивний процес. Важливо об'єктивно оцінити межі безпечної присутності біогенних елементів у водоймищі.

За трофністю розрізняють 5 типів водоймищ, які можна розташувати за збільшенням цього показника в наступному порядку:

1) дистрофні (dys – порушення) – з погано розвиненою рослинністю і високим вмістом гумусових кислот;

2. оліготрофні (oligos – мало) – з низькою продуктивністю (глибокі озера);

3. мезотрофні (mesos – середній) – з оптимальним станом в теплий період року;

4. евтрофні (ev – добре, посилено) – з високим надходженням біогенів;

5. гіпертрофні (gyper – надмірне перевищення норми) – з катастрофічно високим надходженням біогенів.

Найбільш поширеним проявом евтрофування водоймищ є цвітіння води. Воно властиве всім гіпертрофним водоймищам і обумовлено масовим розвитком синьозелених водоростей. Цей процес як явний наслідок евтрофування вод інтенсивно вивчається гідробіологами, гідрохіміками, токсикологами, альгологами. Нижче приведена характеристика чотирьох стадій цвітіння води (В.А. Черніков, 2000).

Стадія цвітіння води	Кількість біомаси фітопланктону, г/м3 води
1. Відсутність цвітіння	Менше 2,5
2. Початкове цвітіння	Від 2,5 до 10
3. Помірне цвітіння	Від 10 до 100
4. Інтенсивне цвітіння	Від 100 до 500

Перша і друга стадії сприятливі для екосистем водоймища; третя допустима; четверта небезпечна, оскільки цвітіння викликає зміну властивостей води і приводить до замору риб. На четвертій стадії відбувається зміна мікробних ценозів водоймища; при цьому міняються біологічні, фізико-хімічні і органолептичні показники води, що приводить до зростання ризику захворюваності людей.

Рівень евтрофування водоймищ можна також оцінити за вмістом в планктоні хлорофілу, мкг/л:

оліготрофний стан – 0,1...1,

мезотрофний – 1...10,

евтрофне – понад 10.

Як наслідок евтрофування вод вірогідна повна втрата водоймищем господарського і біогеоценотичного значення.

Процеси евтрофування стимулюють виникнення ряду специфічних захворювань. Наприклад, у рибаків після підвищеного фізичного навантаження і переохолодження відзначають хворобу, яка характеризується наступними симптомами: з'являється гострий м'язовий біль; важке дихання; сеча стає бурого кольору через розпад м'язової тканини і виведення нирками гемоглобіну; вражаються нервова і кровоносна системи, внутрішні органи; у результаті розвивається параліч діафрагми і міжреберних м'язів, що приводить до летального результату.

Вивчення причин виникнення і розвитку цього захворювання показало, що воно пов'язане з масовим розвитком у водоймищах синьозелених водоростей. Річ у тому, що ці водорості володіють активною тіаміназою, яку вони виділяють в середовище проживання. При знаходженні у воді великої кількості водоростей (0,6...5 мг/л) активність тіамінази в організмі риб підвищується. Розкладання тіаміну приводить до гіповітамінозу, а потім і авітамінозу В₁. Використання в їжу такої риби викликає отруєння і веде до хронічного гіповітамінозу. При високому м'язовому навантаженні і переохолодженні зростає потреба в тіаміні і кисні, що обумовлює розвиток гострого авітамінозу В₁. Сильний авітаміноз приводить до летального результату, слабкий – до порушення функцій шлунково-кишкового тракту і до алергії. Токсини синьо-зелених водоростей віднесені до високотоксичних природних сполук, які діють на центральну нервову систему, а також порушують вуглеводний і білковий обмін.

Токсична дія вод евтрофікованого водоймища може бути також обумовлена накопиченням нітратів і нітриту. В період активної життєдіяльності і після відмирання водорості поповнюють водоймище значною кількістю азотовмісних речовин, у тому числі і біологічно активних амінів, які, взаємодіючи з нітратами і нітритами, можуть утворювати висококанцерогенні нітрозоаміни.

У літні місяці біопродуктивність фітопланктону в прибережних зонах деяких водосховищ може досягати 5 кг/м³. На ділянках зганяння водоростевої маси створюються анаеробні умови, при яких у воду екстрагується значна кількість різних амінів. Цей процес посилюється порушенням самоочищення через виникнення різкого дефіциту кисню, пов'язаного з осіданням колоній водоростей, що відмирають. При посиленні анаеробного обміну в глибинній зоні водоймища утворюються метан, аміак, сірководень.

Провідну роль в процесі утворення нітрозоамінів грають бактерії і їхні ферменти, і чим вища ферментативна активність мікрофлори, тим з більшою швидкістю здійснюється цей процес.

В цілому нітрозоаміни вважаються стійкими сполуками, тому при водокористуванні і водоспоживанні контролюють їх концентрацію відповідно до затверджених ГДК (наприклад, у воді ГДК діетилнітрозоаміну складає 0,006 мг/л). Величини допустимого антропогенного навантаження водоймищ біогенними речовинами в істотній мірі залежать від природних умов, в яких знаходиться даний водний об'єкт. Так, результати дослідження фотохімічного розкладання нітрозоамінів при штучному і сонячному освітленні показали, що на цей процес можуть впливати присутність кисню і рН води. За оптимальних умов напівперіод розкладання цих сполук в деяких водоймищах може скоротитися до одного дня, тоді як напівперіод їхнього гідролітичного розкладання складає 3...11 років, а біологічного – від 15 місяців до 7 років.

Унаслідок високої динамічності процесів евтрофування ускладнюється процес встановлення евтрофного статусу водного об'єкту. Одним з простих способів оцінки цього показника є відповідність фактичної концентрації біогенних речовин гранично допустимим (табл.).