Автор статьи: ведущий научный сотрудник НИИ биологии ИГУ, кандидат биологических наук Дарья Бедулина.
Чистота и качество природной воды зависит от правильного протекания в водоёмах процессов круговорота различных веществ. В последнее время в водных экосистемах по всей планете отмечается нарушение круговорота основных биогенных элементов – азота и фосфора[1]. Видимый эффект такого нарушения – ускоренная эвтрофикация, то есть обогащение водоемов азотом и фосфором, что приводит к бурному росту растительности – водорослей, высших водных растений, а также цианобактерий и других организмов. Цвет такого водоёма резко меняется от чистого голубого к зелёному и болотистому. Но не только внешний вид побережий страдает от эвтрофикации. В позеленевшем таким образом водоёме возникает аноксия (отсутствие кислорода), что ведёт к массовой гибели рыб и других водных организмов. Нередки также случаи отравления воды нейротоксинами, которые выделяют развивающиеся цианобактерии и другие организмы.
Ускоренную эвтрофикацию вот уже несколько лет отмечают на побережье озера Байкал. Это выражается в массовом развитии зелёной водоросли спирогиры, появлении потенциально-опасных цианобактерий, способных выделять нейротоксины, возникновении крупных береговых скоплений гниющей растительности, заболевании и массовой гибели фильтратора воды – байкальской губки[2,3].
Причина ускоренной эвтрофикации других водоёмов мира уже установлена – это чрезмерное поступление в водоёмы фосфора в виде фосфатов по вине человека. Происходит это двумя путями – из-за усиленного внесения фосфатных удобрений и их смыва в реки и озёра и в результате использования моющих средств с фосфатами при отсутствии очистных сооружений[4].
Фосфаты часто входят в состав синтетических моющих средств (СМС), таких как стиральные порошки и таблетки для посудомоечных машин. Эти вещества стали добавлять в СМС, начиная с середины ХХ века как компоненты, многократно усиливающие моющие свойства в жёсткой воде. Вскоре выяснилось, что муниципальные системы очистки сточных вод не могут нейтрализовать то количество фосфатов (до 50%), что поступало с СМС. Недоочищенные стоки стали поступать в реки, озера, заливы и водохранилища. Один из примеров – озеро Эри (Канада и США). Туда в большом объёме поступал фосфор, что приводило к усиленному росту фитопланктона, вызывало гибель рыбы и существенно снизило качество воды[5].
Появление резко позеленевших озер с ядовитой водой вызвало широкий общественный резонанс во всем мире и спровоцировало в 1970-1972 гг. бурную дискуссию. Были проведены образовательные мероприятия – летние школы, просветительские лекции, разработаны уроки в школах, листовки и плакаты; крупные компании, например, Procter & Gamble, приступили к поиску альтернатив фосфатам в составе СМС; некоторые страны Европы, США и Азии наложили государственный запрет на высокое содержание фосфатов в СМС.
Результаты проведенных мероприятий показали, что запрет на фосфатосодержащие СМС может до 40% снизить поступления фосфора в сточные воды. А улучшение систем очистки таких вод, например, путем химической преципитации (химическое связывание и обезвреживание) указанного элемента, может снизить его поступления на 30%. В некоторых развитых странах благодаря этим двум способам удалось добиться снижения до 90%.
В частности, во Внутреннем Японском море после запуска вторичной очистки сточных вод и запрета фосфатосодержащих СМС количество так называемых красных приливов (бурное развитие водорослей, выделяющих ядовитые вещества) сократилось за четыре года вдвое[6].
В качестве других примеров можно назвать озеро Велуве (Нидерланды), озёра Женева и Невшатель (Швейцария), водохранилище Зайденбах (Германия), в которых усилиями общественности и властей удалось остановить ускоренную эвтрофикацию и вернуть водоёмам первоначальный голубой вид.
1 Rockström, J., Steffen, W., Noone, K., Persson, Å., Chapin III, F. S., Lambin, E. F., ... & Nykvist, B. (2009). A safe operating space for humanity. nature, 461(7263), 472
2 Timoshkin, O. A., Samsonov, D. P., Yamamuro, M., Moore, M. V., Belykh, O. I., Malnik, V. V., ... & Fedorova, G. A. (2016). Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world's greatest freshwater biodiversity in danger?. Journal of Great Lakes Research, 42(3), 487-497.
3 Timoshkin, O. A., Moore, M. V., Kulikova, N. N., Tomberg, I. V., Malnik, V. V., Shimaraev, M. N., ... & Domysheva, V. M. (2018). Groundwater contamination by sewage causes benthic algal outbreaks in the littoral zone of Lake Baikal (East Siberia). Journal of Great Lakes Research, 44(2), 230-244.
4 Knud-Hansen, C. (1994, February). Historical perspective of the phosphate detergent conflict. In Natural Resources and Environmental Policy Seminar, University of Colorado.
5 Hammond, A.L. 1971. Phosphate replacements: problems with the washday miracle. Science, 172: 361-363
6 Okachi, T. (1989). Red tide problems in the Seto Inland sea, Japan. Red tides: biology, environmental science, and toxicology, 137-142