Методы, применяемые для оздоровления закисленных водоемов
Закисление водоемов может быть вызвано как природными, так и антропогенными причинами. Как и в случае с антропогенной эфтрофикацией, антропогенное закисление поверхностных вод протекает довольно стремительно (годы и десятилетия) и, как правило, носит более жесткий характер, по сравнению с большинством природных причин.
Среди природных процессов можно выделить следующие (Комов, 2007):
1. Заболачивание водосбора, сопровождающееся увеличением поступления в водоемы органических кислот, которые в этом случае доминируют над минеральными. Особенно значимы эти процессы для России, где до 16% территории представляют собой болота и заболоченные леса. Для некоторых областей этот показатель еще выше. Вместе с тем, воздействие болотных вод носит умеренный характер, определяемый изменением рН воды рек и озер до уровней не ниже 5,0-5,5.
2. Занос морских солей и ионообменные процессы в почвах и геологических породах на водосборе, сопровождающиеся образованием повышенных концентраций ионов водорода и хлора (характерно для регионов, близко расположенных к морскому побережью). Закисление такого типа территориально ограничено, и не известно для приморских районов России.
3. Вулканическая активность регионального характера может приводить к сильной (до рН=1) ацидификации, даже высоко минерализованных водоемов. Однако, закисление поверхностных вод в зонах вулканической деятельности существенно менее масштабно по сравнению с другими путями природной ацидификации.
Антропогенное закисление водоемов включает (Комов, 2007):
1. Наиболее значимой причиной антропогенной ацидификации водных объектов в настоящее время является атмосферное выпадение кислотообразующих соединений серы и азота. Закисление поверхностных вод считается возможным при уровне выпадения сульфатов, превышающем 1,5 г/м2 в год. Превышение этого уровня характерно для большей части европейской территории России. В воде подверженных такому влиянию рек и озер сульфаты могут доминировать над другими анионами, повышается содержание растворенных форм тяжелых металлов.
2. Вымывание соединений серы из пород и отвалов горных выработок (в основном пиритов) приводит к накоплению сульфатов в поверхностном стоке и в воде озер в количествах, превышающих атмосферное поступление. Количество сульфатов столь велико, что уровень рН воды снижается даже в высокоминерализованных водоемах, однако, закисление такого рода носит локальный характер.
3. Нерациональное землепользование (интенсивные вырубки, уничтожение растительного покрова и т.п.) стимулирует закисление почв и поверхностных вод. Высокое содержание нитратов служит показателем нарушенности экосистем на водосборе. Мелиоративные работы на торфяниках понижают уровень болотных вод, в результате чего создаются аэробные условия, благоприятные для окисления серы, находящейся в связанном состоянии в растительных остатках. Сульфаты, образовавшиеся в результате окисления, растворяются атмосферной влагой и в больших количествах поступают в открытые водоемы. В районах интенсивного животноводства с атмосферными осадками выпадает большое количество соединений аммония (одна корова в
год выделяет около 700 кг аммиака). Соединения аммония, попадающие в водоем таким путем, характеризуются как физиологически кислые. Закисление такого происхождения ограничено по времени.
Степень закисления зависит от двух факторов: чувствительностью водоемов региона к кислотному воздействию и количеством кислотного реагента природного или антропогенного происхождения. Диапазон изменений уровня рН или чувствительность водоема к закислению зависит от буферной емкости воды. Как правило, карбонатно-бикарбонатная буферная система является основной. Эффективность бикарбонатной системы зависит от содержания бикарбонатов, концентрация которых в свою очередь определяется количеством растворенных солей щелочных и щелочноземельных металлов. Наиболее сильные изменения уровней рН наблюдаются в слабо минерализованных водоемах, где атмосферные осадки на водосборах не претерпевают существенных изменений. Это водоемы, расположенные на скальных породах, верховых болотах, сильно выветренных геологических структурах осадочного происхождения и т.п. (Комов, 2007).
Влияние закисленных осадков на водную экосистему начинается с водосборного бассейна. В почвах увеличивается подвижность ионов металлов: алюминия, меди, кадмия, свинца. При этом может быть уменьшен транспорт фосфора в связи с осаждением его алюминием в системе «почва-вода». Поэтому общие изменения, вызванные закислением, не могут быть отрегулированы только величиной pH озерной воды, необходимо осуществление ряда мероприятий на водосборе, в том числе и контроль над поступлением биогенных элементов. Для каждого подлежащего восстановлению водного объекта должны быть изучены источники поступления закисляющих веществ и только после этого намечены меры против закисления водоема. Кроме того, не все факторы закисления озер, в частности природные, подлежат регулированию.
Из всех мер наиболее радикальной является уменьшение выбросов в атмосферу кислотообразующих соединений. Например, отдельные европейские страны имеют обязательства по сокращению выбросов на 70-80% (относительно 1980 г.), в частности снижение Швецией после 1970 г. загрязнения атмосферы на 50% привело к изменению pH воды на 0,3-0,4 ед. (Прыткова, 2002). Конечно же, необходимы и межгосударственные соглашения, снижающие трансграничный перенос веществ. Снизить негативный эффект от горнодобывающей промышленности может минимизация размещения серосодержащих отработанных пород, таких как пирит, марказит и т.д. на открытом воздухе, сбор и отвод на станции нейтрализации дренажных вод.
