Цветение воды

Цветение воды — важная проблема природопользования.

Цвете́ние воды́ — развитие фитопланктона, вызывающее изменение цвета воды. Вызывается быстрым размножением водорослей в водоёме. Может произойти и в пресной, и в морской воде, но в основном наблюдается в пресных стоячих водах (пруды, бассейны, озёра). Как правило, только один или небольшое число видов фитопланктона участвуют в конкретном цветении. Окраска воде придаётся в связи с высокой концентрацией пигментированных клеток. Вода часто становится зелёного, но также может быть жёлто-коричневого или красного цвета (например, при быстром размножении эвглены кровавой), в зависимости от вида водорослей.

Подразделяется на цветение воды в солёных и пресноводных водоёмах. Цветение пресноводных рек и озёр, наиболее часто наблюдаемое населением, вопреки распространённым заблуждениям, является непосредственным результатом бесхозяйственного и избыточного применения неорганических минеральных удобрений, преимущественно фосфатных, а также карбонатных, нитратных и их соединений, вместе со сточными и грунтовыми водами попадающих в реки и вызывающими сезонное или круглогодичное цветение воды, характеризующееся болезнетворными микроорганизмами и стойким неприятным запахом[1][2][3].

Количественные показатели

Несмотря на отсутствие официально признанного порогового уровня, нормальным показателем можно считать концентрацию водорослей от сотен до тысяч клеток на миллилитр, в зависимости от их размера. При цветении концентрация водорослей может достигать миллиона клеток на миллилитр. Для мониторинга цветения воды используется измерение биомассы водорослей в сочетании с анализом их видового состава. Широко используется оценка биомассы через измерение концентрации хлорофилла. Пиковое значение концентрации хлорофилла для олиготрофных (бедных органикой) озёр составляет около 1–10 мкг/л, в то время как для эвтрофных (богатых органикой) оно может достигать 300 мкг/л, в случае гипертрофированности максимум может достигать 3000 мкг/л.[4] [5]

Развитие цветения

Спутниковое изображение цветения Берингова моря, вызванного кокколитофоридами, 1998 год.

Цветение воды является результатом наличия в воде избыточных питательных веществ, особенно фосфора.[6] Избыток углерода или азота не является причиной цветения воды.[7] Введение в гидроценоз фосфатов в высоких концентрациях вызывает рост и размножение водорослей и высших растений. Последние в этих условиях вытесняются и отмирают. Мёртвое органическое вещество становится пищей для бактерий, которые его разлагают. Чем больше пищи, тем больше развивается бактерий и тем меньше в воде растворённого кислорода, используемого ими. Когда содержание растворённого кислорода уменьшается, многие рыбы и водные насекомые начинают погибать. Цветение может приводить к образованию зон замора.

Методы борьбы

Для борьбы с причинами и последствиями «цветений» водоемов цианобактериями необходимо  принимать  соответствующие  меры.  Набор возможных мер по сокращению этих вредных «цветений» варьирует  от  технических  решений  по  прямому  сокращению  цианобактериальных  биомасс  до вмешательства  в  экологическое состояние озера.Существуют два подхода к восстановлению водоемов[8]:  

  1. Профилактические меры - воздействие  на  водосборный бассейн  с  целью  снижения  внешней  нагрузки,  включающее строительство  локальных  очистных  сооружений  и  повышение эффективности очистки сточных вод, ограничение сброса сточных вод, сокращение объемов загрязняющих веществ, поступающих  с  ливневыми  сточными  водами  с  водосборной  площади, установление и соблюдение режима водоохранных зон, ограничение рекреационной нагрузки и др.
  1. Оздоровительные меры - снижение  уже  возникшего  цианобактериального  «цветения».  Меры борьбы  оказывают непосредственное  влияние  на  уровень  вегетации  цианобактерий  путем  удаления  биомассы,  разбавления или перемешивания; механический сбор биомассы и др.  

Факты

  • Ярко-зелёное цветение является результатом размножения синезелёных водорослей, которые фактически являются бактериями (цианобактерии). Цветение также может вызываться макроводорослями, которые не относятся к планктону. Его можно узнать по крупным лопастям водорослей, прибиваемых к берегу и делающих воду тёмной. Впервые «чёрные воды» были описаны во Флоридском заливе в январе 2002 года.[9][10]
  • Некоторые виды водорослей производят нейротоксины, в больших концентрациях эти яды могут вызвать серьёзные последствия для живой природы.
  • Цветение водорослей иногда происходит в питьевой воде. В таких случаях от токсинов можно избавиться с помощью стандартных процедур очистки воды.
  • Цветение можно наблюдать в пресноводных аквариумах, когда рыб перекармливают и избыточные питательные вещества не поглощаются растениями. Оно обычно не опасно для рыбы, и ситуация может быть исправлена путём замены воды, а затем уменьшения количества выдаваемой пищи.
  • Цветение водоёмов может происходить и под толстым ледовым покровом[11]

См. также

Примечания

  1. ↑ Gilbert, P. A.; Dejong, A. L. (1977). "The use of phosphate in detergents and possible replacements for phosphate". Ciba Foundation Symposium. Novartis Foundation Symposia (57): 253–268.
  2. ↑ Diersling, Nancy. "Phytoplankton Blooms: The Basics Архивная копия от 15 октября 2011 на Wayback Machine" (PDF). NOAA FKNMS.
  3. ↑ Hochanadel, Dave (10 December 2010). "Limited amount of total phosphorus actually feeds algae, study finds Архивная копия от 29 октября 2013 на Wayback Machine". Lake Scientist.
  4. ↑ Zohary, T.; and R. D. Roberts. Hyperscums and the population dynamics of Microcystis aeruginosa (англ.) // J. Plankton Res.[англ.] : journal. — 1990. — Vol. 12, no. 2. — P. 423—432. — ISSN 0142-7873. — doi:10.1093/plankt/12.2.423.
  5. ↑ Bartram, J.; Wayne W. Carmichael, Ingrid Chorus, Gary Jones, and Olav M. Skulberg. Chapter 1. Introduction // Toxic Cyanobacteria in Water: A guide to their public health consequences, monitoring and management (англ.). — World Health Organization, 1999. — ISBN 0-419-23930-8. Архивировано 24 января 2007 года.
  6. ↑ Чтобы водоем не «цвел», надо снизить поступление в него фосфора Архивная копия от 20 ноября 2012 на Wayback Machine Элементы.ру
  7. ↑ Scientists solve riddle of toxic algae blooms. Victoria Times Colonist (22 июля 2008). Дата обращения: 22 июля 2008. Архивировано 14 марта 2012 года.
  8. ↑ Л. Г. Корнева, А.Н. Шаров, С. И. Сиделев, А. А. Зубишина, Н. Г. Медведева, Г. А. Лазарева. «Цветение» воды цианобактериями и методы борьбы с их массовым развитием : учебное пособие / — Дуб- на : Гос. ун-т «Дубна», 2023. — 258, [2] с.. — Дубна: Гос. ун-т «Дубна», 2023. — С. 258 с.. — ISBN 978-5-89847-695-3.
  9. ↑ Black water status report. Florida Marine Research Institute (4 мая 2002). Дата обращения: 9 июня 2007. Архивировано из оригинала 3 августа 2002 года.
  10. ↑ Mysterious Black Water in Florida Bay Архивная копия от 12 октября 2012 на Wayback Machine Astronomy Picture of the Day, NASA, 2002-04-02
  11. ↑ Фитопланктон цветет под полутораметровой арктической ледяной толщей Архивная копия от 7 апреля 2013 на Wayback Machine Элементы.ру