Влияние фосфатов и нитратов на водоем

Многие озера в начале своего существования являются олиготрофными, то есть содержат мало органики и элементов питания (соединения азота и фосфора). За многие столетия в таких озерах накапливаются ил, детрит и растворенные органические вещества. Озеро постепенно превращается в эвтрофное, и этот процесс называют обычно старением.

Не все озера стареют естественным путем. Искусственная эвтрофизация озера происходит, когда в озеро попадают промышленные и городские стоки, содержащие соединения азота и фосфора. Эти соединения занимают особое место, так как поодиночке или вместе являются лимитирующими факторами в естественных чистых водоемах. Водоросли и другая растительность будут развиваться до тех пор, пока не используют весь доступный для них азот или фосфор. Фосфаты, в отличие от нитратов, попадают в водоем только из источников искусственного происхождения.

При загрязнении непроточных водоемов определяющую роль играют такие факторы, как большая площадь поверхности воды и низкая скорость ее перемешивания. Это приводит к медленной смене воды и низкой скорости насыщения ее кислородом.

Выделяют четыре стадии нарушения озерной среды.

1.Стадия. Происходит эвтрофизация водоема в связи с увеличением поступающих фосфатов и нитратов. Это способствует быстрому развитию фитопланктона и прибрежной водной растительности. Ускоряется процесс седиментации: озеро уменьшается в размерах и затягивается илом.

2.Стадия. Вода в озере становится мутной и вспененной. Повышается концентрация кислорода, но только в поверхностном слое воды. Быстро растущая популяция водорослей вызывает процесс «цветения» воды. Животные, особенно позвоночные, испытывают трудности вследствие недостатка кислорода. Особенно этот процесс обостряется в ночное время.

3.Стадия. Вследствие увеличения мутности воды отмирает значительная часть водорослей, особенно в глубинных слоях озера. В результате образуется вертикальный градиент концентрации кислорода. В придонных слоях органические остатки подвергаются разложению, происходит интенсивное отложение донного ила. Исчезают благородные виды рыб и появляются более неприхотливые – карповые.

4.Стадия. После полного израсходования растворенного в воде кислорода в глубинных слоях воды начинается процесс анаэробного брожения. При этом выделяется аммиак и сероводород. Грунт приобретает восстановительные свойства. Под действием сероводорода и соединений железа образуется нерастворимый фосфат железа. Появление фосфата вызывает новые автокаталитические вспышки численности водорослей. Появляется новый избыток органики.

Биологические индикаторы данного процесса: увеличение численности сапрофитов (трубочников, личинок двукрылых), уменьшение численности личинок поденок.

Восстановление эвтрофных озер. Необходимое условие восстановления – предотвращение новых поступлений фосфатов в озеро. Самым распространенным способом очистки озера является увеличение степени его проточности (для быстрой смены воды).

Для осаждения фосфатов применяют соединения алюминия, кальция и железа. Зола ТЭС также может применяться для этой цели, но она не должна содержать новых загрязнителей – солей тяжелых металлов.

Одним из методов очистки озера является его аэрация. С этой целью в нижние слои воды под давлением подают кислород или воздух. Это создает благоприятные условия для возвращения в озеро рыбы и переходу его в первоначальное олиготрофное состояние.

Иногда применяют биологические методы очистки озера. К ним относят изменение рН воды с целью благоприятствования зеленым водорослям, увеличение численности видов рыб, питающихся макрофитами или одноклеточными водорослями.