Глава 1. Эвтрофирование озер и водохранилищ (стр. 9 )

Рис. 1.4. Связи показателя ИК с характеристиками трофности водоемов.

Полученные тесные связи между рассматриваемыми характеристиками трофического состояния водоемов показывают эффективность использования результатов наблюдений за кислородным режимом водоемов для характеристики процессов эвтрофирования. По графикам связи определялись значения кислородного индекса соответствующие переходным критериям выбранной классификации трофности по каждому из рассматриваемых показателей. Затем путем простого арифметического осреднения полученных значений ИК устанавливались критерии по кислородному индексу. Полученные критерии кислородного индекса представлены в табл. 1.8.

Таблица 1.8

Градации кислородного индекса для различных типов трофности водоемов умеренной зоны.

Тип водоема	Значение индекса ИК, мг/л
Олиготрофный	< 1,3
Олиготрофно-мезотрофный	1,3-1,8
Мезотрофный	1,8-2,1
Мезоэвтрофный	2,1-2,6
Эвтрофный	>2.6

Примером применения кислородного индекса могут служить результаты гидроэкологических съемок 2000г. москворецких водохранилищ. Результаты расчетов значений кислородного индекса представлены в таблице 1.9.

Таблица 1.9

Значения кислородного индекса в москворецких водохранилищах летом 2000г.

Дата съемки	Можайское	Рузское	Озернинское	Истринское
1.07		1.39
2.07			2.18
5.07				2.24
10.07	1.45
26.07		1.87	2.69
28.07				2.78
10.08	1.95

Критерием перехода от мезотрофного к эвтрофному (через промежуточное мезоэвтрофное) состоянию по нашим расчетам служит значение индекса, равное 2.1. Как видим из этих данных, летом 2000г. Можайское и Рузское водохранилища по этому индексу близки даже к олиготрофно-мезотрофной стадии и лишь к концу лета приближаются к мезотрофноэвтрофному состоянию, которое соответствует оценкам по индексу Р. Карлсона при использовании осредненных многолетних данных. Повышается ко второй половине лета ИК и для Истринского и Озернинского водохранилищ, в целом характеризующихся более высоким уровнем трофии, чем Можайское и Рузское. Расчеты ИК, проведенные по результатам разовых обследованиям водоемов, отражает ситуацию на подмосковных водохранилищах известную, как «фаза чистой воды». В июне месяце вследствие интенсивного пресса зоопланктона в воде водохранилищ биомассы фитопланктона крайне малы. Прозрачность вод водохранилищ в этот период очень высока, поскольку минеральные взвеси, поступившие в водохранилище в период половодья, уже осели на дно, кислородный режим еще вполне благоприятный. «Несъедобные» для зоопланктона колониальные виды синезеленых или динофитовых водорослей начинают развиваться только с середины июля. Результаты наблюдений по съемкам, выполненным в конце июля и начале августа, показывают сезонный рост трофического состояния водоемов водоемов. В оценках по среднемноголетним данным используются средневегетационные величины показателей трофического состояния, которые близки к мезотрофно-эвтрофным или слабоэвтрофным условиям для Можайского и Рузского и эвтрофным условиям для Озернинского и Истринского водохранилищ.

Кислородный индекс, по нашему мнению, может быть рекомендован для экспрессной оценки состояния экосистемы, как в случае разовых обследований, так и при осреднении за отдельные периоды при систематических наблюдениях. В случае эпизодических обследований расчеты по индексу дают более адекватные оценки, т. к. кислород, как показатель экологического состояния более инертен, чем, например, содержание хлорофилла-"а" и не зависит от минеральных взвесей, как прозрачность. Средневегетационная величина индекса интегрально отражает уровень продукционно-деструкционных процессов в экосистеме и позволяет анализировать особенности развития цветения в отдельные годы. Непременным условием для получения надежной информации при расчете индекса является наличие приборов для инструментального зондирования содержания кислорода в воде водоемов.

Приведенные классификации разработаны на основе обобщения данных в основном по озерам умеренного пояса, более полно изученных на момент их составления. По результатам исследований, выполненных в рамках Международной биологической программы, показано закономерное возрастание первичной продукции планктона от северных к южным водоемов территории России [Бульон, 1983]. С появлением данных о продуктивности водоемов тропического и экваториального пояса Земли возник вопрос о правомерности применения классификаций для оценки трофности этих водоемов. По материалам гидробиологических исследований водоемов различных континентов М. Брылински и К. Манн подтвердили, что продуктивность водоемов существенно зависит от географической широты и значительно более высока в теплых слабо стратифицированных водоемах тропического пояса [Brylinsky, Mann, 1973]. Для разработки методов оценки эвтрофирования в тропических водоемах Латинской Америки и Карибского бассейна была реализована специальная программа наблюдений на 40 типичных озерах, характеризующихся минимальной годовой температурой воды выше 150С. По результатам этого исследования были установлены границы эвтрофных, мезотрофных и олиготрофных водоемов по содержанию общего фосфора, которые оказались существенно выше, чем приведенные в классификации ОЕРК [Salas, Martino, 1991]. Примерно такие же границы содержания фосфора при оценке трофности были получены при исследовании многочисленных озер Флориды [Baker et al., 1981]. Специальные исследования для определения трофической классификации тропических водоемов выполнены К. Торнтоном по данным наблюдений на африканских водоемах, Дж. Тундизи, обобщившим данные по тропическим озерам, C. Ортисом и Р. Мартинесом по водохранилищам Испании [Tundisi, 1990, Thornton, 1987, Ortiz, Martinez, 1984]. Критерии трофности по содержанию хлорофилла-а в тропических водоемах по этим исследованим также имеют более высокие значения, чем в классификациях водоемов умеренного пояса. Таким образом, очевидно, что классификация ОЕРК должна быть ограничена применением для оценки трофности только водоемов умеренного пояса.

1.6. Связь эвтрофирования с качеством воды

С водохозяйственной точки зрения, интерес к явлению эвтрофирования водоемов обусловлен тесной его связью с формированием и трансформацией качества воды в водоемах источниках водоснабжения. Актуальность этого вопроса заметно возросла в последнее время в связи с расширяющимся использованием регулирования поверхностного стока для водоснабжения крупных городов и урбанизированных территорий. Во многих странах для водоснабжения крупных городов созданы специальные системы относительно небольших взаимосвязанных водоемов (чаще всего водохранилищ или подпруженных озер), обеспечивающих гарантированную водоотдачу для питания водопроводных станций [Bernhardt, 1995]. Практически во всех случаях особое беспокойство вызывает прогрессирующее эвтрофирование водохранилищ, входящих в эти системы. Наметилась тенденция роста тесного контакта лимнологов, активно исследующих возможности целенаправленного управления процессами в экосистемах водоемов, со специалистами в области водоснабжения.

Исследования причин и особенностей развития эвтрофирования водоемов-источников водоснабжения должны быть направлены на разработку предложений по регулированию этого процесса. По мнению одного из крупнейших современных лимнологов М. Страшкрабы, принципы управления экологическими процессами в водоемах необходимо разрабатывать на основе глубокого понимания механизмов функционирования экосистем в рамках специального направления лимнологии, названного им Экотехнологией [Straskraba, 1993]. Для решения задач экотехнологии интенсивно разрабатываются модели экологических процессов, происходящих в водоемах, и на основе диагностических расчетов (отвечающих на вопрос "Что произойдет, если…") делаются попытки обосновать методы направленного воздействия на экосистему с целью сохранения условий ее равновесного состояния.

Под качеством воды в общем случае понимается комплекс показателей, характеризующих степень пригодности воды для того или иного вида хозяйственного использования. Физические, химические и биологические (в том числе бактериологические) характеристики качества воды у водозаборов, расположенных на водоеме, формируются в результате различных процессов трансформации состава воды за время ее пребывания в водоеме, в той или иной мере связанных с круговоротом вещества и энергии в экосистеме. Поэтому изменение трофического состояния экосистемы и характера ее функционирования, происходящее при эвтрофировании водоема, влияет на направленность и интенсивность этой трансформации, изменяя качество воды у водозаборов. Она проявляется в увеличении первичной продукции органического вещества, т. е. синтеза органического вещества, его окисления, в газообмене водоема с атмосферой, в биоседиментации, азотфиксации и денитификации, соосаждении сорбирующихся загрязняющих веществ, а также в интенсивности выноса веществ из донных отложений, т. е. во вторичном загрязнении водной экосистемы. Таким образом, чисто практические проблемы расчета и прогнозирования режима качества воды в водоемах почти всегда требуют решения вопросов, связанных с изучением круговорота веществ в экосистеме водоема. Исключением могут быть расчеты распространения загрязнений при аварийных сбросах в водоем близких к консервативным (или неконсервативных, но с хорошо известной кинетикой самоочищения) токсических загрязняющих веществ, когда доминирующими методами решения проблемы становятся гидродинамические методы расчета переноса примесей. Но и в этом случае последствия токсического воздействия загрязнений на экосистему, не принимающиеся во внимание при расчетах, могут проявляться в течение длительных периодов времени с негативными для качества воды результатами.