Экология/ 2.Экологические и  метеорологические

                                                                   проб­лемы   больших городов и промышленных зон.

                                         Д.б.н. Горюнова С.В.

Московский городской педагогический университет, Россия

ОСНОВНЫЕ ФАЗЫ ПРОЦЕССА ДЕГРАДАЦИИ ГОРОДСКИХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ                                                                        

 

Последние десятилетия характеризуются резким усилением антропогенной нагрузки на водоемы и водотоки. Происходит прогрессирующее ухудшение качества водной среды, что составляет угрозу экологической, продовольственной и национальной безопасности страны. Постоянно возрастающий уровень антропогенного воздействия на водные объекты приводит к их повсеместной деградации. Проявления процесса деградации водных объектов, который можно определить как утрату ими используемых человеком свойств и ресурсов, по своей природе весьма различны. К ним относятся: разрушение структурно-функциональной организации водных экосистем, снижение водохозяйственного, рыбохозяйственного и рекреационного потенциала водных объектов, значительная потеря их ресурсной базы.

Также различны и причины, приводящие к антропогенной деградации  водных объектов.  К ним можно отнести загрязнение, засорение и эвтрофирование водной среды, изменение гидрологического режима водных систем, строительство и эксплуатацию различных гидротехнических сооружений, нерациональное использование водных ресурсов. Антропогенной деградации подвержены как  природные озера и реки, так и искусственно созданные водоемы  (например, водохранилища). Эксплуатация этих водных объектов возможна только при условии сохранения ими приемлемого экологического состоянии. На современном этапе многие водоемы и водотоки уже находятся в таком состоянии, когда их улучшение возможно только на основе разработки и реализации специальных программ по их экологической реабилитации. Количество подобных водных объектов неуклонно увеличивается, возрастает и степень их деградации. В настоящее время малые городские водотоки и водоемы используются главным образом в двух направлениях: для отвода городских стоков и как рекреационные объекты. При этом важность последнего из них неуклонно возрастает: малые водные объекты – это основной компонент большинства рекреационных зон, значительно повышающий их видеоэкологический потенциал.

При оценке состояния малых городских водных объектов можно выделить следующие фазы антропогенной деградации [1]:

1. Антропогенно-напряженная фаза – свойственна главным образом городским водоемам и водотокам, имеющим естественное происхождение. Качество воды в подобных объектах в целом удовлетворяет водохозяйственным нормативам. Однако наиболее чувствительные к загрязнению виды гидробионтов, в массовом количестве встречающиеся в природных водоемах данного региона, значительно снижают свою численность или полностью исчезают. Водные объекты, находящиеся в антропогенно-напряженной фазе, могут обладать высоким видеоэкологическим потенциалом без создания специальных систем их инженерно-экологического обустройства, то есть осуществления специальных технических мероприятий, направленных на поддержание экологически приемлемого состояния водной среды.

          Один из таких водотоков – река Сетунь. Общая длина составляет 38 км; в черте Москвы около 20 км, течет  в открытом русле. Рекреационный и видеоэкологический потенциал реки в значительной мере утрачен. Русло и прибрежная территория на отдельных участках сильно замусорены, встречаются остатки многочисленных сооружений. Загрязнение реки происходит и в результате многочисленных сбросов сточных вод с различных промышленно-бытовых объектов. В нижнем течении р.Сетуни ледовый покров не образуется даже в сильные морозы. Присутствует и зоогенное загрязнение, поскольку здесь отмечена одна из наиболее крупных в Москве зимовок водоплавающих птиц. Водная растительность развита достаточно хорошо.Наиболее массовый вид рыб – плотва (Rutilus rutilus L.). Показатель рН в период наблюдений колебался в диапазоне значений, равных 7,5 - 7.7. Относительное содержание кислорода в большинстве случаев не опускалось ниже 70% от насыщения при данной температуре. Концентрация фосфатов была достаточно высокой (0,64-0,80 – зимой, 0,80-1,53 мгРО43-/л – летом), что позволяет говорить об интенсивном эвтрофировании водотока. Значения бихроматной окисляемости (ХПК) колебались в пределах  от 48,0 до 64,1 мг О/л в течение года; значения БПК5 (биохимическое потребление кислорода)  – от 2,18 до 4,04 мгО2/л. Уровень загрязнения вод р.Сетунь в настоящее время можно считать относительно умеренным (по сравнению с другими городскими малыми реками). Однако ряд показателей находится на уровне, характерном для альфа-мезосапробных объектов. Таким образом, р.Сетунь имеет уже явные признаки перехода в следующую – «кризисную» – фазу.

2. Кризисная фаза – процессы самоочищения и самовосстановления периодически уже не справляются с антропогенной нагрузкой и время от времени происходит значительное ухудшение качества вод (цветение, появление у воды гнилостного запаха и др.). Однако коренного изменения рекреационной значимости водного объекта еще не происходит, поскольку через некоторое время его экологическое состояние вновь улучшается. Это улучшение может быть достигнуто путем осуществления простейших водоохранных и реабилитационных мероприятий (расчистки дна от наносов или прекращения сброса в них нечистот).

Пример – пруд в усадьбе Трубецких в Хамовниках. Данная усадьба – это и охраняемый законом памятник истории и обустроенная рекреационная зона, расположенная в центральной части Московского мегаполиса. Берега пруда забетонированы и обустроены. Водный объект является регулируемым: наполнение пруда осуществляется из городского водопровода, на зиму пруд спускается. Объект подвержен значительному бытовому загрязнению и засорению: в периоды снеготаяния и обильных дождей часть загрязнителей с территории попадает в водоем. Заметную роль играет и зоогенное загрязнение (в  летнее время на пруду содержатся лебеди и другие виды водоплавающих птиц). Эвтрофирование пруда идет весьма интенсивно: в летний период многие его участки заполняются водной растительностью от поверхности до дна. Наиболее массовые виды растений: рдест гребенчатый (Potamogeton pectinatus L.), элодея канадская (Elodea canadensis Michx.) и роголистник (Ceratophyllum demersum L.). Отмечено обилие зеленых нитчатых водорослей, что также является несомненным признаком весьма интенсивного эвтрофирования вод. Из рыб встречается карась (Carassius carassius L.),  карп (Cyprinus carpio L.) и бычок-ротан (Perccottus glehni Dybowski). В летнее время, в период весьма интенсивной вегетации водной растительности, содержание кислорода в воде близко к насыщению. В зимний период подо льдом развивается гипоксия. Содержание органического вещества и фосфатов повышенное, что указывает на интенсивное загрязнение и эвтрофирование вод (БПК5  равно 1,79- 4,92 мгО2/л; значения бихроматной окисляемости (ХПК) высокие: 64 -108 мгО/л, что обусловлено  разложением отмершей водной растительности; концентрация фосфатов составляет 0,06 мгРО43-/л летом и 2,56 – зимой. Пруд в усадьбе Трубецких в настоящее время является альфа-мезосапробным и эвтрофным водоемом. Без периодических инженерно-технических мероприятий при существующем уровне антропогенной нагрузки пруд в течение короткого времени может превратиться в коллапсирующий водоем, основным источником наполнения которого будет служить поверхностный сток с городской территории.

3. Катастрофическая фаза – постоянно неудовлетворительное качество вод. Социальная привлекательность и рекреационный потенциал прибрежных территорий в значительной мере утрачиваются. Улучшение экологической ситуации может быть достигнуто только с помощью  инженерно-экологического обустройства водоема или его полной ликвидацией.

Пример - пруд на Феодосийской улице (расположен на территории Юго-Западного административного округа г. Москвы). Первоначально представлял собой деревенский пруд, использовавшийся в различных хозяйственно-бытовых целях. Впоследствии оказался в пределах городской застройки, однако работ по его благоустройству практически не проводилось. Акватория и прибрежная территория сильно засорены. В настоящее время в пруд как самотеком, так и через отводящую трубу с территории, занятой автостоянками и автосервисом, поступают неочищенные поверхностные ливневые и талые воды (отвод сточных вод является несанкционированным).  Наблюдается весьма интенсивное вторичное загрязнение пруда, происходящее за счет разложения скапливающегося в нем листового опада. Флора и фауна пруда отличаются крайней бедностью. Наиболее массовые виды – это ряски (Lemna trisulca L. , Lemna minor L., Lemna gibba L.), покрывающие значительную часть зеркала пруда, и стрелолист (Sagittaria sagittifolia L.), что снижает социальную привлекательность территории в целом. Из представителей зообентоса были обнаружены только единичные экземпляры моллюсков и водных личинок насекомых; из рыб – только молодь бычка ротана-головешки (Perccottus glenhi Dybowski).  В летне-осенний период содержание кислорода было относительно высоко. В зимнее время в пруду содержание кислорода подо льдом было низким (1,9 - 4,1 мг/л), наблюдаются явления гипоксии (заморы), значения ХПК колебались в пределах 76 - 108 мгО/л, значения БПК5 – 6,9-10,5 мгО2/л. Пруд – сильно загрязненный (альфа-мезосапробный – полисапробный) водоем. Учитывая его мелководность, можно прогнозировать, что интенсивное накопление  в нем мусора и зарастание водной растительностью уже в течение ближайших лет приведет к образованию заболоченного участка. Часто подобные водоемы становятся резервуаром возбудителей различных инфекционных и паразитарных заболеваний [2]. В этих условиях система водооборота и аэрации представляется единственно возможной для реального поддержания качества воды в этом водном объекте.

4. Фаза развития чрезвычайной экологической ситуации. Существование водного объекта ухудшает санитарно-эпидемиологическую обстановку на городской территории и представляет собой опасность для здоровья населения.

5. Экологический коллапс – водный объект не подлежит восстановлению. Возможно только создание на его месте искусственного имитационного водоема,  лишь внешне напоминающего утраченный водный объект или его отдельный участок. Довольно часто городские водные объекты, находящиеся в состоянии коллапса, представляют собой опасность для здоровья городского населения.

   Река Жужа (Коломенский ручей) может служить примером. Река является правым притоком  р.Москвы, при постройке жилого массива Нагатино, а также транспортных магистралей  была заключена в железобетонный коллектор диаметром 3 м. В настоящее время  водоток выходит на поверхность только в районе своих истоков и в районе устья (представляет собой фрагментарно сохранившийся водный объект). Открытый участок реки, расположенный после выпуска из подземного коллектора,  имеет длину около 260 м до впадения в русло р.Москвы. Каких-либо видов водной растительности или водных животных в русле р.Жужи нами не обнаружено. Исключением является только  место впадения её в р.Москву: здесь встречены тростник южный (Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud и отдельные экземпляры широко распространенных видов брюхоногих моллюсков: живородки (Viviparus contectus Milet), прудовик (Lymnaea stagnalis L.) и катушка (Planorbis planorbis L.). В зимний период температура вод, сбрасываемых из закрытого участка р.Жужи, была значительно выше естественного уровня, что свидетельствует о том, что данный водоток в значительной мере формируется за счет различных городских стоков. Показатель рН в р.Москве в период наблюдений колебался в пределах 7,5-8,0, а в сбросе вод из закрытого участка р.Жужи в ряде случаев значение рН было выше, что весьма характерно для стоков с урбанизированных территорий. Значения показателя БПК5 достигали в отдельных пробах величины 11,6 мгО2/л.  Содержание фосфатов (РО43-) в водах р.Жужи в большинстве случаев было чрезвычайно высоко (3,2–3,6 мг/л). Такой уровень концентрации скорее характерен не для речных вод, а для сточных (как показали наши исследования, качество вод в реке  в отдельные периоды соответствует неочищенным сточным водам). Такие сохранившиеся участки сильно деградировавших городских малых рек (т.е. полностью утративших свой водохозяйственный и рекреационный потенциалы), расположенные в пределах парковых территорий, можно превратить в водоемы рекреационного назначения.   Однако это уже будет не  восстановленный водоток, а воссозданный природно-техногенный водный объект, существование которого поддерживается благодаря постоянной или периодической работе циркуляционно-восстановительной системы [3].

          Экологическое состояние водоемов и меры, направленные на его улучшение, могут принципиально отличаться: в одних случаях для предотвращения дальнейшей деградации достаточно усиления природоохранных мероприятий (экологического контроля), в других – необходимо создание специальных систем инженерно-экологического обустройства. Необходима выработка общего методологического подхода, позволяющего на основании определения современного экологического статуса водоема (фазы деградации) определить возможные пути его реального улучшения.

                                                           Литература:

 

1. Горюнова С.В., Безносов В.Н. Основные этапы развития чрезвычайной ситуации в прибрежной зоне морского курорта. // Сб. научных трудов «Актуальные проблемы экологии и природопользования». М.: Изд. РУДН, 2004. Вып.5, ч.2. С.114-122.

2. Горюнова С.В. Закономерности процесса антропогенной деградации водных объектов. Автореф. дисс.…докт. биол. наук. М.; МГУ, 2006, 50с

3. Безносов В.Н., Родионова В.Б., Суздалева А.А. Инженерно-экологический мониторинг и реальные пути экологического обустройства малых рек // Безопасность энергетических сооружений. Вып. 14. М.: ОАО НИИЭС, 2004. С.206-220.