Разное

Биогенное загрязнение это: Биогенное загрязнение вод в условиях интенсификации аграрного производства

Содержание

БИОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И ВОЗМОЖНОСТИ УСТРАНЕНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 502.5(204)

БИОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И ВОЗМОЖНОСТИ УСТРАНЕНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ

В.И. Щербаков, Н.В. Кузнецова, Т.В. Щукина, Р.С. Шевченко

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия

На примере Воронежского водохранилища анализируется экологическое состояние и причины бедственного положения в искусственно созданных водных объектах. Приводятся данные по сточным водам Левобережных очистных сооружений, сбрасываемым до гидроузла. Превышение показателей концентраций сигнализирует об выработанности ресурсов очистного оборудования и о необходимости реконструкции предприятия. Так как модернизация технологических процессов требует значительных и долгосрочных инвестиций, то для стабилизации ситуации и нормализации среды обитания ихтифауны предлагается применять гидромеханическую очистку водохранилища.

Используя станции сбора и улавливания загрязнений, установленные на малогабаритных судах, можно подавлять активное размножение в теплый период года сине-зеленных водорослей, способствующих ухудшению экологической обстановки. Применение сменных картриджей для фильтров, заполненных измельченными жесткими видами водорослей, направлено на дополнительное очищение водоемов. Содержание картриджей, насыщенных фитопланктоном, может быть утилизировано в метантенках или при их отсутствии выгружено посредством разбрасывания на сельскохозяйственные поля в качестве удобрения. Ключевые слова: водные объекты, экология, сине-зеленые водоросли, гидромеханическая очистка.

BIOGENIC POLLUTION OF WATER BODIES AND THE POSSIBILITY OF ELIMINATING THE CONSEQUENCES

V.I. Shcherbakov, N.V. Kuznetsova, T.V. Shchukina, R.S. Shevchenko

Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia

The ecological condition and causes of distress in artificially created water bodies are analyzed on the example of the Voronezh reservoir. Data on wastewater of the Left Bank Treatment Facilities discharged to the hydraulic unit are given. There was an excess of concentrations of harmful substances. Since modernization of technological processes at treatment facilities requires significant investments, it is proposed to use hydromechanical purification of the reservoir to improve the habitat of river fauna. Using mobile pollution collection and capture stations, active reproduction during the warm season of blue-green algae can be suppressed. The use of replaceable cartridges for filters filled with crushed rigid species of algae is aimed at additional cleaning of water bodies. Cartridge contents can be disposed of in biogas station reactors or discharged by spreading into agricultural fields as fertilizer. Key words: water bodies, ecology, blue-green algae, hydromechanical purification.

Стремительное развитие производственного потенциала Советского Союза в 50-70-х годах прошлого столетия заложило основу формирования урбанизированных территорий с последующим их расширением.

После перехода на иную политико-экономическую систему дальнейшая активная экспансия в зонах с относительно благоприятными условиями для торгово-промышленного бизнеса привела к образованию мегаполисов с достаточно критическими показателями экологической обстановки. Это, прежде всего, связано со значительным потреблением водных ресурсов, вызванным производственной деятельностью, а также высокой плотностью населения.

Ранее считалось, что эффективным решением такой глобальной проблемы является создание водохранилищ. Однако изыскательские, проектные и строительные работы не сопровождались глубоким анализом возможных последствий для природной среды и долгосрочными оценками негативного влияния на экосистемы водоемов и прибрежных территорий. Так, например, не стало исключением и Воронежское водохранилище, введенное в эксплуатацию в 1972 году. Уже с момента заполнения гидросооружения был внесен дисбаланс в водные ресурсы городского округа, который в дальнейшем только усугублялся.

В последние годы

для воронежцев уже стало очевидным наличие серьезных экологических проблем, как накопившихся, так и связанных с ежедневной производственно-хозяйственной деятельностью, требующей незамедлительной модернизации.

Результаты проводимых обследований [1-3] выявили значительные показатели по заиленно-сти в русле водохранилища и намывные площади островов на поверхности акватории, самые большие из которых Песчаный и Петровский острова, площадью 11 и 3,6 га, соответственно. С каждым годом увеличивается распространение жестких форм растительности, сокращается видовое разнообразие ихтифлоры и ихтифауны, фиксируется изменение теплового баланса, вызванного сбросом промышленных вод и развитием антропогенных факторов. Концентрация тяжелых металлов, таких как свинец, цинк, никель, в песчаных донных отложениях находиться в пределах от 0,3 до 2,5 мг/кг, а в иловых от 0,38 до 18 мг/кг [3].

Ухудшение экологии Воронежского водохранилища связано, в том числе, и с замедленным водным обменом, характерным для искусственно созданных объектов. Следствие этого, происходит обильное размножение в теплый период года сине-зеленых водорослей. Их высокая репродуктивная способность вызвана большим

Научно-технический журнал АС

содержанием растворенных органических веществ различного происхождения, значительными площадями плесов малой глубины с ослабленным течением и хорошей прогреваемостью солнечным излучением [4-8]. Перечисленные благоприятные условия способствуют за период продолжительностью в 70 дней производить одной исходной клеткой до 1020 дочерних, вызывая интенсивное «цветение» воды [4].

Такие показатели неблагоприятной экологической обстановки приводят к крайне жестким условиям выживания речной флоры и фауны.

Однако снизить техногенную нагрузку от сточных вод промышленных предприятий на данном этапе не представляется возможным, так как модернизация технологических процессов мало и безотходной направленности требует значительных инвестиций. Несмотря на промышленные стоки, изменить ситуацию представляется возможным, так как экологическую обстановку усугубляют Левобережные очистные сооружения (ЛОС) (табл. 1), ливневая канализация городского округа и многочисленные несанкционированные сбросы. Выработанность ресурса очистного оборудования ЛОС и достаточно высокая концентрация органических веществ и химических соединений, вызванные снижением потребления воды из-за повсеместной установки счетчиков, создают отрицательную динамику загрязнения водохранилища, которая зафиксирована космическими снимками (рис. 1, 2). Улучшение качества воды на выделенном участке акватории (рис. 1, 2) может быть достигнуто посредством решения следующих задач: строительства новых веток канализационных сетей, введением в действие оборудования с высокими показателями степени очистки сточных вод, удалением и утилизацией сине-зеленых водорослей в зонах их высокой репродуктивности.

По результатам исследований комплекс ЛОС ввиду изношенности оборудования сбрасывает в водохранилище не доведенные до нормативного осветления сточные воды. Это происходит, в том числе, и по причине выхода из строя ме-тантенков. Поэтому при сбросе загрязняющих веществ через выпуски локальных очистных сооружений наблюдаются превышения по 10 показателям из 14, подвергаемых целевому контролированию. Чтобы концентрация не превышала ПДК необходимо выполнить анализ функциональных параметров действующих систем очистки сточных вод, оценить возможности применения инновационных методов, позволяющих не только повысить качество сточных вод на выпуске, но и получить ресурсы для производства как тепловой, так и электрической энергии, а так же разработать проектные реше-

ния для их дальнейшего внедрения. Приведенные показатели (табл. 1) подтверждают, что сбрасываемые в водохранилище воды по загрязнениям близки к критическому уровню и это экологическое бедствие требует реконструкции предприятия или же возведение качественно новых сооружений.

состоянию на 2017 г. [1]

Наименова- Концен- ПДК рыбо-хо- Превы-

ние загряз- трации за- зяйственного шения

няющих ве- грязняю- водоема 1-й ка- ПДКрх в

ществ щих веществ, мг/дм3 тегории (рх) «п» раз

Взвешенные вещества 20,82 12,55 1,7

Сухой остаток 788,3 1000 -

Хлориды 139,2 300 -

Сульфаты 92,4 100 -

Азот амоний. 10,25 0,39 26,3

Нитрат-ион 31,93 40 -

Нитрит-ион 0,61 0,08 7,6

АПАВ 0,258 0,1 2,6

БПКполн. 32,26 3,0 10,8

Медь 0,039 0,001 39,0

Цинк 0,05 0,01 5,0

Железо общ. 0,802 0,1 8,0

Нефтепродукты 0,149 0,05 3,0

Фосфаты (по Р) 1,19 0,2 6,0

В результате низкой эффективности очистки фиксируется значительное и постепенно повышающееся содержание органических веществ в водах между Вогресовским мостом и плотиной гидроузла (рис. 1, 2). В летний период экологическая обстановка в водохранилище усугубляется интенсивно размножающимися сине-зелеными водорослями, которые с достаточно высокой скоростью распространяются, в том числе, и выше по течению. Между тем, данный вид фитопланктона, а также жесткая водная растительность являются сырьем хорошего качества для метаногенеза, позволяющего эффективно утилизировать органические отходы.

«Цветение» воды в Воронежском водохранилище, наблюдаемое в 2019 году, в основном было вызвано следующими видами сине-зеленых водорослей Anabeana, Aphanizomenon, Microcystis, Oscillatoria и Phormidium. В местах скопления фитопланктона их содержание в 2019 году достигало до 20 кг/м3 по биомассе сухого вещества. В результате наличия органики и высокой температуры наружного воздуха в июне происходило массовое развитие и распространение по акватории сине-зеленых водорослей. Так как хемосинтез сопровождается выделением сероводорода и поглощением азота, то в

районах плесов ощущался характерный неприятный запах, сигнализирующий о бедственном состоянии водной среды.

Несмотря на негативные последствия от стремительного развития фитопланктона, его можно успешно утилизировать, как на отдельных установках, так и в качестве обогащения для осадков сточных вод, отправляемых на ме-тантенки ЛОС.

При анаэробном сбраживании 1 кг сухой массы водорослей при температуре 32 °С получается биогаз объемом 0,8-1 м3, в состав которого входит 65 % метана (СН4), до 30 % углекислого газа (СО2) и в среднем по 1 % следующих компонентов Н2, Н2S, О2 и N2 [9-11].

Рис. 1. Космический снимок с высоты 1,54 км Воронежского водохранилища с выделенной зоной загрязнения и района расположения ЛОС (осень 2016)

Технологию сбора в зонах высокой репро-дуктивности сине-зеленых водорослей можно осуществить посредством плавающих накопительных станций, работающих по принципу гидромеханического удаления биомассы из мест скопления. Использование так называемого «водного пылесоса» с щелевой насадкой позволяет убрать с поверхности фитопланктон и жидкость его содержащую пропустить через фильтр, установленный на палубе судна. Сменный картридж фильтра целесообразно наполнять рубленным камышом или какой-либо другой жесткой растительностью. При ограничениях в объемах естественного воспроизводства водорослей жесткого типа насадка может быть заполнена соломой от различных злаковых или какими-либо другими отходами, образующимися после выращивания на полях различного вида культур. При использовании ихтифлоры происходит дополнительная очистка водоема, улучшающая среду обитания для речной фауны.

По результатам обследования акватории [3] жесткая растительность, к которой относится тростник обыкновенный из семейства Злаковых, все больше распространяется в верховьях Воронежского водохранилища, увеличивая площади зарастания (рис. 3). Активно распространяясь, тростниковые поля способствуют формированию тормозящих течение барьеров, что приводит к осадконакоплению, заиливанию и дальнейшему зарастанию русла. Регрессионный

анализ, выполненный на основе данных многолетних наблюдений [3], позволяет при отсутствии работ по улучшения состояния с достаточной точностью прогнозировать дальнейшие изменения в акватории посредством уравнений

V = 122,83 + 11,368т + 0,0046т2, (1)

^ = 53,0841п (т) - 5,4717, (2)

где Sж. p. - площадь мелководий с жесткой растительностью, га; So. - площадь островов естественного формирования, га; т - время эксплуатации водохранилища в годах, отсчитываемое от даты его заполнения в 1972 г.

Рис. 2. Космический снимок с высоты 1,52 км Воронежского водохранилища с выделенной зоной загрязнения (осень 2017)

В результате в 2030 г. площадь мелководий со средой обитания комфортной для речной фауны сократиться, так как жесткая растительность при существующих темпах экспансии территорий будет занимать 797,65 га, что составит 4,1 % от фактической площади мелководий. Островная часть водохранилища при учете сложившейся динамики течений практически не измениться и не будет превышать 211 га в соответствии с формулой (2).

Несмотря на вносимый дисбаланс в водообмен и вызываемое угнетение разнообразия речной флоры, тростник имеет высокие показатели по метаногенезу при анаэробном сбраживании, что дает возможность эффективно утилизировать общую биомассу [12-15]. При использовании гидромеханической технологии сбора после насыщения насадки фильтра сине-зелеными водорослями полученный субстрат направляется на очистные сооружения перед подачей в метантенки либо на специально созданную для этой цели биогазовую станцию. Однако по экономическим показателям предпочтительней первый вариант утилизации. Кроме того, следует отметить, что при отсутствии реакторов на очистных сооружениях, а также при долгосрочных инвестициях по их возведению, выгрузка может осуществляться на сельскохозяйственные поля посредством механизации процесса разбрасывания биомассы по площади участков. Как уже отмечалось, в вегетативный период сине-зеленые водоросли поглощают азот, который при их разложении, попадая в почву, хорошо усваивается культурной расти-

Научно-технический журнал A/rJ

эпидемиологической опасности. Поэтому ведется активный поиск инвестиций, которые позволили бы выполнить техническое переоснащение ЛОС, реконструкцию и строительство новых метантенков.

Имея эффективную технику сбора и утилизации для интенсивно репродуцируемой речной флоры, можно улучшить экологическую обстановку, однако существенных успехов можно достичь только при модернизации очистных сооружений, что является для городского округа первоочередной задачей. Но даже при инновационных технологиях, значительно повышающих качество сбрасываемых вод, сложившиеся экосистемы искусственно созданных водоемов способствуют активной репродуктивности сине-зеленых водорослей, что предполагает их периодическую чистку и утилизацию фитопланктона. Предлагаемый способ при незначительных денежных средствах, расходуемых на обустройство станций на малогабаритных суднах, эффективно предотвращает активное «цветение» воды и позволяет утилизировать уловленную биомассу с извлечением полезных ресурсов без загрязнения окружающей среды.

Список литературы

1. Доклад о состоянии окружающей среды на территории Воронежской области в 2013 году. Департамент природных ресурсов и экологии Воронежской области. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, - 2014. - 192 с.

2. Михно В.Б., Добров А.И. Ландшафтно-экологические особенности водохранилищ и прудов Воронежской области. - Воронеж: Воронежский государственный педагогический университет, - 2000. - 185 с.

3. Сейдалиев Г.С., Косинова И.И., Соколова Т.В., Силкин К.Ю. Экологический менеджмент территорий Воронежского водохранилища. - Воронеж: Истоки, - 2017. - 186 с.

4. Кульский Л.А., Сиренко Л.А., Шкавро З.Н. Фитопланктон и вода. Киев: Наук. думка, - 1986. - 135 с.

5. Скрябин А.Ю., Поповьян Г.В., Тронь И.А. Изучение факторов, влияющих на интенсивное развитие микроводорослей в реке Дон // Водоснабжение и санитарная техника. - 2017. - № 4. - С. 5-8.

6. Щербаков В.И., Кумедов Б.М. Негативное влияние сокращения дебита реки на растительный мир на берегах и в дельте // Научный журнал «Лесной журнал». - 2015. - № 4. - С.133-137.

7. Хецуриани Е.Д., Колмакова Т.С., Акименко M.A., Хецуриани Т.Е. Экологическая безопасность водной среды - залог здорового будущего // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. - 2018. - Вып. 54(73). С. 156-164.

8. Никитин О.В., Антюкова К.Г., Кузьмин Н.Б., Глякина М.В., Латыпова В.З. Перспектива применения экстракта из ячменной соломы для борьбы с цветением водоемов / / Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2019. - № 7 (139). С. 24-28.

9. Шумаков Ф.Т. О перспективах использования сине-зеленых водорослей в системах энергосбережения Украины // Ученые записки Таврического национального университета Имени В. И. Вернадского. Серия «География». Том 23 (62). 2010. № 2. С. 286-295.

10. Moeller L., Bauer A., Wedwitschka H., Stinner W., Zehnsdorf A. Crop characteristics of aquatic macrophytes for use as a substrate in anaerobic digestion plants - a study from germany / / Energies, 2018. 11(11). 3016.

11. Nykyforov V., Malovanyy M., Kozlovs'ka T., Novokhatko O., Digtiar S. The biotechnological ways of blue-green algae complex processing // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. 5/10 (83). Р. 11-18.

12. Rodriguez C., Alaswad A., Mooney J., Prescott T. et al. Pre-treatment techniques used for anaerobic digestion of algae // Fuel Process. Technol. 2015. 138. Р. 765-779.

13. Caporgno M.P., Trobajo R., Caiola N., Ibanez C. et at. Biogas production from sewage sludge and micro algae co-digestion under mesophilic and thermophilic conditions // Renew. Energy. 2015. 75. Р. 374-380.

14. Шмандий В.М., Никифоров В.В., Алферов В.П., Харламова Е.В., Пронин В.А. Использование сине-зеленых водорослей для получения биогаза // Гигиена и санитария. 2010. - № 6. - С.35-37.

15. Милюткин В.А., Толпекин С. А., Бородулин И. В., Агарков Е. А. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - биотопливо из биомассы смнезеленых водорослей - цианобактерий // «Приоритетные направления развития энергетики в АПК». Сборник статей по материалам II Всероссийской (национальной) научно-практической конференции. 2018. С. 104-109.

© В.И. Щербаков, Н.В. Кузнецова, Т.В. Щукина, Р.С. Шевченко

Ссылка для цитирования:

В.И. Щербаков, Н.В. Кузнецова, Т.В. Щукина, Р.С. Шевченко. Биогенное загрязнение водных объектов и возможности устранения последствий / / Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО «АГАСУ», 2020. № 4 (34). С. 66-69.

тельностью полей. Однако такой вид утилизации содержания картриджей предполагает, что присутствие вредных химических элементов будет минимальным и безопасным.

1970 1980 1990 2000 2010 2020

♦ i"2

Рис. 3. Динамика экспансии жесткой растительности и формирования островной суши в Воронежском водохранилище: 1 - площадь жесткой растительности в верховьях водохранилища; 2 - площадь намывных территорий

В настоящее время два метантенка Левобережных очистных сооружений после периода длительного функционирования выведены из эксплуатации. Отсутствие процесса анаэробного сбраживания увеличивает вероятность

700

600

500

400

300

200

100

0

ИБВВ РАН

Untitled Document АНТРОПОГЕННОЕ ЭВТРОФИРОВАНИЕ.

Хотя эвтрофирование водоемов является природным процессом и его развитие оценивается в рамках геологических масштабов времени, однако за несколько последних веков человек существенно увеличил использование биогенных веществ, особенно в сельском хозяйстве в качестве удобрений и детергентов. Во многих водоемах в течение нескольких последних десятилетий наблюдается возрастание трофии, сопровождающееся резким увеличением обилия фитопланктона, зарастания водной растительностью прибрежных мелководий и изменение качества воды. Этот процесс стали называть антропогенным эвтрофированием.

Шилькрот Г.С. (1977) определяет антропогенное эвтрофирование как увеличение первичной продукции водоема и связанного с этим изменение ряда его режимных характеристик в результате возрастающей добавки в водоем минеральных питательных веществ. На Международном симпозиуме по вопросам эвтрофирования поверхностных вод (1976) принята следующая формулировка - "антропогенное эвтрофирование - это увеличение поступления в воду питательных для растений веществ вследствие деятельности человека в бассейнах водных объектов и вызванное этим повышение продуктивности водорослей и высших водных растений".

Антропогенное эвтрофирование водоемов стали рассматривать как самостоятельный процесс, принципиально отличающийся от естественного эвтрофирования водоемов.

Естественное эвтрофирование - процесс очень медленный во времени (тысячи, десятки тысяч лет), развивается главным образом вследствие накопления донных отложений и обмеления водоемов.

Антропогенное эвтрофирование - процесс очень быстрый (годы, десятки лет), отрицательные последствия его для водоемов проявляются зачастую в очень резкой и уродливой форме.

ПОКАЗАТЕЛИ АНТРОПОГЕННОГО ЭВТРОФИРОВАНИЯ

Абиотические

  1. Послойное распределение кислорода в водоеме, выражающееся в форме "кислородной кривой" и дефицит кислорода в гиполимнионе (наиболее широко используется). Однако он не применим к тропическим водоемам, в которых в условиях высокого прогрева анаэробный гиполимнион устанавливается независимо от уровня трофии. Нарушение баланса кислорода отражает изменения обеспеченности.
  2. Снижение прозрачности воды.
  3. Непосредственный показатель - содержание азота и фосфора.

Биотические

  1. Соотношение продукции и деструкции.
  2. Изменение в структуре биоценозов.
  3. Устойчивое "цветение" воды.
  4. Быстро увеличивающееся зарастание прибрежных мелководий.
  5. 5. Массовое развитие нитчатых водорослей.
  6. Засорение берегов остатками водной растительности.
  7. Появление неприятного запаха в результате гниения массы отмирающих нитчатых водорослей и высшей водной растительности.

Если эти показатели появляются и развиваются в течение более или менее короткого времени, то они становятся специфическими для антропогенного эвтрофирования.

Вопрос о показателях, которые были бы специфичны для антропогенного эвтрофирования, обсуждался в течение последнего десятилетия многими авторами. Немногочисленные предлагавшиеся показатели соответствуют современному уровню знаний. Как отмечают многие специалисты ни один из них не позволяет уверенно отличать антропогенное эвтрофирование от естественного. Единственным критерием по общему признанию - скорость развития эвтрофирования, которая может быть определена путем длительных наблюдений (мониторинг).

Некоторая возможность диагностики начальных этапов эвтрофирования появляется при возникновении этого явления в крупных водоемах, характеризующихся сильно расчлененной акваторией и сложным рельефом дна. В отдельных обособленных районах, отдельных плесах или котловинах таких водоемов под влиянием биогенов, поступающих с прилегающей частей водосбора, могут проявляться признаки эвтрофирования и развиваться со скоростью, легко определяемой при сопоставлении с другими участками водоема, не подвергающихся непосредственно воздействию эвтрофирующихся веществ. Можно сравнивать 2 близких по своему положению и особенностям водоема - один под антропогенным воздействием, другой - контроль.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ АНТРОПОГЕННОЕ ЭВТРОФИРОВАНИЕ

Увеличение запасов минеральных и органических веществ в водоем происходит как под влиянием природных так и антропогенных факторов.

Природные факторы

Абиотические

1. Поступление минеральных и органических веществ из грунтов. Обогащение воды мин. и орг. веществами в значит. степени зависит от грунтов, формирующих ложе. Подзолистые почвы с низким содержанием гумуса бедны питательными веществами и водоемы такого типа обычно относят к дистрофным. Почвы с высоким содержанием гумуса лугово-черноземные, дерново-подзолистые, характеризуются высоким содержанием мобильных соединений, которые поступают в воду. Болотные почвы перегнойно-торфянистого типа или торфяники наряду с повышением минерализации вод, способствуют обогащению их органическими веществами торфяного происхождения. Влияние подстилающих пород на обогащение воды биогенными и органическими веществами особенно наглядно проявляется при строительстве водохранилищ. Максимальное количество питательных веществ поступает в воду в первые 120 часов взаимодействия почвы с водой. Это играет большую роль при паводковом подъеме уровня и при колебаниях уровня в результате сработки гидроузлов.

2. Поступление минеральных и органических веществ из атмосферы. В последние десятилетия загрязнения водоемов за счет атмосферных осадков приобретает значительные масштабы. Подсчитано, что существующий уровень выбросов в атмосферу достаточен для загрязнения слоя толщиной 1-3 км до ПДК. Существенное влияние оказывают выветривание из рудных гор токсических веществ, микроэлементов, а также ежегодное испарение в атмосферу около 350 тыс. т растворителей для химчистки и около 2.5 % производимого бензина (для США - это 10 млн.т).

В целом в воздух попадает более 200 различных веществ. Поэтому за 50 лет уровень загрязненности воздуха даже вдали от промышленных стран увеличился в 2 раза.

Наряду с рассеиванием в космосе, значительная доля веществ увлекается атмосферными осадками и попадает на поверхность земли и в водоемы. В частности дождевая вода еще в атмосфере может содержать 53 и даже 102 мг/л взвешенных веществ. Поэтому значительное обогащение водоемов биогенными веществами происходит в половодье за счет паводковых вод после выпадения атмосферных осадков.

В связи с резким усилением антропогенного загрязнения и атмосферной миграции среди химических элементов фосфор занимает особое место. При изучении 55 озер севера и центр. части Флориды установлено, что выпадение осадков на акватории дает 12-59% всего поступления фосфора, а в Балтийском море -30%, который поступает с речным стоком. Количество атмосферной составляющей еще не определена. В атмосферу попадают растительные остатки, споры, пыльца, растения поставляют летучие продукты метаболизма, минер.-орг. выделения листьев, хвои. Известно, что в атмосферной влаге, просочившейся сквозь кроны деревьев, фосфора в 5 раз больше, чем в дождевой воде, собранной на открытом месте. Дожди над океаном содержат фосфора на порядок меньше, чем над сушей, что подтверждает представление о преобладании континентальных источников фосфора. При первом приближении - доля растворимого фосфора в осадках ...50% общего его содержания. Если вынос фосфора с поверхностными водами выше его поступлений с осадками, то водосбор испытывает повышенную антропогенную нагрузку.

3. Поступление в водоем аллохтонных растительных остатков. Большое количество биогенных и органических веществ отдают в воду периодически затопляемые участки леса, луга, а также опад древесной и кустарниковой растительности прибрежной зоны. Известно, что масштабы биологического круговорота минеральных веществ под пологом цветковой травянистой растительности в 2-3 раза выше, чем под пологом леса из лиственных деревьев, и в несколько раз выше, чем под пологом хвойного леса. Травянистая цветковая растительность, отмирая и минерализуясь, возвращает в почву всю массу своего органического вещества и обогащают соединениями азота, фосфора, углерода, кальция и др. верхнюю часть профиля почв, откуда в основном происходит сток в водоемы. Разложение растительных остатков происходит с различной скоростью в зависимости от их биохимического состава, температуры, рН, степени кислородного насыщения, и др. факторов.

Например, при разложении 1г свежей древесины (ива, тополь, клен, сосна) в 1 л поступает 0.59-2.22 мг/л NH4-N; 0.05-0.6 NO3-N; 0.07-1.07 Pобщ.; 10.9-19.2 Cорг., а также Nорг., аминокислоты, сахара.

Биотические факторы

Обогащение водоемов органическими веществами происходит за счет процессов фотосинтеза и азотфиксации, в результате чего происходит связывание и поступление в водоем атмосферной углекислоты и азота.

Общая годовая мировая продукция фотосинтеза на суше и в океанах оценивается в 80 млрд. т. Это цифра приблизительно в 14 раз превышает количество добываемого ежегодно на земном шаре топлива ( в пересчете на калорийность она превышает в 7-8 раз).

Фитопланктон и макрофиты, связывая в процессе фотосинтеза значительное количество углерода, способствуют пополнению запасов органических соединений в экосистеме водоема, а также вовлекают в круговорот биогенные элементы, захороненные в толще донных отложений.

Наряду с фотосинтетическими процессами важную роль в пополнении запасов биогенных веществ в водоемах играет азотфиксация за счет жизнедеятельности сине-зеленых водорослей и бактерий (азотобактер - аэроб, клостридиум - анаэроб).

Таким образом, процесс природного эвтрофирования обусловлен рядом природных факторов - вымывание из грунтов, поверхностного стока, притока аллохтонного вещества за счет попадающих в водоем растительных и животных отстатков, берегоразрушения, атмосферных осадков, фотосинтеза и азотфиксации, за счет чего происходит обогащение минеральными и органическими веществами.

Когда к природным факторам обогащения водоемов присоединяются антропогенные происходит усиление темпов эвтрофирования.

Антропогенные факторы

К числу факторов антропогенного воздействия относят- гидротехническое строительство, связанное с зарегулированием или переброской стока, поверхностный сток с окультуренных площадей ( с/х сток, дождевые воды городов). сток сточных вод (бытовых, промышленных, животноводческих и т.п.).

1. Гидротехническое строительство

В мире создано около 10Х103 водохранилищ. Строительство водохранилищ наряду с положительным влиянием на формирование качества воды , повышение рыбопродуктивности, усиления разбавления, уменьшения запаха, цветности и повышения прозрачности воды, явилось одной из причин их значительного эвтрофирования и проявления ряда отрицательных последствий, связанных со снижением по сравнению с рекой их самоочистительной способности.

Важный результат строительства - повышение уровня грунтовых вод, переформирование берегов и изменение климатических условий. Увеличение запасов биогенных и органических веществ в водохранилище, по сравнению с рекой, вызвано значительными поступлениями их из залитых грунтов, разложением растительности, попавшей в зону затопления, замедлением водообмена и течения, снижением степени кислородного насыщения и нарастания степени восстановленности, что ослабляет минерализацию и усиливает поступление веществ из донных отложений. Так в первые годы после строительства Волжской ГЭС увеличилось количество аммонийного азота в 10 раз, нитратного и фосфатного фосфора в 1.5-2 раза.

2. Сток биогенных и органических веществ из с/х угодий.

Вносимые под с/х культуры удобрения вымываются с поверхностным и внутрипочвенным стоком, а также за счет сброса коллекторных и дренажных вод в зонах орошаемого земледелия. В озерах, окруженных пашнею, интенсивно протекают процессы заиления и зарастания. Доля вынесенных в водоем из с/х угодий питательных веществ зависит от геологических условий региона, возделываемой культуры, типа почвы, системы агротехнических приемов и в первую очередь количества и вида внесенных удобрений. В максимальном количестве выносится азот, в минимальном - калий и фосфор.

7. Поступление биогенных и органических веществ из животноводческих комплексов.

Обогащение водоемов за счет поверхностного стока атмосферных осадков и обогащения внутрипочвенного стока.

8. Поверхностный сток городских территорий

Уже в конце 19 в. моечные воды признаны существенным фактором загрязнения водоемов в разных странах. Это объясняется тем, что они несут с собой пыль, листья, мусор, нефтепродукты, химикаты.

Например - дождевая вода в атмосфере содержит до 53 мг/л взвешенных веществ. При скатывании с крыш содержание взвешенных веществ повышается до 440 мг/л, а при стекании с улиц и площадей - до 40Х103 мг/л.

3. Сточные воды (канализация, промышленные предприятия).

Одной из основных причин эвтрофирования и загрязнения является сбрасывание сточных вод. Даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержится такое количество нитратов и фосфатов, которое вполне достаточно для роста и развития многих водорослей. Многолетний анализ сточных вод по годам свидетельствует, что содержание азота с 1959-1970 -6.6-14.7 г/сутки на одного жителя. Содержание фосфора (г/сутки) на одного жителя 2.2-11. 2 с тенденцией повышения. Это объясняется увеличением потребления в быту детергентов, содержащих фосфор.

Соотношение доли в эвтрофировании водоемов каждого из перечисленных факторов изменяется по-разному в зависимости от географической зоны, степени интенсификации промышленности и с/х. Однако независимо от региона общим является односторонняя направленность потока биогенных и органических веществ в водоем, в результате чего происходит аккумуляция вещества и энергии и нарушение экологического равновесия со всеми вытекающими последствиями.

АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КРУГОВОРОТА ОРГАНИЧЕСКИХ И БИОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

Увеличение биогенной нагрузки и перестройка потоков фосфора и азота влекут за собой существенные нарушения в функционировании экосистем, что нарушает круговорот органического вещества в биосфере. Техногенез, достигший к концу 20 века масштабов, соизмеримых с природными геохимическими процессами, существенно нарушает естественный круговорот веществ в биосфере. Основной причиной изменений круговоротов считают рост населения планеты и изменение технологий в с/х и промышленности. Проблема коренных изменений в структуре круговорота была поставлена как одна из главных в 70-е годы.

В настоящее время для биосферы в целом практически невозможно количественное определение собственно "природного" и "антропогенного" круговоротов. Естественные и антропогенные потоки тесно переплелись, изменилось функционирование природных экосистем, произошло значительное замещение естественных экосистем искусственно созданными. Происходят нарушения круговорота C, N, P. Сутью антропогенных изменений круговорота С и биогенных веществ в биосфере является нарушение обменных процессов - активное подключение к биологическим процессам неживого вещества литосферы.

Известно, что на протяжении существования и эволюции биосферы величины запасов и потоков вещества в различных ее частях неоднократно менялись. Однако в целом иерархичность биосферы не нарушалась, изменения происходили в рамках общего природного круговорота вещества на фоне эволюционных изменений.

Современные планетарные круговороты органического вещества и биогенных элементов представляют собой результат длительного антропогенного вмешательства в природный круговорот. Можно выделить несколько основных аспектов такого вмешательства.

  1. В круговорот, протекающий в биосфере, включается вещество литосферы в количествах, соизмеримых с основными биологическими потоками.
  2. Производится постепенная искусственная замена естественных экосистем антропогенными с соответствующими изменениями характеристик локальных круговоротов (замена лесных и степных агроэкосистемами).
  3. Нарушается замкнутость круговоротов - биологический круговорот переводится в транзитную схему движения: литосфера - хозяйственная деятельность- гидросфера.
  4. Нарушаются естественные геохимические барьеры, контролирующие миграцию элементов.

Выделено 6 этапов воздействия человека на круговорот вещества:

  1. До 17 века - медленное развитие земледелия и животноводства, небольшое суммарное городское население, локальное изменение экосистем , вклад антропогенных потоков в биологический цикл не превышал 1%.
  2. 18-19 в. - активизация сведения лесов и их замещение аграрными экосистемами, рост городского населения.
  3. Нач. 20-ого века. Быстрая урбанизация, расширение использования запасов литосферы наряду с топливом и рудами. Начало применения литосферных запасов P,K,S, фиксация атмосферного N в промышленных масштабах.
  4. Конец 40-х - 60-е годы - бурное развитие хозяйств. деятельности в развитых странах, демографический взрыв, дальнейшая урбанизация, химизация с/х и быта, постепенное ухудшение качества природных вод, воздуха, почв: к концу периода объем антропогенных потоков Р сравнялся с потоками природного происхождения.
  5. Сер. 60-х-сер. 80-х годов - значительный рост всех антропогенных потоков, ухудшение экологической ситуации на планетарном уровне - быстрый рост эвтрофирования водоемов, накопление CO2 в атмосфере, вызывающее парниковый эффект, начало истончения озонового слоя, начало активного поиска путей исправления ситуации за счет законодательных мер как в отдельных государствах, так и на уровне межгосударственных проектов.
  6. Сер.- конец 80-х годов - критические ситуации с качеством воды и воздуха в отдельных регионах: начало инструментальных регистраций глобальных изменений, переход к технологиям с максимальной замкнутостью, попытки разработки международных механизмов регулирования хозяйственной деятельности.

Основой деления на эти этапы стал анализ изменений, происходящих с качеством воды во внутренних водоемах, в частности в связи с процессом антропогенного эвтрофирования, что вызывает увеличение потоков биогенных веществ в водоем. Наиболее достоверны оценки изменения потоков фосфора: так, суммарная планетарная фосфорная нагрузка на воды суши в настоящее время увеличилась по сравнению с природной в 2.5 раза.

В дальнейшей эволюции биосферы последствия усиления круговорота, например углерода, через обогащение атмосферы диоксидом углерода и уменьшение запаса гумуса в почве может вести к противоречивым последствиям - к увеличению и изменению продуктивности наземной части биосферы при явном росте продуктивности гидросферы.

Важнейший фактор структурных изменений в циклах биогенных элементов - изменения показателей разомкнутости круговоротов. В естественной биосфере величина W для углерода -2х10-<sup>4</sup>, сейчас она возросла до 0.3. Полнота круговорота фосфора снизилась от 0.98 - 0.99 до 0.5 - 0.6 для отдельных территорий и до 0.91 - в целом.

Все изменения, связанные с поступлением органических и биогенных веществ в гидросферу создают условия для развития глобального процесса антропогенного эвтрофирования. Увеличение продуктивности водоемов отмечается практически во всех развитых странах, приводя к коренной перестройке водных экосистем.

ПОСЛЕДСТВИЯ АНТРОПОГЕННОГО ЭВТРОФИРОВАНИЯ

Антропогенное эвтрофирование приводит к изменению химических характеристик водоемов Состояние современного планетарного круговорота углерода свидетельствует об обогащении гидросферы органическими веществом в процессе перераспределения углерода между наземными и водными экосистемами в ходе техногенеза, соизмеримого в настоящее время с естественными геохимическими процессами. С 1965 по 1985 гг антропогенная составляющая потока фосфора в водоемы с суши достигала 81% от общего элемента, а ежегодный прирост составил 3%.

Доля антропогенных веществ в стоке органического вещества намного ниже, чем в стоке биогенных элементов (не превышает 45% для крупных рек бывшего СССР). Поэтому в процессе обогащения поверхностных вод органическими веществами аллохтонная составляющая не играет доминирующей роли.

Перераспределение веществ из наземных экосистем в водные сводится к 3-м основным процессам: механическому перемещению; трансформации форм химических элементов и накоплению в водоемах. Продукционно - деструкционные процессы являются трансформацией форм углерода. По функциональной значимости названных процессов в перераспределении органического вещества водные объекты подразделяются на 2 типа:

  1. Незарегулированные водотоки (реки), где доминирует миграционная функция. Здесь значим процесс трансформации веществ, но продукция и накопление органического вещества незначительна.
  2. Водоемы замедленного водообмена (озера), где преобладают процессы накопления и трансформации, включая продукционно - деструкционные; миграционное перемещение играет меньшую роль, имея значимость в локальном масштабе.

Особенности изменения химических характеристик водоемов замедленного водообмена в процессе антропогенного (эвтрофирования) перераспределения органического вещества можно в общем виде сформулировать следующим образом:

  1. Увеличение содержания биогенных элементов в воде и донных отложениях.
  2. Увеличение органического вещества. Однако эта связь не всегда очевидна из-за маскирующей роли аллохтонных органических соединений, высокой вариабельности деструкции и утилизации синтезированного органического вещества, а также величинами обменных процессов на границе вода-дно.
  3. Для стратифицированных водоемов характерно увеличение контрастности химического состава воды между эпилимнионом и гиполимнионом.
  4. Создание дефицита кислорода в период стагнации.
  5. Возникновение в придонной зоне восстановительных условий. Усиление процессов анаэробного обмена. Накопление сероводорода и метана. Наиболее значительными становятся сульфатредукция и метаногенез.
  6. При зарегулировании стока происходит увеличение фосфора органического и NH<sub>4</sub>-N в 2 раза. (По эффективности усвоения NH<sub>4</sub>-N превышает NO<sub>3</sub>-N в 10 раз).

Антропогенная трансформация водных экосистем

В основе типизации водоемов по уровню их трофии лежит первичная продукция и содержание хлорофилла "а" в воде. В олиготрофных водоемах P/R <1, т.е. наблюдается отрицательный биотический баланс, в мезотрофных и эвтрофных P/R 1. В водохранилищах с неустоявшимся режимом P/R>1.

В водоеме, не подверженному сильному антропогенному воздействию, в разные годы может наблюдаться как положительный так и отрицательный баланс, т.е. водоемы находятся в состоянии подвижного равновесия и в норме отклонение от равновесного состояния в среднем не превышает 30-40%.

При эвтрофировании происходит резкое увеличение биомассы и первичной продукции фитопланктона, появляются в массе сине-зеленые водоросли, вызывающие "цветение" воды, происходят структурные изменения в сообществах. Крупные формы с длительными циклами замещаются на мелкие короткоцикловые, среди рыб доминируют преимущественно планктофаги, в зоопланктоне преобладают коловратки и ветвистоусые ракообразные, уменьшается видовое разнообразие. Увеличивается доминирование какой-то группы животных и растений на разных трофических уровнях. Изменение разнообразия в сторону упрощения сообществ гидробионтов. Развитие видов, лучше адаптированных к изменяющимся условиям. Возрастание амплитуды флуктуации популяций.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЭВТРОФИРОВАНИЯ

К числу наиболее наглядных проявлений последствий эвтрофирования относится "цветение" воды. В пресных водах оно обусловлено массовым развитием сине-зеленых водорослей, в морских - динофлагеллятами. Продолжительность цветения воды колеблется от нескольких дней до 2-х месяцев. Периодическая смена максимумов численности отдельных массовых видов планктонных водорослей в водоемах представляет закономерное явление, обусловленное сезонными колебаниями температуры, освещенности, содержания биогенных элементов, а также генетически детерминированными внутриклеточными процессами. Среди водорослей, образующих многочисленные популяции до масштабов "цветения" воды наибольшую роль по темпам размножения, образуемой биомассе и экологическим последствиям играют сине-зеленые из родов Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Oscillatoria. Научное изучение этого явления началось в 19 веке, а рациональное объяснение и анализ механизмов массового размножения сине - зеленых были даны только в сер. 20 века в США лимнологической школой Дж. Хатчинсона. Аналогичные исследования проводились в ИБВВ РАН (Борок) Гусевой К.А. и в 60-70-е годы коллективом Института гидробиологии (Украина), в конце 70-х - Институтом Великих озер (США).

Водоросли, вызывающие "цветение" воды, принадлежат к числу видов, способных к предельному насыщению своих биотопов. В водохранилищах Днепра, Волги и Дона в основном доминируют Microcystis aeruginosa, M. wesenbergii, M. holsatica, Oscillatoria agardhii, Aphanizomenoen flos-aquae, виды рода Anabaena.

Установлено, что исходный биофонд Microcystis зимой находится в поверхностном слое иловых отложений. Microcystis зимует в виде ослизненных колоний, внутри которых скопления мертвых клеток покрывают единственную живую. По мере повышения температуры центральная клетка начинает делиться, причем на первом этапе источником пищи являются мертвые клетки. После распада колоний клетки начинают утилизировать органические и биогенные вещества ила.

Aphanizomenon и Anabaena зимуют в виде спор, пробуждающихся к активной жизни при повышении температуры до +6 С<sup>0</sup>. Другим источником биофонда сине - зеленых водорослей является их скопления, выброшенные на берега и зимующие в слое сухих корок. Весной они отмокают и начинается новый цикл вегетации.

Первоначально водоросли питаются осмотически и биомасса накапливается медленно, затем всплывают и начинают активно фотосинтезировать. За короткий срок водоросли могут захватывать всю толщу воды и формируют сплошной ковер.

В мае обычно доминируют Anabaena, в июне - Aphanizomenon, с конца июня -июль-август - Microcystis и Aphanizomenon.

Механизм взрывного характера размножения водорослей был раскрыт работами Института Великих озер (США). Учитывая колоссальный потенциал размножения сине - зеленых водорослей (до 10<sup>20</sup> потомков одной клетки за сезон), можно отчетливо представить масштабы, которые принимает этот процесс. Поэтому фактором первичного эвтрофирования водохранилищ является обеспеченность их фосфором за счет залития плодородных пойменных земель и разложения растительности. Фактором вторичного эвтрофирования - процесс заиления, поскольку илы - идеальный субстрат для водорослей.

После интенсивного размножения под действием стягивающих электростатических сил начинается формирование колоний, стягивание колоний в агрегаты и слияние их в пленки. Образуются "поля" и "пятна цветения", мигрирующие по акватории под воздействием течений и сгоняемые к берегам, где образуются разлагающиеся скопления с огромной биомассой `- до сотен кг/м<sup>3</sup>.

Разложение сопровождается рядом опасных явлений: дефицитом кислорода, выделением токсинов, бактериальным загрязнением, образованием ароматических веществ. В этот период могут возникать помехи в водоснабжении вследствие забивания фильтров на водопроводных станциях, становится невозможной рекреация, возникают заморы рыб. Вода, насыщенная продуктами метаболизма водорослей, аллергенна, токсична и непригодна для питьевых целей.

Она может вызывать свыше 60 заболеваний, особенно желудочно-кишечного тракта, подозревается, хотя и не доказана, ее онкогенность. Воздействие метаболитов и токсинов сине - зеленых вызывает у рыб и теплокровных животных "гаффскую болезнь", механизм действия которой сводится к возникновению B<sub>1</sub> авитоминоза.

При массовом отмирании сине - зеленых происходит быстрый распад и лизис колоний, особенно в ночные часы. Предполагается, что причиной массового отмирания может быть массовое отравление собственными токсинами, а толчком - симбиотические вирусы, которые не способны разрушать клетки, но способные ослабить их жизнедеятельность.

Нагонные разрушающиеся массы сине-зеленых водорослей приобретают неприятную желто-бурую окраску и в виде дурно пахнущих скоплений разносятся по акватории, постепенно разрушаясь к осени. Весь этот комплекс явлений получил название "биологического самозагрязнения". Незначительное количество ослизненных колоний оседает на дно и перезимовывает. Этот резерв вполне достаточен для воспроизводства новых генераций.

Сине-зеленые водоросли - это древнейшая группа организмов, обнаруживаемая даже в архейских отложениях. Современные условия и антропогенная нагрузка лишь вскрыли их потенции и дали им новый импульс для развития.

Сине-зеленые подщелачивают воду и создают благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры и возбудителей кишечных заболеваний, в том числе холерного вибриона. Отмирая и переходя в состояние фитодетрита, водоросли влияют на кислород глубинных слоев воды. Сине-зеленые в период цветения сильно поглощают коротковолновую часть видимого света, разогреваются и являются источником ультракороткого излучения, что может влиять на термический режим водоема. Уменьшается величина поверхностного натяжения, что может вызывать отмирание гидробионтов, обитающих в поверхностной пленке. Образование поверхностной пленки, экранизирующей проникновение в толщу воды солнечной радиации, вызывает световое голодание у других водорослей, замедляет их развитие.

Например, суммарная биомасса сине - зеленых водорослей, продуцирующих за период вегетации в водохранилищах Днепра, достигает величин порядка 10<sup>6</sup> т (в сухой массе). Это соответствует массе тучи саранчи, которую В.И. Вернадский назвал "горной породой в движении" и сравнивал с массой меди, свинца и цинка, добытых в течение 19 века во всем мире.

Последствия эвтрофирования для фитопланктона

Антропогенное эвтрофирование приводит к изменению характера сезонной динамики фитопланктона. По мере увеличения трофии водоемов увеличивается число пиков в сезонной динамике его биомассы. В структуре сообществ роль диатомовых и золотистых водорослей снижается, а увеличивается - сине - зеленых и динофитовых. Динофлагелляты характерны для стратифицированных глубоководных озер. Также увеличивается роль хлорококковых зеленых и эвгленовых водорослей.

Последствия эвтрофирования для зоопланктона.

Преобладание видов с коротким жизненным циклом (ветвистоусых рачков и коловраток), преобладание мелких форм. Высокая продукция, небольшая доля хищников. Упрощается сезонная структура сообществ - одновершинная кривая с максимумом летом. Меньшее число доминирующих видов.

Последствия эвтрофирования для фитобентоса.

Усиленное развитие нитчатых водорослей. Исчезновение харовых водорослей, которые не выносят высокие концентрации биогенов, особенно фосфора. Характерный признак - расширение площадей зарастания тростника обыкновенного, рогоза широколистного и манника, рдеста гребенчатого.

Последствия эвтрофирования для зообентоса.

Нарушение кислородного режима в придонных слоях приводит к изменению в составе зообентоса. Важнейшим признаком эвтрофирования является снижение личинок поденок гексании в оз. Эри - важный кормовой объект лососевых рыб в озере. Менее чувствительные к дефициту кислорода личинки некоторых двукрылых насекомых приобретают все большее значение. Возрастает плотность популяций малощетинковых червей. Бентос становится беднее и однообразнее. В составе преобладают организмы, приспособленные к пониженному содержанию кислорода. На поздних этапах эвтрофирования в глубинной области водоемов остаются немногие организмы, приспособленные к условиям анаэробного обмена.

Последствия эвтрофирования для ихтиофауны.

Эвтрофирование водоемов оказывает влияние на рыбное население в 2-х основных формах:

  • прямое влияние на рыб

прямое влияние относительно редко. Оно проявляется как единичная или массовая гибель икры и молоди рыб в береговой зоне и происходит при поступлении стоков, содержащих летальные концентрации минеральных и органических соединений. Такое явление обычно носит локальный характер и не охватывает водоем в целом.

  • опосредованное влияние, проявляющееся через разнообразные изменения водных экосистем

опосредованное влияние наиболее распространено. При эвтрофировании может возникать зона с пониженным содержанием кислорода и даже заморная зона. В этом случае сокращается сфера обитания рыб, уменьшается доступная для них кормовая база. Цветение воды создает неблагоприятный гидрохимический режим. Смена растительных ассоциаций в прибрежье, нередко сопровождающаяся усилением процессов заболачивания, приводит к сокращению площадей нерестилищ и мест нагула личинок и молоди рыб.

Изменения в ихтиофауне водоемов под влиянием эвтрофирования проявляется в следующих формах:

- снижение численности, затем исчезновение наиболее требовательных к качеству воды видов рыб (стенобионтов).

- изменение рыбопродуктивности водоема или отдельных его зон.

- переход водоема их одного рыбохозяйственного типа в другой по схеме:

лососево-сиговый &rarr; лещево-судачий &rarr; лещево-плотвичный &rarr; плотвично-окуневый-карасевый.

Это схема аналогична преобразованию озерных ихтиоценозов в ходе исторического развития водных экосистем. Однако под влиянием антропогенного эвтрофирования она совершается в течение нескольких десятилетий. В результате сначала исчезают сиговые рыбы (а в редких случаях лососи). Вместо них ведущими становятся карповые (лещ, плотва, и др.) и в меньшей степени окуневые (судак, окунь). Причем из карповых лещ постепенно вытесняется плотвой, из окуневых господствует окунь. В предельных случаях водоемы переходят в заморное состояние и населяется преимущественно карасем.

На рыбах подтверждаются общие закономерности в изменении в структуре сообществ - длинноцикловые виды замещаются короткоцикловыми. Отмечается рост рыбопродуктивности. Однако при этом ценные сиговые виды замещаются видами, обладающими невысокими товарными качествами. Сначала крупночастиковые - лещ, судак, затем мелкочастиковые - плотва, окунь.

Часто последствия для рыбного населения носят необратимый характер. При возвращении уровня трофии к исходному состоянию исчезнувшие виды появляются далеко не всегда. Их восстановление возможно лишь при наличии доступных путей расселения из соседних водоемов. Для ценных видов (сиг, ряпушка, судак) вероятность такого расселения невелика.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЭВТРОФИРОВАНИЯ ВОДОЕМОВ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

Основным потребителем воды является человек. Как известно, при избыточной концентрации водорослей происходит ухудшение качества воды.

Особое внимание заслуживают токсические метаболиты, в частности сине-зеленых водорослей. Альготоксины проявляют значительную биологическую активность по отношению к различным гидробионтам и теплокровным животным. Альготоксины относятся к высокотоксичным соединениям. Токсин сине - зеленых действует на центральную нервную систему животных, что приявляется в возникновении параличей задних конечностей, десинхронизации ритма центральной нервной системы. При хронических отравлениях токсин угнетает окислительно-восстановительные ферментативные системы, холинэстеразу, повышает активность альдолазы, в результате чего нарушается углеродный и белковый обмен, а во внутренних средах организма накапливаются недоокисленные продукты углеводного обмена. Уменьшение количества эритроцитов, угнетение тканевого дыхания вызывает гипоксию смешанного типа. В результате глубокого вмешательства в обменные процессы и тканевое дыхание теплокровных животных токсин сине - зеленых имеет широкий спектр биологического действия и может быть отнесен к числу протоплазматических ядов высокой биологической активности. Все это свидетельствует о недопустимости использования в питьевых целях воды из мест скопления водорослей и водоемов, подверженных сильному цветению, поскольку токсическое вещество водорослей не обезвреживается системами обычной водоочистки и может попадать в водопроводную сеть как в растворенном виде, так и вместе с отдельными клетками водорослей, не задерживаемыми фильтрами.

Загрязнение и ухудшение качества воды может отражаться на здоровье человека через ряд трофических звеньев. Так загрязнение воды ртутью явилось причиной ее накопления в рыбе. Употребление в пищу такой рыбы вызвало в Японии весьма опасное заболевание - болезнь Минимата, в результате которой отмечены многочисленные смертельные случаи, а также рождение слепых, глухих и парализованных детей.

Установлена связь между возникновением детской метгемоглобинемии и содержанием нитратов в воде, в результате чего более чем в 2 раза повысилась смертность маленьких девочек, родившихся в те месяцы, когда уровень нитратов был высоким. Отмечено высокое содержание нитратов в кукурузном поясе США в колодцах. Часто подземные воды не пригодны для питья. Возникновение менингоэнцефалита у подростков связывают после продолжительного купания в пруду или в реке в теплый летний день. Предполагается связь между заболеванием асептическим менингитом, энцефалитом и купанием в водоемах, что связано с усилением вирусного загрязнения воды.

Широкую известность приобрели инфекционные заболевания за счет микроскопических грибов, попадающих из воды в раны, вызывающие у человека сильное поражение кожи.

Контакт с водорослями, употребление воды из водоемов, подверженных цветению или рыбы, питающейся токсическими водорослями, вызывает "гаффскую болезнь", коньюктивиты и аллергии.

Часто в последние годы вспышки холеры приурочивают к периоду " цветения".

Массовое развитие водорослей в водоеме наряду с помехами водоснабжении и ухудшении качества воды значительно затрудняет рекреационное использование водного источника, а также является причиной помех в техническом водоснабжении. На стенках трубок водоводов и систем охлаждения усиливается развитие биообрастаний. При подщелачивании среды в следствие развития водорослей происходит образование твердых карбонатных отложений, а из-за оседания частиц и водорослей снижается теплопроводность трубок теплообменных устройств.

Таким образом, избыточное накопление водорослей в период интенсивного " цветения" воды является причиной биологического загрязнения водоемов и значительного ухудшения качества природных вод.

Процесс размножения водорослей необходимо регулировать и поддерживать на оптимальном уровне, пока доминирует их положительная функция в процессах самоочищения. Необходимо очищение воды через фильтры и хлорирование. Хлорирование удаляет 1/4 часть водорослей. Эффективно коагулирование и озонирование, если в фитопланктоне доминируют диатомовые водоросли.

Взгляд НКО на вопросы снижения биогенной нагрузки на водные объекты Ленинградской области был представлен на международной выставке Агрорусь-2018

Специалисты АНЭО «Друзья Балтики» и ООО «Экоцентрум» 22 августа 2018 г. на выставке Агрорусь инициировали обсуждение перспектив снижения биогенной нагрузки на водные объекты от сельского хозяйства и канализационных стоков.

Елена Гретчина выступила в рамках конференция «Гармоничное развитие сельских территорий» c презентацией о простых методах очистки сточных вод в сельских домах.

Один человек в год производит 550 кг жидких отходов –это 4 кг азота и 0,37 кг фосфора, и 60 кг твердых отходов – это 0,55 кг азота и 0,18 кг фосфора. При отсутствии качественной очистки стоков туалета, эти вещества попадают в грунтовые и поверхностные воды, способствуя биогенному загрязнению водоемов, водотоков, подземных питьевых источников. Жители небольших сельских населенных пунктов зачастую не имеют возможности подключиться к централизованной канализации и вынуждены решать проблему утилизации отходов туалета и прочих хозяйственно-бытовых стоков самостоятельно. Кто-то может позволить себе установку септиков или локальных станций биоочистки. Но выгребная яма по-прежнему остается наиболее распространенным способом сбора отходов туалетов в сельской местности.

Хорошая альтернатива выгребной яме - использование в сельской местности сухих туалетов с раздельным сбором и компостирование отходов. Содержимое такого туалета по мере накопления перерабатывается в компост, и затем используется как удобрение. Такой туалет не дает стоков в окружающую среду, не загрязняет питьевые источники и природные водоемы, не имеет неприятного запаха. В Ленинградской области в настоящее время установлено четыре демонстрационные площадки с такими туалетами: Волосовский район, д. Кайкино, Арт-усадьба «Кайкино-10»; Ломоносовский район, СНТ «Фауна»; Гатчинский район, д. Черново, ранчо «Золотая подкова» и д.Ставотино, Лужский район. Любой желающий может ознакомиться с работой такого туалета совершенно бесплатно.

Исполнительный директор Санкт-Петербургской региональной общественной организации садоводов «Урожай» Ганженко Сергей Иванович дал положительные отзывы о демонстрационном комплексе в садоводстве «Фауна», который установлен на площадке правления садоводства, уже год служит по своему прямому назначению и является примером комфортного, экономичного и экологичного решения для утилизации отходов туалета.

Анна Казина приняла участие в работе Круглого стола «Наилучшие доступные технологии сельскохозяйственного производства» и рассказала об опыте НКО в сфере изучения методов обращения с навозом.

Как известно, сельское хозяйство (и в частности животноводство )вносит весомый вклад в загрязнение водных объектов. Как использовать отходы животноводства на благо сельского хозяйства и избежать загрязняющих стоков в реки и моря? В рамках проекта Баренц-Балтийская программа «Природа и человек» 30 июня 2017 был организован медиа-тур для журналистов и органов власти по изучению опыта фермеров Ленинградской области, а также 12-16 апреля 2018 г. прошел тур по обмену опытом между фермерами России, Эстонии и Финляндии.

Участникам поездки удалось познакомиться с разными экологическими аспектами устойчивого сельского хозяйства, задачами и решениями по снижению экологической нагрузки на Балтийское море, примерами развития органического сельского хозяйства, опытом производства биогаза из отходов животноводства.

Основные методы обращения с навозом: распространение навоза напрямую среди населения; хранение в течение 8-12 месяцев и внесение на собственные поля по мере необходимости; переработка в биогаз. Баланс азота и фосфора (то есть, разница между внесенным в виде удобрения и извлеченным растениями количеством этих элементов) во всех странах сильно отличается от региона к региону. При этом есть регионы с положительным балансом и с отрицательным. Сейчас активно разрабатываются технологии удаления из навоза жидкости и воздуха – это поможет сделать удобрение удобным для транспортировки из зон избытка в зоны с недостатком.

Во всех трех странах – России, Эстонии и Финляндии - осуществляется экологический проект WWF (Всемирный фонд охраны дикой природы), который позволяет фермерам Балтийского региона соревноваться за приз BalticSeaFarmerAward (до 10 000 евро) - награду за вклад в снижение загрязнения Балтики. В 2018 году Россия также принимает участие в конкурсе (подробнее – bfn.org.ru). Эта сумма выступает в качестве приятного поощрения за экологическую деятельность и вклад в снижение загрязнения Балтийского моря!

2.4. Биогенные элементы

К числу биогенных относят те химические элементы, которые являются главными в составе тканей живых организмов.  В первую очередь это углерод, водород, азот и фосфор, а если речь идет о водных экосистемах - еще и кремний, из которого строятся панцири диатомовых водорослей. Углерод поступает в водные экосистемы в виде углекислоты из атмосферы и превращается в органическую материю путем фотосинтеза, который осуществляется водорослями; этот элемент, наряду с водородом, не является дефицитным.  Азот в усваиваемой организмами форме нитрат-иона и ионов аммония  поступает в озера в основном из их водосборных бассейнов и из атмосферы, а частично - за счет деятельности некоторых сине-зеленых водорослей, способных  утилизировать элементарный азот из атмосферы. Растворимые, усваиваемые организмами соединения фосфора поступают в озера с водами их притоков и с атмосферными осадками. Наконец, растворимые формы кремния поступают из водосборных бассейнов в результате выветривания горных пород. Кроме того, упомянутые биогенные элементы поступают в воду озер при разложении отмерших организмов из озерных осадков. Концентрации биогенных элементов в воде и их соотношения определяют трофический статус озер и качество вод. Многие озера вследствие вызванного деятельностью человека накопления избытка биогенных элементов (например, вследствие смыва удобрений) за очень короткие промежутки времени стали эвтрофными, то есть, избыточно богатыми живой материей. На поверхности эвтрофных озер происходит массовое цветение сине-зеленых водорослей, которые издают неприятный запах и иногда  выделяют в воду токсины. Отмершая биомасса оседает на дно. Для ее разложения микроорганизмы используют кислород, забирая его из воды. При значительном падении концентрации растворенного кислорода происходит гибель придонных организмов, например, «замор» - массовая гибель - рыб. Среди биогенных элементов особая роль в эвтрофикации озер принадлежит фосфору (Vollenweider, 1968).

На рис. 2.4.1 показана динамика изменения концентрации фосфора в водах озера Бодензее. Можно видеть, что в конце 70-х годов эта концентрация достигла 80-90 микрограммов на литр. Это создало угрозу эвтрофикации Бодензее  - одного из важнейших  для Германии источников (130 млн. м3 в год) питьевой воды. Лимнологи обратили внимание на резкий рост концентрации фосфора в Бодензее и угрозу его эвтрофикации еще в 1959 году. Благодаря принятым законодательным мерам и изменению хозяйственной практики, с 1975 г. стало происходить снижение поступлений растворимого фосфора из городских очистных сооружений и из сельскохозяйственных рассеянных источников, и озеро стало возвращаться к исходному олиготрофному состоянию. Отметим, что объем Бодензее равен 50 км3, а сдвиг в сторону эвтрофикации произошел тогда, когда сброс растворимого фосфора превысил 500 тонн в год (рис. 2.4.1).

Рис. 2.4.1. Динамика изменения концентрации общего роастворенного фосфора в озере Бодензее. Измерения проводились в конце периодов интенсивного перемешивания. Серая сплошная линия - фосфорная нагрузка. Wagner 1996, 1997.
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

В настоящем разделе дается оценка состояния Байкала с точки зрения возможности его эвтрофикации. Для того, чтобы дать такую оценку, необходимо прежде всего располагать долговременными рядами данных о концентрациях биогенных элементов. Измерения концентраций биогенных элементов и получение надежных усредненных  данных затрудняются тем, что эти концентрации сильно изменяются во времени и пространстве.

На рис. 2.4.2 показана динамика изменения концентраций  растворенного фосфора, нитратного азота и растворенного кремнезема в поверхностных водах Байкала в период с 1948 по 1955 г. (Вотинцев, 1961).  Можно видеть, что концентрации сильно различаются в разные сезоны и годы. Снижение концентраций определяется расходом биогенных элементов на построение клеток планктонных водорослей, которые размножаются в верхнем 50-метровом слое благодаря проникающему на эту глубину солнечному свету, а затем под действием силы тяжести погружаются на дно, либо потребляются зоопланктоном. Рост концентраций биогенных элементов происходит тогда, когда глубинные воды в результате процессов вертикального перемешивания попадают на поверхность. Интересно отметить, что особенно резкое снижение концентраций всех биогенных элементов происходило в «мелозирные» годы (1950 и 1953), то есть в те годы, когда биомасса фитопланктона была максимальной (рис. 2.4.2). Однако полученные данные не поддаются количественной интерпретации, так как концентрации биогенных элементов зачастую снижались  в те сезоны и годы, когда найденная биомасса фитопланктона была небольшой. Одним из таких сезонов, например, была осень 1948 года. Возможные  причины такого несоответствия  будут рассмотрены в разделе о планктоне. Приводим средние значения (по Вотинцеву, 1961) концентраций в слое 0-50 м и (после знака ±) величины стандартных отклонений: растворимый фосфор 21 ± 11 мкг/л; нитратный азот 45 ± 19 мкг/л; растворимый кремнезем 2,16 ±0,71 мг/л.

Рис. 2.4.2. Динамика изменения концентраций биогенных элементов в поверхностных водах Байкала. Светлые значки - 0 м, серые - 25 м, черные - 50 м, тонкие линии - средние для горизонтов 0 - 50 м, Вотинцев 1961. Толстая серая линия и правая ось ординат - биомасса фитопланктона (без пикопланктона), Kozhov 1963, p. 235. Методика химических измерений - см. Верещагин 1933.
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

Биогенные элементы распределены в Байкале неравномерно по глубине. Это касается не только верхнего 50-метрового слоя, где биогенные элементы потребляются водорослями, но и глубинных вод. На рис. 2.4.3 и 2.4.4  показаны вертикальные профили распределения биогенных элементов, причем обычно имеет место повышение концентраций с глубиной. Такой градиент объясняется тем, что глубинные воды Байкала обновляются медленно (Weiss et al., 1991), за  характерное время порядка 10 лет, а среднегодовые концентрации в верхнем слое постоянно понижены вследствие потребления водорослями. Глубинные воды поступают наверх тогда, когда поверхностные воды проникают в глубинные слои. Однако обновление глубинных вод происходит эпизодически. Видимо, следствием крупномасштабного проникновения поверхностных вод в глубинные слои была пониженная концентрация растворимого кремнезема на глубинах 1300-1400 м в Южном Байкале в июне 1991 года (рис. 2.4.4). Поверхностные воды в период, предшествовавший этому эпизоду, должны были быть сильно обеднены растворимым кремнеземом, так как 1990 год был «мелозирным».

Рис. 2.4.3. Распределение биогенных элементов в Южном Байкале по глубинам (кривые с круглыми значками), данные Г.Ю. Верещагина, 1949г., середина лета. Цитируется по книге Kozhov 1963, p. 49. Толстые серые кривые - данные о концентрациях фосфатного фосфора, нитратного азота (Weiss et al., 1991) и растворимого кремнезема (Killworth et al., 1996) в Южном Байкале в июне 1988 г.
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

 

Рис. 2.4.4. Распределение растворимого кремнезема в Байкале в июне 1991 г. Falkner 1997. 1991 год был не-мелозирным, 1990 - мелозирным.
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

Интересно сопоставить данные измерения концентраций биогенных элементов 1940-х гг., полученные колориметрическим методом с визуальной разностной оценкой, с данными, полученными в 1988-91 гг. с использованием современных спектрофотометров.  В случае нитрата и фосфата данные различаются ненамного.  Данные Г.Ю. Верещагина для глубин 1100-1400 м (рис. 2.4.3), вероятно, являются ошибочными, так как в противном случае нужно было бы предполагать, что концентрация фосфора в Южном Байкале за последние 50 лет заметно понизилась, для чего нет никаких причин.  В свете современных данных следует считать ошибочными абсолютные результаты режимных наблюдений 1948-1955 гг. (рис. 2.4.2), так как найденная средняя концентрация фосфата в верхнем слое, равная 21 мкг/л, существенно выше максимальной концентрации фосфата в Южном Байкале, определенной современным методом, а максимальные пиковые концентрации, как видно из того же рисунка, достигали значений 40-60 мкг/л, хотя они не могут быть выше тех, которые имеются в глубинных водах. По-видимому, методика измерения концентраций «фосфатов» 1948-55 гг. содержала источник систематической ошибки. К сожалению, попыток прямого сопоставления результатов, получаемых новым и старым методами, насколько известно  автору настоящего обзора, не предпринималось.

Из данных, приведенных на рис. 2.4.2, можно заключить, что систематическая ошибка присутствовала в ранних работах и при измерении концентраций растворимого кремнезема. По-видимому, с тем же источником систематической ошибки имел дело К.К. Вотинцев, в обзоре которого, опубликованном в 1992 г. (Вотинцев, 1992а), указано, что концентрация кремния в верхних слоях воды составляет 0,8-1,3 мг/л, а на максимальных глубинах достигает 1,7-2,5 мг/л, что соответствует диапазону   от 1,7 до 5,4 мг/л растворимого SiO2. Метод Мортлока, примененный (Killworth et al., 1996), гарантирует точность и правильность измерения растворимого кремнезема в пределах 0,01 мг/л (Falkner et al.,1997).  Поэтому данные, представленные на рис. 2.4.3, согласно которым градиент концентрации  растворенного SiO2 в водах Южного Байкала имеет диапазон от 1,5 до 2,5 мг/л,  представляются вполне достоверным.

Из сказанного выше ясно, что из-за природной изменчивости концентраций биогенных элементов и систематических расхождений между данными старых и новых методов для Байкала не могут быть построены графики, подобные показанным на рис. 2.4.1, для Боденского озера.

На рис. 2.4.5 приведена схема годового баланса озера Байкал по фосфору, подсчитанного (Callender, Granina, 1997) в основном по опубликованным  ранее данным российских исследователей. В этой же статье дан подробный обзор соответствующей литературы.   Можно видеть, что общее количество фосфора в водном теле Байкала составляет 398 килотонн. В биологической продукции ежегодно участвует 80 килотонн этого элемента. Из этого количества 75 килотонн реминерализуется в водной толще, в осадках захоранивается  3,4  килотонны. Из осадков в водную толщу поступает 2,2 килотонны фосфора за счет процессов гидролиза и последующей диффузии, то есть  в растворенном состоянии.

Рис. 2.4.5. Баланс фосфора в Байкале. Callender, Granina 1997.

В озеро с водами притоков ежегодно поступает 1,2 килотонны растворенного фосфора, а воды Ангары выносят из него 1 килотонну  растворенного фосфора. Из атмосферы в растворенном состоянии поступает 0,7 килотонны.  Таким образом, всего в Байкал ежегодно поступает  4,1 килотонны растворенного фосфора.  Эта величина всего в 8 раз больше той фосфорной нагрузки  (0,5 килотонны), которая считается приемлемой для поддержания олиготрофного состояния озера Бодензее, хотя объем этого озера в 460 раз меньше объема Байкала. В водном теле  Бодензее находится всего около 1,3 килотонны растворенного фосфора, что в 2,6 раз больше годовой фосфорной нагрузки на это озеро. Запас растворенного фосфора в Байкале больше годовой нагрузки в 80 раз. Очевидно, что непосредственной угрозы эвтрофикации Байкала пока нет. К точно такому же выводу на основании несколько иных соображений в 1992 г. пришел К.К.Вотинцев (Вотинцев, 1992).

Следует с осторожностью рассматривать высказываемые некоторыми специалистами соображения о признаках изменения трофического статуса Байкала. Например, в работе (Callender, Granina, 1997) цитируют данные Тарасовой и Мещеряковой (1992), согласно которым  к концу 80-х гг. в Байкале исчез характерный для 60-х гг. градиент «органического фосфора»  от 8  мкг/л в поверхностных до 3 мкг/л в глубинных водах, и его концентрация на всех глубинах стала равной 8 мкг/л. Источник необходимых для этого 80 килотонн фосфора, неизвестен.

Измерения концентраций фосфора в практике организаций, публикующих данные нем в Байкале и его притоках, метрологически плохо обеспечены.  Это касается как измерений собственно ортофосфат-аниона, так и в особенности «органического» и «общего» фосфора, так как не стандартизована процедура фильтрации проб, предшествующая анализам. Правильность балансовых оценок о поступлении в Байкал элементов со взвешенными веществами трудно оценить, так как их авторы (например, Callender, Granina, 1997a) не дают строгого определения границ Байкала. Точные балансовые оценки могут быть получены лишь при регулярных одновременных режимных наблюдениях за стоком рек (а в дельте Селенги - и ее проток)  в местах их впадения в Байкал и концентрациями веществ с помощью метрологически  обеспеченных методик. Такие наблюдения на Байкале пока не ведутся.

По-видимому, представления (Vollenweider, 1968) об особой роли фосфора в эвтрофикации озер, приведшие к массовому строительству установок для удаления фосфора на очистных сооружениях, верны не всегда. Например, Брукс и Эджингтон (Brooks, Edgington, 1994) выдвинули интересные соображения в пользу того, что в озере Мичиган в отношении растворенного фосфора поддерживается естественный гомеостаз, то есть его концентрация в водном теле и тем самым трофический уровень озера не зависят от тех количеств фосфора, которые поступают от многочисленных муниципальных очистных сооружений. Они обратили внимание на то, что концентрация "растворенного реакционноспособного фосфора" (ортофосфат-аниона) в озере Мичиган остается в течение года постоянной на уровне около 0,02 мкМ, хотя концентрация общего растворенного фосфора, растворенного кремнезема, хлорофилла вследствие деятельности фитопланктона регулярно меняется от зимы к лету в несколько раз (рис. 2.4.6). Они подсчитали, что все источники поступления фосфора вместе дают не более 2 ммоль Р на квадратный метр в год, в то время как для обеспечения наблюдаемого весеннего роста общего фосфора необходимо не менее 27 ммоль этого элемента на квадратный метр. Отсюда ясно, что источником фосфора, поступающего весной в озеро, должно было быть его дно. Зная рН вод озера Мичиган (8,2), концентрацию ионов кальция (870 мкМ) и концентрацию ортофосфата (0,02 мкМ), они подсчитали, что эта вода является насыщенным раствором ок-сиапатита Са10(PO43-)6(ОН-)2: оказалось, что произведение ассоциации ионов для вод Мичигана имеет вид

КIАР = [Са2+]10[РО43-]6[ОН-]2 = 10-115

Логарифм произведения растворимости для чистого оксиапа-тита равен -114, а для оксиапатита в природных средах варьирует в пределах от -122 до -100. Опираясь на эти данные, Брукс и Эджингтон считают, что определенное количество оксиапатита всегда находится в осадках озера Мичиган. Ветровое перемешивание приводит к тому, что ортофосфат постоянно поддерживается в равновесной концентрации относительно оксиапатита. Удаление ортофосфата из раствора фитопланктоном вызывает смещение равновесия, и часть оксиапатита растворяется. Экскреция фосфата потребителями фитопланктона и организмами высших звеньев пищевой цепи, а также его поступление из водосборного бассейна и с очистных сооружений приводят к накоплению оксиапатита в осадках. Благодаря этому механизму экосистема озера Мичиган защищена от резких колебаний при изменении внешней фосфорной нагрузки (рис. 2.4.6).

Рис. 2.4.6. Динамика изменения концентраций оющего растворенного фосфора (P tot), ортофосфата, хлорофилла a и растворенного кремния в водах озера Мичиган (по данным Brooks, Edgington, 1994).

С другой стороны, на внутреннюю фосфорную нагрузку и состояние (трофность) экосистемы могут влиять метеоусловия, и в том числе колебания уровня озера, изменяющие интенсивность взмучивания донных осадков. Не исключено, что относительно озера Байкал можно говорить о гомеостазе, поддерживающем постоянную концентрацию ортофосфата в глубинных водах. Концентрация ортофосфата в глубинных водах Байкала равна 0,5 мкМ (Weiss et al., 1991), а ионов кальция - 400 мкМ (Falkner et al., 1991), рН варьирует в пределах 7,5-8. Расчет показывает, что в этих условиях ортофосфат также может находиться в равновесии с оксиапатитом (lg KiAP = -108). Различие, однако, состоит в том, что Байкал не перемешивается ветром до дна, и поэтому в верхнем слое наблюдается значительно меньшая концентрация ортофосфата (0,15-0,2 мкМ). Рассмотренный механизм, если он верен, делает устойчивость озера Байкал к внешней фосфорной нагрузке еще более высокой. В заключение заметим, что об удовлетворительном трофическом статусе Байкала свидетельствует то, что его воды на всех глубинах, в том числе и придонные, на всех изученных станциях содержат кислород в высоких концентрациях - от 9,6 до 12,8 мг/л, или от 87 до 11О % от насыщающей (см., например, Killworth et al., 1996). Более того, благодаря многолетним исследованиям Л.З. Граниной, определившей глубину залегания окисленного слоя осадков с повышенными концентрациями железа и марганца по всей площади дна Байкала, хорошо известно (Атлас Байкала, 1993), что кислород повсеместно проникает на небольшую глубину и в донные отложения. Этот факт был недавно подтвержден исследованиями, выполненными с помощью микроэлектродов (Martinet al., 1993; 1998).

Перепечатка без согласия автора запрещена. E-mail для контактов: [email protected]
Публикация книги в сети интернет выполнена по гранту РФФИ-байкал №05-07-97200 E-mail: [email protected]

структура микробного сообщества, патогенность и определяющие факторы

В проекте будут комбинированы современные и классические экспериментальные подходы и задействованы компетенции в области микробиологии, молекулярной биологии, химии, климатологии, урбоэкологии, биологии растений и почв. На основании полученных данных будут сделаны выводы о роли зеленой инфраструктуры, антропогенной нагрузки, климата и сезонности в определении химических и микробиологических характеристик тонкой пыли и, следовательно, в определении качества городского воздуха. Будет выявлено распределение и активность потенциально патогенных и аллергенных миркоорганизмов, оценена их связь с типичными сезонными пиками регистрации определенных заболеваний.


Задачи:

  1. В крупных городах, располагающихся в разных климатических поясах - субарктический пояс (Мурманск), умеренный пояс (Москва), среднеземноморский пояс (Неаполь) – провести периодический отбор тонкой пыли (фракции ТП10 и ТП2.5) в воздухе, с поверхности листьев, запечатанных поверхностей и почвы ключевых участков, расположенных в зоне влияния источника пыли (завод, карьер, автомобильная дорога, порт), а также находящихся на различных расстояниях от источника;
  2. Провести детальный анализ физико/химических характеристик собранной пыли: количественный анализ, элементный и фракционный состав, определить основные источники поллютантов, охарактеризовать их сезонное варьирование.
  3. Для каждого города провести детальное изучение микробиома собранного материала с участков по градиенту антропогенной нагрузки. Исследовать его для различных пылевых фракций с помощью молекулярно-генетических методов.
  4. Сравнить характеристики воздушного микробиома с микробиомом листовых пластинок зеленых насаждений, запечатанных поверхностей и почвы.
  5. Оценить сезонное варьирование в биоразнообразии, оценить вклад тех или иных источников биологического ДНК, наличие аллергенов и потенциальных патогенов человека, животных и растений.
  6. В рамках лабораторных экспериментов, варьируя условиями окружающей среды (температура, влажность, количество субстрата и поллютанов), оценить изменение активности биологической фракции в целом и условно-патогенных групп в частности.  
  7. С помощью статистических методов анализа выявить основные факторы, влияющие на биомассу, активность, структуру и функции микробиома тонкой пыли в городах, расположенных в различных биоклиматических условиях.

 

Экологическая ситуация в Китае - проблема для всего мира

Бурное и стремительное развитие Китая, наносит огромный и непоправимый ущерб для экологии страны. Уровень загрязнения воздуха, рек и городов в стране – один из самых высоких в мире. Одна из основных проблем – загрязнение воздуха, особенно в крупных городах, достигающее катастрофических показателей. В двух третях городов максимально допустимое загрязнение воздуха превышено в пять раз. Согласно исследованиям китайских властей, наибольшую часть загрязнителей воздуха составляют мельчайшие частицы, образующиеся от сжигания угля без предварительной очистки, выхлопных газов и дыма от промышленных и бытовых производств и топок.

Наиболее острая проблема – ядовитый смог

Около 80% тепловых электростанций Китая работают на угле, самом экологически вредном в плане выбросов СО2 топливе. Он-то и является главным источником загрязнения воздуха в стране и выводит ее в лидеры среди основных виновников глобального потепления на планете. Кроме того, помимо выбросов диоксида углерода, КНР занимает лидирующие позиции по выбросам из угольных шахт биогенного метана, увеличивающего парниковый эффект. Модернизация экономики – увеличение числа заводов и фабрик, а также строительных площадок требует постоянного наращивания производства электроэнергии. Чтобы удовлетворить постоянные потребности в ней, в следующие несколько лет планируется открыть более 500 новых ТЭЦ. При этом КНР подписала Киотский протокол, правда, довольно своеобразно: при подписании воспользовавшись статьей, которая не устанавливает для стран с развивающейся экономикой жестких пределов выбросов. Нельзя не отметить, что существенно усиливают экологическое бедствие ядовитые выхлопные газы автомобилей, по количеству которых Китай уверенно стремится к уровню США.

Качество воды: непригодна даже для полива

Сокращение запасов и ухудшение качества воды – другая серьезная экологическая проблема Китая, в котором сильно загрязнены 75% рек и озер и 90% подземных вод. Вода многих рек настолько токсична, что не походит даже для полива.  Помимо этого сброс промышленных сточных вод сделал воду в реках Китая непригодной для питья и разведения рыбы. Во многих городах подземные воды загрязнены фенолами, цианистыми, ртутными, мышьяковыми соединениями. Загрязнению подверглись и акватории морей, в которые попадают нефть, тяжелые металлы и другие вредные вещества. В большинстве своем сточные воды сливаются непосредственно в водоемы без всякой очистки или с нарушением ее норм.

Только в крупнейшую реку Азии Янцзы сливаются миллиарды тонн неочищенных сточных вод. Кроме того, происходит высыхание озер и рек, а из-за чрезвычайно большого потребления подземных грунтовых вод десятки городов проседают. Под многими городами Китая, даже такими крупными как Пекин, Шанхай, Тяньцзин, Ханьчжоу, Сиан, образовались самые крупные в мире подземные воронки. Некоторые здания уходят под землю, на других появляются трещины, разрушаются мосты, железные дороги.

Развитие промышленности и сельского хозяйства, не говоря уже о бытовых нуждах населения, с каждым годом приводит к потреблению все большего объема водных ресурсов. В результате бурного экономического роста вода уходит из страны,  испаряются озера, пересыхают реки, тают ледники.

Кроме того, сокращение водного потока и загрязнение сточных вод представляют большую опасность и ведут к трагическим последствиям для природного баланса приграничных с Китаем регионов Центральной Азии.

Деградация земель. Песком и пылью засыпаются города и поселения

Для решения продовольственной проблемы в условиях абсолютного прироста населения в КНР проводилась неконтролируемая распашка новых земель. Под зерновые посевы были освоены миллионы гектаров пастбищ, осушались и засевались даже рыбные нерестилища в прибрежных районах.

Обрабатываемые земли загрязняются твердыми промышленными отходами и страдают от чрезмерного применения пестицидов и минеральных удобрений. Одновременно при этом повсеместно вырубались леса. Все эти действия привели к деградации почв в стране, опустыниванию и расширению ареалов стихийных бедствий.

Другим фактором, сыгравшим пагубную роль в состоянии почв в Китае стали резко увеличившаяся потребность в мясе и шерсти и выпас огромных стад скота. Это в свою очередь  привело к уничтожению верхнего слоя почвы, ее разрыхлению и превращению в пыль и песок. Только в Пекин ежегодно наносится полмиллиона тонн песка. За последние годы несколько тысяч поселений поглощены пустыней. Опустынивание земель приводит к другой проблеме – учащению пыльных бурь. Десятки миллионов тонн пыли и сажи ежегодно уносятся воздушными потоками в другие страны.

Степень загрязнения и состояние почвы в Китае являются государственной тайной. По крайней мере, так обосновало свой отказ опубликовать полные результаты исследований состояния почвы Министерство охраны окружающей среды. Правительство Китая многие годы отрицало сильную загрязненность воды и воздуха и признало лишь недавно, когда серьезность ситуации стала абсолютно очевидной для всех. В отличие от воды и воздуха, критическое качество которых легко определить уже даже без специальных анализов, степень промышленного загрязнения и состояние почвы нуждается в специальных исследованиях, которые власти отказываются обнародовать.Остается лишь догадываться о тех страшных цифрах, которые утаиваются от людей.

«Раковые деревни»

Экологические проблемы КНР неизбежно привели к серьезному ухудшению здоровья населения страны. Загрязнение воды, атмосферы и почвы становятся с каждым днем все серьезнее, отражаясь в первую очередь на состоянии живых организмов. На одной трети территории страны фиксируются кислотные дожди, наносящие огромный вред здоровью людей. Они поражают глаза, вызывая острый конъюктивит, и дыхательные пути, что приводит к бронхиальной астме, кашлю, болезням легких.

Детальные исследования, проведенные Всемирным банком, говорят о массовой гибели людей в стране от смога – ежегодно от него умирает 750 тысяч человек. Согласно тем же исследованиям более 60 тысяч человек стали жертвами употребления загрязненной воды и умерли от желудочно-кишечных заболеваний, инфекционных болезней печени и почек.

Загрязнение окружающей среды приводит к массовым раковым заболеваниям, от различных видов которых, по данным экспертов, ежегодно умирает 1,4 млн человек. Количество легочных заболеваний – туберкулеза и рака легких, настолько велико, что выявляются целые «раковые деревни». По данным одного из ежегодных докладов World Resource Institute в 2010 году были выявлены 459 таких «раковых деревень» в 29 из 31 провинций Китая.

Экологические протесты: под давлением жителей власти отказываются от развития вредных производств

Безусловно, экологическая катастрофа в КНР стала тяжким бременем для населения, теряющего здоровье, и источником волнений и протестов людей, живущих в стране, которая представляет реальную экологическую угрозу для всего мира. Озабоченность и протесты жителей страны, участившиеся с 2011 года, угрожают внутриполитической стабильности.

Массовые беспорядки в связи с экологическими проблемами вспыхивают во многих регионах Китая. Наиболее яркие из них – протесты против строительства завода по переработке медной руды на юге в г. Шифан провинции Сычуань, против работы химического завода «Фуцзя» в г. Далянь провинции Ляонин, против расширения нефтеперерабатывающего завода в крупном портовом городе Нинбо. Настоящий экологический бунт вызвали планы властей по сооружению трубопровода для сброса отходов с бумажной фабрики в г. Цидун недалеко от Шанхая. Канализационный трубопровод по проекту должен был сливать отходы прямо в рыболовецкую гавань.

Причем проходят массовые акции в довольно жесткой форме и сопровождаются столкновениями протестующих с полицией, нападениями на административные здания и полицейские машины. Тысячи людей все чаще выходят на митинги, выражая общее социальное недовольство политикой правительства. При этом все чаще участие в акциях принимает молодежь, что, конечно, вызывает особую обеспокоенность властей. По данным министерства защиты окружающей среды КНР за последние 15 лет количество экологических протестов ежегодно увеличивается примерно на треть при неизменном росте численности их участников. Отстаивая свое право на жизнь в экологически безопасных условиях, протестующие добиваются отказа руководства страны от вредных производств.

Небывалые темпы экономического развития страны и стремление к неконтролируемому потреблению уже сейчас привели Китай к экологической катастрофе. Ситуация в Китае настолько тяжела, что затрагивает практически все сферы жизни общества, начиная с загрязнения окружающей среды и угрозы здоровью и жизни населения до проблем с внутриполитической стабильностью и имиджем страны в мире. И нельзя забывать, что нашу страну экологические бедствия китайцев касаются напрямую.

При относительной дешевизне китайских товаров и обеспеченности населения рабочими местами реальная цена, которую жители КНР платят за политику властей, стремящихся к мировому первенству, неизмеримо выше.

Эксперт БФУ им. И. Канта рассказал о качестве воды в Калининградской области

В Калининграде из водоносных станций выходит природная вода нормативного качества. Если она по каким-то параметрам не соответствует, то ее не пускают в водопровод. Об этом рассказал доцент Института природопользования, территориального развития и градостроительства БФУ им. И. Канта, кандидат географических наук Олег Басс.

По его мнению, большое значение в снижении качества воды играют водопроводные сети. “У нас очень много сетей, особенно в старых районах, довоенных. Состояние водопроводных сетей — это одна из проблем. Когда происходят утечки в водопроводных сетях, а они в нашем городе достаточно велики, вода не только изливается из водопровода в окружающую среду, но и наоборот — из окружающей среды в него могут попадать загрязняющие вещества. В Калининграде вода достаточно хорошая, там, где сети находятся в соответствующем состоянии. Лучше всего дела обстоят в Ленинградском районе”, — пояснил Олег Баас.

По словам эксперта, источники хозяйственно-бытового водоснабжения бывают двух видов: поверхностные (реки, озера, пруды) и подземные водозаборы (скважины). Качество воды регламентируется соответствующими ГОСТами и санитарными правилами. Колодцы и родники не могут использоваться для централизованного водоснабжения. А по закону, промышленные предприятия для производственных нужд обязаны иметь автономное водозаборы (скважины).

“Из поверхностных источников воду получает только население Калининграда. Центральный район пьет воду из каскада питьевых озер, связанными открытыми питьевыми каналами. Московский район пьет воду из реки Преголя, водозабор — Южная водонасосная станция 2, (поселок) Борисово. Ленинградский район берет воду из прируслового подземного водозабора, который находится в Озерках (более 20 км от Калининграда). Вода оттуда поступает по трубопроводу. Для поверхностных источников наиболее характерны загрязнения: механическое (взвесь), химическое, биогенное загрязнение (органические вещества), и самое опасное — бактериологическое загрязнение (кишечная палочка и т.п.) С этими загрязнениями достаточно успешно борются станции водоподготовки, которые осуществляют нейтрализацию всех этих показателей”, — считает эксперт.

На подземных водозаборах (скважинах) находятся все остальные населенные пункты региона (кроме Калининграда). Как отмечает Олег Баас, подземные водозаборы в большей степени лишены вышеперечисленных загрязнений, но в них присутствует главным образом минеральное загрязнение — из вмещающих пород, в которых находятся подземные воды.

“Достаточно острые проблемы с водой есть в Балтийске, ожидаются в Зеленоградске и в районе Светлого. С этим делом тоже можно бороться. Тут можно упомянуть домашние фильтры, которые улучшают качество воды, — сказал Олег Баас. — В последнее время появились современные технологии, которые решают эту проблему на 100% — системы обратного осмоса. Это устройство, мембранная технология которого пропускает через себя только молекулы воды”.

Как утверждает Олег Баас, в целом, ситуацию с водой в регионе можно охарактеризовать словами “не все так плохо”. “Некоторый ажиотаж по поводу качества воды может иметь коммерческую составляющую. Воду нужно беречь, охранять и рационально использовать”, — заключил эксперт.

Ошибка: страница не найдена

Не удалось найти запрошенный файл. Используйте меню, чтобы найти нужную страницу.


Индекс сайта

  • Дом
    • О Solar PEIS
      • Зачем нужен Solar PEIS
      • Что находится в солнечной батарее PEIS
      • Планы землепользования и критерии планирования BLM
      • Как был подготовлен солнечный PEIS
      • Кто подготовил солнечную батарею PEIS
      • Солнечный график PEIS
      • Консультации между правительствами
      • NHPA Раздел 106 Консультация
      • Консультация ESA
      • Последующие исследования Solar PEIS
    • Участие общественности
      • Как использовались комментарии
      • Участие сотрудничающих агентств
      • Открытые собрания
      • Поиск Предлагаемые комментарии по ОЭЗ
      • Искать в комментариях об исходном объеме
    • Руководство по передаче солнечной энергии и электроэнергии для коммунальных предприятий
      • Солнечная энергия общего назначения
        • Технологии концентрирования солнечной энергии (CSP)
        • Фотоэлектрические (PV) солнечные энергетические технологии
      • Электротрансмиссия
      • Солнечная энергия Экологические аспекты
      • Фотографии солнечной энергии
      • Солнечные ссылки PEIS
    • Зоны солнечной энергии
      • Бренда
      • Гиллеспи
      • Империал Восток
      • Риверсайд-Ист
      • Антонито Юго-Восток
      • De Tilla Gulch
      • Fourmile East
      • Los Mogotes East
      • Долина Амаргоса
      • Сухое озеро
      • Сухая долина озера Северный
      • Золотая точка
      • Миллеры
      • Афтон
      • Долина Эскаланте
      • Милфорд Флэтс Юг
      • Вах Вау Валли
      • Панорамные фото ОЭЗ
    • Солнечные карты PEIS
      • Карты зон приоритетного развития и отклонений
      • Solar Mapper, веб-приложение ГИС
      • Приложение ArcReader GIS
      • Шейп-файлы ГИС
      • Google Планета Земля KMZ-файл
      • Карты солнечных ресурсов
    • Solar PEIS Documents
      • Final Solar PEIS
      • Дополнение к проекту солнечной энергии PEIS
      • Дополнение к проекту документов открытого собрания Solar PEIS
      • Проект солнечной энергии PEIS
        • Отдельные разделы зоны солнечной энергии
      • Проект документов открытого собрания Solar PEIS
      • Объемная документация PEIS для солнечной энергии
    • Новости и события
    • Часто задаваемые вопросы
    • Глоссарий
    • Электронная почта
    • Свяжитесь с нами
    • О нас
    • Конфиденциальность / безопасность

Биогенные выбросы - обзор

Атмосферные источники

Азот выбрасывается в атмосферу в основном в виде аммиака, оксидов азота (NO, NO 2 ) и в скудных органических формах.Основными источниками попадания органических форм в атмосферу являются промышленные процессы, сельскохозяйственная деятельность, биогенные выбросы, поверхность океана и луга. Galloway et al. (2004) показали, что антропогенная деятельность является основным источником как окисленных (79%), так и восстановленных (80%) форм азота в атмосферные выбросы. Таким образом, перенос и осаждение антропогенного атмосферного азота вызывает серьезную озабоченность, поскольку может повлиять на первичную продуктивность и биогеохимию видов азота в прибрежных системах. В прибрежных водах атмосферные поступления вносят значительный вклад в общее давление эвтрофикации, но свидетельств того, что они вызывают цветение водорослей, довольно мало (Purvaja et al., 2008b). Управление атмосферным поступлением в прибрежные воды для смягчения воздействия эвтрофикации требует, чтобы выбросы регулировались на обширной территории, что отражает эффективный перенос атмосферного азота на большие расстояния (Jickells, 2006).

Потоки осаждения азота в прибрежные системы являются более локализованным явлением, поскольку они глубоко и тесно связаны со структурами выбросов и путями переноса в этом регионе. Более ранние исследования атмосферного потока N в Аравийское море и Бенгальский залив ясно показывают пространственные и временные вариации (Sarin et al., 1999а, б). Поступления атмосферных выпадений в прибрежные системы ниже по сравнению с другими поступлениями из рек, устьев и внутренних циклов в этих системах. Однако в индийском сценарии имеется большой пробел в данных о поступлении атмосферного азота в прибрежные системы.

Вклад атмосферного азота в прибрежные воды (поглощение / осаждение) был предметом интереса для нескольких исследователей. Источники неорганического азота, включая NO 2 - , HNO 3 , NH 4 + и NO 3 - , также способствуют общему осаждению азота.Сообщалось, что общий неорганический азот составляет 34,26 Тг N -1 в год (Jia et al., 2016). Хотя осаждение неорганического азота изучено более подробно, исследования, связанные с органическим азотом, все еще находятся в начальной стадии. Различные источники, такие как аминокислоты, азот в виде твердых частиц, пыль, пыльца, органические нитраты и бактерии, способствуют восстановлению или окислению атмосферного органического азота (AON). Общая нагрузка органического азота варьируется от места к месту, а также от способа измерения.Предполагается, что глобальный поток атмосферного органического азота может варьироваться от 10 до 50 Тг в год -1 (Нефф и др., 2002).

Воздействие биогенных и антропогенных выбросов на образование озона в летнее время в бассейне Гуаньчжун, Китай

Бинковски Ф. С. и Розел С. Дж .: Компонент аэрозоля модели многомасштабного качества воздуха (CMAQ) сообщества Models-3 - 1. Описание модели, J. Geophys. Res., 108, 4183, https://doi.org/10.1029/2001jd001409, 2003.

Брауэр, М., Фридман, Г., Фростад, Дж., Ван Донкелаар, А., Мартин, Р. В., Дентенер, Ф., ван Дингенен, Р., Эстеп, К., Амини, Х., Апте, Дж. С., Балакришнан К., Баррегард Л., Бродай Д., Фейгин В., Гош С., Хопке, П. К., Книббс, Л. Д., Кокубо, Ю., Лю, Ю., Ма, С., Моравска, Л., Тескалак Санградор, Дж. Л., Шеддик, Г., Андерсон, Х. Р., Вос, Т., Forouzanfar, M.H., Burnett, R.T., и Cohen, A .: Загрязнение атмосферного воздуха. оценка воздействия глобального бремени болезней 2013, Environ. Sci. Technol., 50, 79–88, https: // doi.org / 10.1021 / acs.est.5b03709, 2016.

Карло, П. Д., Брюн, В. Х., Мартинес, М., Хардер, Х., Лешер, Р., Рен, X., Торнберри, Т., Кэрролл, М.А., Янг, В., и Шепсон, П.Б .: Отсутствие реакционной способности ОН в лесу: свидетельство неизвестных реактивных биогенных ЛОС, Наука, 304, 722–725, https://doi.org/10.1126/science.1094392, 2004.

Картер, У. П. Л. и Аткинсон, Р.: Разработка и оценка детального механизма атмосферных реакций изопрена и NO x , Int.J. Chem. Кинет., 28, 497–530, 1996.

Чоу, Дж. К., Уотсон, Дж. Г., Чен, Л. В. А., Чанг, М. С. О., Робинсон, Н. Ф., Тримбл , Д., и Коль, С .: IMPROVE - температурный протокол для термического / оптического анализа углерода: поддержание согласованности с долгосрочной базой данных, J. Air. Трата. Управлять., 57, 1014–1023, https://doi.org/10.3155/1047-3289.57.9.1014, 2007.

Curci, G., Beekmann, M., Vautard, R., Smiatek, G., Steinbrecher, R. , Телоке, Дж., И Фридрих, Р .: Моделирование воздействия биогенных выбросов изопрена и терпена на уровни озона в Европе, Атмос.Environ., 43, 1444–1455, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.02.070, 2009.

Эхальт, Д. Х. и Рорер, Ф .: Зависимость концентрации ОН от солнечного УФ, J. Geophys. Res., 105, 3565–3571, 2000.

Эммонс, Л. К., Уолтерс, С., Гесс, П. Г., Ламарк, Ж.-Ф., Пфистер, Г. Г., Филлмор, Д., Гранье, К., Гюнтер, А., Киннисон, Д., Лэппл, Т., Орландо, Дж., Ти, X., Тиндалл, Г., Видинмайер, К., Богкум, С. Л. и Клостер, С .: Описание и оценка модели для озона и родственных ему веществ. химические трассеры, версия 4 (МОЦАРТ-4), Geosci.Модель Дев., 3, 43–67, https://doi.org/10.5194/gmd-3-43-2010, 2010.

Фэн, Т., Бей, Н., Хуанг, Р.-Дж., Цао, Дж., Чжан, К., Чжоу, В., Галстук, X., Лю С., Чжан Т., Су, X., Лей, В., Молина, Л. Т., и Ли, Г.: Летнее время. образование озона в Сиане и прилегающих районах, Китай, Атмос. Chem. Phys., 16, 4323–4342, https://doi.org/10.5194/acp-16-4323-2016, 2016.

Feng, Z., Hu, E., Wang, X., Jiang, L., and Liu , ИКС.: Приземный уровень O 3 Загрязнение и его влияние на продовольственные культуры в Китае: обзор, Environ.Загрязнение., 199, 42–48, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2015.01.016, 2015.

Fiore, A. M., Horowitz, L. W., Purves, D. W., Levy , Х., Эванс, М. Дж., Ван, Ю. X., Ли, К. Б., и Янтоска, Р. М .: Оценка вклада изменения выбросов изопрена в тренды приземного озона над восточной частью США Штаты, J. Geophys. Res., 110, D12303, https://doi.org/10.1029/2004jd005485, 2005.

Fiore, A. M., Levy II, H., and Jaffe, D.A .: Влияние североамериканского изопрена на межконтинентальное загрязнение озоном, Атмос.Chem. Phys., 11, 1697–1710, https://doi.org/10.5194/acp-11-1697-2011, 2011.

Fu, T.-M., Cao, J. J., Zhang, X.Y., Ли, С. К., Чжан, К., Хан, Ю. М., Цюй, В. Дж., Хань, З., Чжан, Р., Ван, Ю. Х., Чен, Д., и Хэнцэ , Д. К .: Углеродистые аэрозоли в Китае: нисходящие ограничения для первичных источников и оценка вторичного вклада, Атмос. Chem. Phys., 12, 2725–2746, https://doi.org/10.5194/acp-12-2725-2012, 2012.

Fu, T.-M., Zheng, Y., Paulot, F., Mao, J. , и Янтоска, Р.М .: Положительная, но переменная чувствительность августовского приземного озона к крупномасштабному потеплению на юго-востоке США. Nat. Клим. Изменять, 5, 454–458, https://doi.org/10.1038/nclimate2567, 2015.

Фу Ю. и Ляо Х .: Моделирование межгодовых изменений биогенных выбросы летучих органических соединений в Китае: воздействие на тропосферу озон и вторичный органический аэрозоль, Атмос. Environ., 59, 170–185, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2012.05.053, 2012.

Фу Ю. и Ляо Х.: Влияние землепользования и изменений земного покрова на биогенные выбросы летучих органических соединений в Китае с конца 1980-х годов до середина 2000-х годов: последствия для тропосферного озона и вторичного органического аэрозоля, Tellus B, 66, 24987, https://doi.org/10.3402/tellusb.v66.24987, 2014.

Geng, F., Tie, X., Guenther, A., Li, G., Cao, J ., и Харли, П .: Влияние выбросов изопрена из основных лесов на образование озона в городе Шанхай, Китай, Атмос. Chem. Phys., 11, 10449–10459, https: // doi.org / 10.5194 / acp-11-10449-2011, 2011.

Гэн, Г., Чжан, К., Мартин, Р. В., Лин, Дж., Хо, Х., Чжэн, Б., Ван, С., Хе, К .: Влияние пространственных прокси на представление восходящих кадастров выбросов: спутниковый анализ, Атмос. Chem. Phys., 17, 4131–4145, https://doi.org/10.5194/acp-17-4131-2017, 2017.

Джордано, М. Р., Калнайс, Л. Э., Эйвери, А., Гетц, Дж. .Д., Дэвис, С.М., и ДеКарло, П.Ф .: Отсутствующий источник аэрозолей в Антарктиде - помимо переноса на большие расстояния, фитопланктона и фотохимии, Атмос.Chem. Phys., 17, 1–20, https://doi.org/10.5194/acp-17-1-2017, 2017.

Грелль, Г. А., Пекхэм, С. Е., Шмитц, Р., Маккин, С. А., Фрост Г., Скамарок В. К., Эдер Б. Полностью связанная «онлайн» химия в модели WRF, Атмос. Environ., 39, 6957–6975, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.04.027, 2005.

Гюнтер А., Хьюитт К. Н., Эриксон Д., Фолл Р., Герон, К., Граедель, Т., Харли П., Клингер Л., Лердау М., Маккей В. А., Пирс Т., Скоулз Б., Штейнбрехер, Р., Талламраджу, Р., Тейлор, Дж., И Циммерман, П .: Глобальная модель естественных выбросов летучих органических соединений, J. Geophys. Res., 100, 8873–8892, https://doi.org/10.1029/94jd02950, ​​1995.

Guenther, A., Karl, T., Harley, P., Wiedinmyer, C., Palmer, P. I. ., и Герон, С .: Оценка глобальных выбросов изопрена на сушу с использованием MEGAN (Модель выбросов газов и аэрозолей из природы), Атмос. Chem. Phys., 6, 3181–3210, https://doi.org/10.5194/acp-6-3181-2006, 2006.

Horowitz, L.У., Фиоре, А. М., Милли, Г. П., Коэн, Р. К., Перринг, А., Вулдридж, П. Дж., Гесс, П. Г., Эммонс, Л. К., и Ламарк, Дж. Ф .: Ограничения наблюдений на химический состав нитратов изопрена над восточной частью США, J. Geophys. Res., 112, D12S08, https://doi.org/10.1029/2006JD007747, 2007.

Ху, Дж., Чен, Дж., Ин, К., и Чжан, Х .: Годовое моделирование озона и твердых частиц в Китае с использованием системы моделирования WRF / CMAQ, Атмос. Chem. Phys., 16, 10333–10350, https://doi.org/10.5194 / acp-16-10333-2016, 2016.

Хадман, Р. К., Мюррей, Л. Т., Джейкоб, Д. Дж., Теркети, С., Ву, С., Миллет, Д. Б. ., Эйвери, М., Гольдштейн, А. Х., Холлоуэй, Дж .: Влияние Северной Америки на тропосферный озон и последствия недавних сокращений выбросов: ограничения из наблюдений ICARTT, J. Geophys. Res., 114, D07302, https://doi.org/10.1029/2008JD010126, 2009.

Im, U., Poupkou, A., Incecik, S., Markakis, K., Kindap, T., Unal, A., Мелас Д., Енигун О., Топджу С., Одман М.Т., Таянц, М., Гюлер, М .: Воздействие антропогенных и биогенных выбросов на приземные концентрации озона в Стамбуле, Sci. Total Environ., 409, 1255–1265, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.12.026, 2011.

МГЭИК: вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад МГЭИК Изменение климата 2013: основы физических наук, под редакцией: Stocker, T. F., Цинь, Д., Платтнер, Г.-К., Тиньор, М., Аллен, С.К., Бошунг, Дж., Науэльс, А., Ся Ю., Бекс В. и Мидгли П. М., Cambridge University Press, Кембридж, Великобритания, Нью-Йорк, США, 2013 год.

Цзян, Х., Ляо, Х., Пай, Х. О. Т., Ву, С., Микли, Л. Дж., Сайнфелд, Дж. Х. и Чжан, X. Y .: Прогнозируемое влияние изменений климата и выбросов в 2000–2050 годах на уровни аэрозолей в Китае и связанный с ними трансграничный перенос, Атмос. Chem. Phys., 13, 7937–7960, https://doi.org/10.5194/acp-13-7937-2013, 2013.

Канайя Ю., Хофзумахаус А., Дорн Х.-П., Брауэрс Т. , Фукс, Х., Холланд, Ф., Рорер, Ф., Бон, Б., Тиллманн, Р., Вегенер, Р., Ванер, А., Кадзи Ю., Миямото К., Нисида С., Ватанабэ, К., Ёсино, А., Кубистин Д., Мартинес М., Рудольф М., Хардер Х., Берресхайм Х., Элсте, Т., Пласс-Дюлмер, К., Штанге, Г., Клеффманн, Дж., Эльшорбани, Ю., и Schurath, U .: Сравнение наблюдаемых и смоделированных OH и HO 2 концентрации в течение периода измерения окружающей среды HO x Полевая кампания Comp, Atmos. Chem. Phys., 12, 2567–2585, https://doi.org/10.5194/acp-12-2567-2012, 2012.

Кота, С. Х., Шаде, Г., Эстес, М., Бойер, Д., и Инь, Q .: Оценка прогнозируемых MEGAN выбросов биогенного изопрена в городах на юго-востоке Техаса, Атмос. Environ., 110, 54–64, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2015.03.027, 2015.

Ли, К.-Й., Квак, К.-Х., Рю, Й.-Х. ., Ли, С.-Х., и Байк, Дж.-Дж .: Воздействие выбросов биогенного изопрена на качество озонового воздуха в столичном районе Сеула, Атмос. Environ., 96, 209–219, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.07.036, 2014.

Ли, Г., Лей, В., Завала, М., Волкамер, Р., Душантер, С., Стивенс, П., и Молина, Л.Т .: Воздействие источников HONO на фотохимию в Мехико во время кампании MCMA-2006 / MILAGO, Атмос. Chem. Phys., 10, 6551–6567, https://doi.org/10.5194/acp-10-6551-2010, 2010.

Ли Г., Бей Н., Ти Х. ​​и Молина Л. Т. : Воздействие аэрозоля на фотохимию в Мехико во время кампании MCMA-2006 / MILAGRO, Атмос. Chem. Phys., 11, 5169–5182, https://doi.org/10.5194/acp-11-5169-2011, 2011.

Ли, Дж., Мао, Дж., Фиоре, А. М., Коэн, Р. К., Кроунс, Дж. Д., Тенг, А. П., Веннберг, П. О., Ли, Б. Х., Лопес-Хильфикер, Ф. Д., Торнтон, Дж. А., Пейшл, Дж., Поллак, И. Б., Райерсон, Т. Б., Верес, П., Робертс, Дж. М., Нойман, Дж. А., Новак, Дж. Б., Вулф, Г. М., Ханиско, Т. Ф., Фрид, А., Сингх, Х. Б., Дибб, Дж., Паулот, Ф., и Хоровиц, Л. У .: Десятилетние изменения в летнее время реактивный окисленный азот и приземный озон над юго-востоком США, Атмос. Chem. Phys., 18, 2341–2361, https://doi.org/10.5194/acp-18-2341-2018, 2018.

Ли, Л. Я. и Се, С. Д .: Исторические вариации кадастров выбросов биогенных летучих органических соединений в Китае, 1981–2003 гг., Атмос. Environ., 95, 185–196, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.06.033, 2014.

Li, M., Zhang, Q., Kurokawa, J.-I., Woo, J. -H., He, K., Lu, Z., Ohara, T., Song, Y., Streets, D.G., Carmichael, G.R., Cheng, Y., Hong, C., Huo, Х., Цзян, X., Кан, С., Лю, Ф., Су, Х. и Чжэн, Б.: MIX: мозаичный кадастр антропогенных выбросов в Азии в рамках международного сотрудничества MICS-Asia и HTAP, Атмос.Chem. Phys., 17, 935–963, https://doi.org/10.5194/acp-17-935-2017, 2017.

Ли, Н., Фу, Т.-М., Цао, Дж., Ли, С. , Huang, X.-F., He, L.-Y., Ho, K.-F., Fu, J.S., и Lam, Y.-F .: Источники вторичных органических аэрозолей в районе дельты Жемчужной реки осенью: вклад реактивного поглощения дикарбонилов водой, Атмос. Environ., 76, 200–207, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2012.12.005, 2013.

Лин, Ж.-Т., Паттен, К. О., Хейхо, К., Лян, X.-Z., и Wuebbles, D.J .: Влияние будущих изменений климата и биогенных выбросов на приземный озон над США и Китаем, Дж.Прил. Meteorol. Клим., 47, 1888–1909, https://doi.org/10.1175/2007jamc1681.1, 2008.

Лю, К., Лам, К. С., Цзян, Ф., Ван, Т. Дж., Се, М., Чжуан Б. Л. и Цзян X. Y .: Численное исследование воздействия климата и изменений выбросов на приземный озон над Южным Китаем в осенний период 2000–2050 гг. Атмос. Environ., 76, 227–237, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.01.030, 2013.

Миллет, Д. Б., Джейкоб, Д. Дж., Боерсма, К. Ф., Фу , Т. М., Куросу, Т. П., Шанс, К., Хилд, К.Л. и Гюнтер А .: Пространственное распределение выбросов изопрена из Северной Америки, полученное на основе измерений столба формальдегида спутниковым датчиком OMI. J. Geophys. Res., 113, D02307, https://doi.org/10.1029/2007JD008950, 2008.

Паулот, Ф., Кроунс, Дж. Д., Кьергаард, Х. Г., Кролл, Дж. Х., Сайнфельд, Дж. Х., Веннберг П. О .: Фотоокисление изопрена: новые взгляды на производство кислот и органических нитратов, Атмос. Chem. Phys., 9, 1479–1501, https://doi.org/10.5194/acp-9-1479-2009, 2009a.

Paulot, F., Crounse, J. D., Kjaergaard, H. G., Kurten, A., St Clair, J. M., Seinfeld, J. H., and Wennberg, P.O .: Неожиданное образование эпоксида при газофазном фотоокислении изопрена, Наука, 325, 730–733, https://doi.org/10.1126/science.1172910, 2009b.

Паулот Ф., Хенце Д. К. и Веннберг П. О .: Влияние фотохимического каскада изопрена на тропический озон, Атмос. Chem. Phys., 12, 1307–1325, https://doi.org/10.5194/acp-12-1307-2012, 2012.

Peeters, J.и Мюллер, Дж. Ф .: HO x регенерация радикалов при окислении изопрена через изомеризацию пероксирадикалов. II: Экспериментальные данные и глобальное влияние, Phys. Chem. Chem. Phys., 12, 14227, https://doi.org/10.1039/c0cp00811g, 2010.

Ку, Ю., Ан, Дж., И Ли, Дж .: Синергетическое воздействие антропогенных и биогенных выбросов на летнюю поверхность O 3 в Восточной Азии, J. Environ. Наук, 25, 520–530, https://doi.org/10.1016/s1001-0742(12)60069-2, 2013.

Qu, Y., An, J., Li, J., Chen, Y., Li, Y., Liu, X., и Hu, M .: Воздействие NO x и ЛОС из пяти источников выбросов на летнюю поверхность O 3 над регионом Пекин – Тяньцзинь – Хэбэй, Adv. Атмос. Наук, 31, 787–800, https://doi.org/10.1007/s00376-013-3132-x, 2014.

Рорер, Ф. и Берресхайм, Х .: Сильная корреляция между уровнями гидроксильных радикалов тропосферы и солнечным ультрафиолетовым излучением, Природа, 442, 184, https://doi.org/10.1038/nature04924, 2006.

Силлман, С.: Использование NO y , H 2 O 2 и HNO 3 в качестве индикаторов озона-NO x -чувствительность к углеводородам в городских районах, J. Geophys. Res., 100, 14175–14188, https://doi.org/10.1029/94jd02953, 1995.

Скамарок, В. К., Клемп, Дж. Б., Дудхия, Дж., Гилл, Д. О., Баркер, Д. М., Дуда, М. Г., Хуанг, X. Y., Ван, В., и Пауэрс, Дж. Г .: Описание Advanced Research WRF Version 3, Технический отчет, Национальный центр Атмосферные исследования, TN-475, + STR, Боулдер, Колорадо, США, 2008 г.

Сквайр, О. Дж., Арчибальд, А. Т., Абрахам, Н. Л., Бирлинг, Д. Дж., Хьюит, К. Н., Латьер, Дж., Пайк, Р. К., Телфорд , П. Дж. И Пайл Дж. А .: Влияние будущего климата и расширения пахотных земель на выбросы изопрена и тропосферный озон, Атмос. Chem. Phys., 14, 1011–1024, https://doi.org/10.5194/acp-14-1011-2014, 2014.

Сквайр, О. Дж., Арчибальд, А. Т., Гриффитс, П. Т., Дженкин , M.E., Smith, D., и Pyle, J.A .: Влияние химического механизма изопрена на моделируемые изменения тропосферного озона из-за климата и землепользования в 21 веке, Атмос.Chem. Phys., 15, 5123–5143, https://doi.org/10.5194/acp-15-5123-2015, 2015.

Stein, U. and Alpert, P .: Разделение факторов при численном моделировании, J. Atmos. Наук, 50, 2107–2115, https://doi.org/10.1175/1520-0469(1993)050<2107:fsins>2.0.co;2, 1993.

Стивенсон, Д. С., Янг, П. Дж. ., Найк, В., Ламарк, Ж.-Ф., Шинделл, Д. Т., Вулгаракис, А., Скей, Р. Б., Далсорен, С. Б., Майхре, Г., Бернтсен, Т. К., Фолберт, Г. А., Рамбольд, С. Т., Коллинз, В. Дж., Маккензи, И. А., Доэрти, Р.М., Зенг, Г., ван Нойе, Т. П. К., Странк, А., Бергманн, Д., Камерон-Смит П., Пламмер Д. А., Строде С. А., Горовиц Л., Ли Ю. Х., Сопа, С., Судо, К., Нагашима, Т., Хоссе, Б., Чионни, И., Риги, М., Айринг В., Конли А., Боуман К. В., Уайлд О. и Арчибальд А. Изменения тропосферного озона, радиационное воздействие и связь с выбросами в Проект по взаимному сравнению химии атмосферы и моделей климата (ACCMIP), Атмос. Chem. Phys., 13, 3063–3085, https://doi.org/10.5194/acp-13-3063-2013, 2013.

Стоквелл, У. Р., Миддлтон, П., Чанг, Дж. С. и Танг, X .: Второй генерация региональной модели кислотного осаждения химический механизм для регионального воздуха качественное моделирование, J. Geophys. Res., 95, 16343–16367, https://doi.org/10.1029/JD095iD10p16343, 1990.

Стронг, Дж., Уайатт, Дж. Д., Меткалф, С. Е., Дервент, Р. Г. и Хьюит, К. Н .: Изучение воздействия антропогенных и биогенных выбросов ЛОС и повышенных температур во время озонового эпизода в Великобритании в 2003 году, Атмос.Environ., 74, 393–401, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.04.006, 2013.

Тиан, С.Л., Пан, Ю.П., и Ван, Ю.С.: Распределение источников твердых частиц с разрешением по размеру в городском Пекине во время эпизодов дымки и отсутствия дымки, Атмос. Chem. Phys., 16, 1–19, https://doi.org/10.5194/acp-16-1-2016, 2016.

Тиан Ю., Дикинсон Р. Э., Чжоу Л., Минени Р. Б. ., Фридл, М., Шааф, К. Б., Кэрролл, М., и Гао, Ф .: Граничные условия суши по данным MODIS и последствия для альбедо климатической модели, Geophys.Res. Позволять., 31, L05504, https://doi.org/10.1029/2003GL019104, 2004.

Tie, X. X., Madronich, S., Walters, S., Zhang, R.Y., Rasch, P., and Коллинз, В .: Влияние облаков на фотолиз и окислители в тропосфере. J. Geophys. Res., 108, 4642, https://doi.org/10.1029/2003jd003659, 2003.

Трэвис, К. Р., Джейкоб, Д. Дж., Фишер, Дж. А., Ким, П. С. , Марэ, Э. А., Чжу, Л., Ю, К., Миллер, К. К., Янтоска, Р. М., Сульприцио, М. П., Томпсон, А.М., Веннберг, П.О., Кроунс, Дж. Д., Сент-Клер, Дж. М., Коэн, Р. К., Лоннер, Дж. Л., Дибб, Дж. Э., Холл, С. Р., Ульманн, К., Вулф, Г. М., Поллак, И. Б., Пейшл, Дж., Нойман, Дж. А., и Чжоу, X .: Почему переоценивают ли модели приземный озон на юго-востоке США ?, Атмос. Chem. Phys., 16, 13561–13577, https://doi.org/10.5194/acp-16-13561-2016, 2016.

Wagner, P. and Kuttler, W .: Биогенный и антропогенный изопрен в приповерхностной городской атмосфере - тематическое исследование в Эссене, Германия, Sci. Total Environ., 475, 104–115, https: // doi.org / 10.1016 / j.scitotenv.2013.12.026, 2014.

Wang, D., Hu, J., Xu, Y., Lv, D., Xie, X., Kleeman, M., Xing, J. , Чжан, Х., Инь, К .: Вклад источников в первичные и вторичные неорганические твердые частицы во время сильного зимнего эпизода загрязнения PM 2,5 в Сиане, Китай, Атмос. Environ., 97, 182–194, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.08.020, 2014.

Ван, М., Сэмпсон, П. Д., Ху, Дж., Климан, М., Келлер, Дж. П., Оливес, К., Шпиро, А. А., Ведал, С., и Кауфман, Дж. Д .: Объединение регрессии землепользования и моделирования химического переноса в пространственно-временной геостатистической модели для озона и PM 2,5 , Environ. Sci. Technol., 50, 5111–5118, https://doi.org/10.1021/acs.est.5b06001, 2016.

Wang, Q., Han, Z., Wang, T. и Zhang, R .: Воздействие биогенных выбросов ЛОС и NO x на тропосферный озон в летнее время в восточном Китае, Sci. Total Environ., 395, 41–49, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.01.059, 2008.

Ван, Т., Сюэ, Л., Бримблкомб, П., Юн, Ф. Л., Ли, Л., и Чжан, Л.: Загрязнение озоном в Китае: обзор концентраций, метеорологических влияний, химических прекурсоров и эффектов, Sci. Total Environ., 575, 1582–1596, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.10.081, 2017.

Ван, X., Шен, З., Цао, Дж., Чжан, Л., Лю, Л., Ли, Дж., Лю, С., и Сунь, Ю.: Характеристики приземного озона в городском районе Сиань на северо-западе Китая, J. Environ. Монитор., 14, 116–126, https://doi.org/10.1039/c1em10541h, 2012.

Ван, Ю., Шен, Л., Ву, С., Микли, Л., Хе, Дж. И Хао, Дж .: Чувствительность приземного озона над Китаем к глобальным изменениям климата и выбросов в 2000–2050 гг. Атмос. Environ., 75, 374–382, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.04.045, 2013.

Wesely, M. L .: Параметризация поверхностного сопротивления газообразному сухому осаждению в численных моделях регионального масштаба, Атмос. Environ., 23, 1293–1304, https://doi.org/10.1016/0004-6981(89)-4, 1989.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ): Руководство по качеству воздуха для твердых частиц Материя, озон, диоксид азота и диоксид серы. Глобальное обновление, Женева, Switzerland, 2005.

Wu, S., Mickley, L.J., Jacob, D.J., Logan, J.A., Yantosca, R.M., и Ринд, Д .: Почему существуют большие различия между моделями в глобальных бюджетах тропосферный озон ?, J. Geophys. Res., 112, D05302, https://doi.org/10.1029/2006jd007801, 2007.

Wu, S., Mickley, L.J., Leibensperger, E.M., Джейкоб, Д. Дж., Ринд, Д., и Streets, D.G .: Влияние глобальных изменений 2000–2050 гг. На качество озонового воздуха в США, J. Geophys. Res., 113, D06302, https://doi.org/10.1029/2007jd008917, 2008.

Сюй, З., Ван, Т., Сюэ, Л. К., Луи, П. К. К., Лук, К. В. Й., Гао, Дж., Ван, С. Л. , Чай, Ф. Х., и Ван, В. X .: Оценка неопределенностей термокаталитического преобразования при измерении диоксида азота в атмосфере на четырех загрязненных в разной степени участках в Китае, Атмос. Environ., 76, 221–226, https: // doi.org / 10.1016 / j.atmosenv.2012.09.043, 2013.

Сюэ, Л. К., Ван, Т., Гао, Дж., Дин, А. Дж., Чжоу, X. Х., Блейк, Д. Р., Ван, Х. Ф., Сондерс, С. М., Фань, С. Дж., Цзо, Х. К., Чжан, К. З. и Ван, В. X .: Приземный озон в четырех китайских городах: прекурсоры, региональный перенос и гетерогенные процессы, Атмос. Chem. Phys., 14, 13175–13188, https://doi.org/10.5194/acp-14-13175-2014, 2014.

Сюэ, Ю., Хо, С., Хуанг, Ю., Ли, Б., Ван, Л., Дай, В., Цао, Дж., И Ли, С.: Распределение источников ЛОС и их влияние на приземный озон в промышленный город Баоцзи, Северо-Западный Китай, Sci.Реп., 7, 9979, г. https://doi.org/10.1038/s41598-017-10631-4, 2017.

Заре, А., Кристенсен, Дж. Х., Ираннеджад, П., и Брандт, Дж .: Оценка двух моделей выбросов изопрена для использования в модели загрязнения воздуха на большие расстояния, Атмос. Chem. Phys., 12, 7399–7412, https://doi.org/10.5194/acp-12-7399-2012, 2012.

Zhang, R., Cohan, A., Biazar, A.P, and Cohan, D. С .: Распределение источников биогенного вклада в образование озона над Соединенными Штатами, Атмос. Environ., 164, 8–19, https: // doi.org / 10.1016 / j.atmosenv.2017.05.044, 2017.

Zhang, T., Cao, J. J., Chow, J. C., Shen, Z. X., Ho, K. F., Ho , S. S. H., Liu, S. X., Han, Y. M., Watson, J. G., and Wang, G.H .: Характеристика и сезонные колебания левоглюкозана в тонкодисперсных частицах в Сиане, Китай, J. Управление воздушными отходами., 64, 1317–1327, https://doi.org/10.1080/10962247.2014.944959, 2014 г.

Чжу Дж. И Ляо Х .: Будущее качество воздуха озоном и радиационное воздействие на Китай в связи с будущими изменениями в выбросах в соответствии с Репрезентативными траекториями концентраций (RCP), Дж.Geophys. Res., 121, 1978–2001, https://doi.org/10.1002/2015JD023926, 2016.

Биогенные летучие вещества в природных и городских лесах

Деревья развили сложные физиологические и биохимические приспособления, чтобы реагировать на давление окружающей среды. Биогенные летучие органические соединения (БЛОС) являются важными инструментами для выживания растений в стрессовых условиях, таких как климатические или антропогенные ограничения. Каждый вид растений выделяет определенную смесь ...

Деревья развили сложные физиологические и биохимические приспособления, чтобы реагировать на давление окружающей среды.Биогенные летучие органические соединения (БЛОС) являются важными инструментами для выживания растений в стрессовых условиях, таких как климатические или антропогенные ограничения. Каждый вид растений выделяет определенную смесь ЛОС в зависимости от генотипа растения, условий окружающей среды, онтогенетической стадии, микробиома и других факторов. Состав ЛОС играет ключевую роль в лесных экосистемах, поскольку он обеспечивает внешнюю связь со всей популяцией деревьев. ЛОС являются важными сигнальными молекулами как в стрессовых, так и в нестрессированных деревьях, координирующих рост растений, защиту и коммуникацию на уровне отдельных растений и биомов.

В глобальном масштабе выбросы БЛОС от растений значительно превышают выбросы из антропогенных источников, и их выброс может отрицательно повлиять на состав атмосферы, увеличивая O 3 и образование аэрозолей, особенно в загрязненных районах, что, следовательно, влияет на структуру и функция растительных экосистем. Учитывая критическое влияние БЛОС на физические и химические свойства атмосферы, понимание того, как факторы окружающей среды контролируют выбросы БЛОС, имеет особое значение для адекватной оценки уязвимости и гибкости наземных экосистем.Кроме того, исследования BVOC вызывают большой интерес из-за их предполагаемой защитной роли у растений, испытывающих различные стрессовые условия. ЛОС - важные вторичные метаболиты, которые позволяют растениям противодействовать фотоокислительному стрессу, подавляя активные формы кислорода и повышая термостойкость мембран хлоропластов. Исходя из этого, крайне важно изучить процессы и лежащие в основе механизмы, регулирующие выбросы БЛОС от деревьев в различных средах, для разработки будущих стратегий управления лесными экосистемами и зелеными городскими территориями.Кроме того, существует острая необходимость в понимании изменений в эффективности городских и естественных лесов, которые служат поглотителями атмосферного углерода и выделяют ЛОС, поскольку эти изменения могут повлиять на качество воздуха и, как следствие, на здоровье человека.

Эта тема исследования будет охватывать текущие исследования многогранного воздействия экологической нагрузки на выбросы БЛОС из лесов, включая исследования, проводимые как в городских, так и в естественных лесах. В исследованиях будут использоваться многомасштабные и мультидисциплинарные подходы, от адаптации отдельных видов до целых лесных экосистем.Экологические стрессоры могут вызывать биохимические и физиологические реакции отдельных видов, и эти специфические реакции могут влиять на динамику леса на более широком уровне. Особое внимание будет уделено эмпирическим исследованиям, проводимым с использованием стандартизированной методологии, новаторских подходов и аналитических методов. Кроме того, статьи «Обзоры» и «Мнения» помогут закрепить эту тему исследования и выявить новые перспективы и будущие приоритеты. Мы приветствуем материалы по следующим темам:

• Влияние абиотических стрессов и загрязнения воздуха на выбросы BVOC в лесах
• Влияние лесоуправления на выбросы BVOC
• Оценка воздействия естественных и антропогенных нарушений на выбросы BVOC в лесах
• Воздух смягчающие загрязнение эффекты городских и естественных лесов
• Анализ и сравнение состава выбросов нестрессированных деревьев
• Моделирование выбросов БЛОС в различных масштабах: деревья, лес и уровни экосистемы
• Инновационные методы измерения выбросов БЛОС на деревьях, лесах, и уровни экосистемы
• Как абиотические стрессы изменяют опосредованное BVOC взаимодействие растений-насекомых и растений-растений
• Мультитрофические взаимодействия, опосредованные BVOC: изменения, вызванные загрязнением воздуха и абиотическими стрессами
• Междисциплинарные исследования, сосредоточенные не только на физиологических и экологических аспектах, но и на социальных воздействие выбросов БЛОС (напр.по здоровью человека)

Ключевые слова : БЛОС, лесные экосистемы, городские леса, загрязнение воздуха, абиотический стресс, взаимодействие растений и окружающей среды, мультитрофические взаимодействия

Важное примечание : Все материалы по данной теме исследования должны находиться в рамках того раздела и журнала, в который они были отправлены, как это определено в их заявлениях о миссии.Frontiers оставляет за собой право направить рукопись за пределами области охвата в более подходящий раздел или журнал на любом этапе рецензирования.

Специальный выпуск: биогенные выбросы и вторичное загрязнение атмосферы

Специальный выпуск Атмосфера (ISSN 2073-4433). Этот специальный выпуск относится к разделу «Качество воздуха».

Крайний срок приема рукописей: закрытых (30 апреля 2011 г.) .

Редактор специальных выпусков

Доктор.Паоло Чиччоли
Электронная почта Интернет сайт
Гостевой редактор

Институт биологических систем, Итальянский национальный исследовательский совет, 00015 Рим, Италия
Интересы: физическая химия графитовых углеродов; методы обогащения и разделения органических загрязнителей в воздухе; удаление органических загрязнителей из помещений и промышленных процессов

Информация о специальном выпуске

Уважаемые коллеги,

Большое количество биогенных летучих органических соединений (ЛОС) и неорганических газов (NOx, аммиак и соединения серы) выбрасываются в тропосферу из наземных и водных источников.В настоящее время признано, что эти выбросы летучих веществ являются достаточно многочисленными и химически реактивными, чтобы влиять на качество атмосферы в локальном, континентальном и глобальном масштабах, производя вторичные летучие загрязнители (озон, карбонильные и карбоксильные соединения, пероксиацилнитраты, нитраты пероксилакила, азотные и азотные кислоты). кислоты) и аэрозоль (серная кислота, сульфатные и нитратные соли и органические частицы) в результате фотохимических процессов. Хотя вклад биогенных источников в загрязнение воздуха широко признан, точная оценка затруднена из-за неопределенностей, которые все еще остаются в выбросах, реакционной способности, переносе и осаждении биогенных соединений в атмосфере, а также из-за сложности параметризации некоторых из этих процессов с помощью математические модели.Поэтому мы хотели бы призвать к публикации документов для распространения и обмена любыми новыми выводами о роли, которую летучие соединения могут играть в определении вторичного загрязнения воздуха.

Статьи отбираются в соответствии со строгой процедурой рецензирования с целью быстрого и широкого распространения результатов исследований, разработки и применения.

Приглашаются оригинальные исследовательские работы или обзоры в следующих и смежных областях:

  • Выбросы летучих соединений из наземных источников (растения и почва), а также из водных источников (таких как океан, озера и реки)
  • Химические превращения биогенных соединений во вторичные газообразные или аэрозольные загрязнители
  • Полевые кампании, направленные на оценку выбросов биогенных соединений и проверку их превращения во вторичные загрязнители
  • Новые методы, включая устройства дистанционного зондирования, для определения прекурсоров и продуктов в выбросах и атмосфере
  • Новые базы данных, модели и результаты моделирования, которые могут помочь понять важность биогенных соединений в определении вторичного загрязнения атмосферы в локальном, континентальном и глобальном масштабах
  • Новые потенциальные источники биогенных соединений в свете глобальных изменений природного и антропогенного происхождения
  • Другие исследования по теме

Др.Паоло Чиччоли
Приглашенный редактор

Ключевые слова

  • Летучие биогенные выбросы
  • Загрязнение вторичного воздуха
  • фотохимические окислители
  • вторичный аэрозоль
  • наземные и водные источники
  • Качество воздуха
  • Эмиссия, рассеяние, реакция, перенос и осаждение
  • моделирование
  • экспериментальные методы
  • полевых походов
  • Дистанционные наблюдения

В данный момент нет принятых материалов по этому специальному выпуску.

Выбросы в результате деятельности человека изменяют биогенный

изображение: Образование биогенного вторичного органического аэрозоля (SOA) в результате сложных антропогенно-биогенных взаимодействий. посмотреть еще

Кредит: Ли Сюй

Несмотря на чрезвычайно малые размеры, субмикронные атмосферные аэрозоли являются критически важными загрязнителями с последствиями для изменения климата, качества воздуха и здоровья человека.Из этих частиц образуются вторичные органические аэрозоли (ВОВ), когда летучие органические соединения (ЛОС) окисляются до продуктов с более низкой летучестью, которые связываются с аэрозольными частицами и увеличивают их размер, или в некоторых случаях они могут просто существовать сами по себе. SOA составляет значительную часть глобальной аэрозольной массы. Ученые пытаются улучшить будущее моделирование аэрозолей, но все еще существует ряд расхождений между бюджетами SOA, моделируемыми моделями, и наблюдаемыми в полевых условиях.

'' Большие неопределенности в модельных оценках бюджетов SOA и, соответственно, его климатических эффектов, побудили к обширным исследованиям, чтобы выяснить, почему они существуют.- сказал профессор Лин Ду из Института экологических исследований Шаньдунского университета. «Биогенные летучие органические соединения (БЛОС), производимые наземной растительностью, являются во всем мире основными прекурсорами SOA, и их потенциал образования SOA может быть изменен за счет антропогенных выбросов».

Исследовательская группа профессора Ду систематически обобщала полевые данные и химические процессы, лежащие в основе образования SOA посредством антропогенно-биогенных взаимодействий. Достижения в области атмосферных наук опубликовали свою обзорную работу под названием «Антропогенное воздействие на образование биогенных вторичных органических аэрозолей».'

Преобладающие антропогенные загрязнители, включая оксиды азота (NO x ), аэрозольные частицы, диоксид серы (SO 2 ), аммиак (NH 3 ) и другие амины, опосредуют образование SOA как в газовой фазе, так и в фазе частиц. реакции. Степень этих взаимодействий во многом зависит от прекурсоров БЛОС, уровней загрязнителей, окислителей и других атмосферных условий.

''. Нелинейные взаимодействия между человеком и природными системами намного сложнее, чем их нынешнее представление в атмосферных моделях.- сказал профессор Ду. «Между тем сложность и изменчивость самой атмосферной среды делает исследование этих взаимодействий более сложным».

Исследователи наблюдали сильную корреляцию между образованием биогенных SOA и антропогенными загрязнителями во многих регионах, находящихся под влиянием как антропогенных, так и биогенных источников. Хотя БЛОС, выбрасываемые из естественных источников, нельзя контролировать напрямую, люди могут уменьшить долю биогенных SOA, ограничивая антропогенные загрязнители.Чтобы улучшить оценки того, как и в какой степени антропогенные выбросы могут изменить глобальные концентрации аэрозолей, необходимо пролить свет на антропогенно-биогенные взаимодействия. Эти исследования должны помочь сформировать более эффективные меры по борьбе с загрязнением, а также уменьшить неопределенности в бюджете SOA и связанных с ним климатических воздействий.

''. На основе всестороннего обзора фундаментальных представлений рекомендуются будущие усилия, такие как лабораторные исследования в более подходящих атмосферных условиях, разработка более достоверных стандартов, полевые наблюдения за временным и пространственным распределением как БЛОС, так и антропогенных загрязнителей.- сказал профессор Ду. «С увеличением количества исследований по качественному и количественному анализу антропогенно-биогенных взаимодействий посредством лабораторных исследований и полевых наблюдений можно ожидать лучшего воспроизведения концентраций SOA с помощью атмосферных моделей».

###



Журнал

Достижения в области атмосферных наук

DOI

10.1007 / s00376-020-0284-3

Заявление об ограничении ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

Семинар по исследованиям загрязнения воздуха, серия

Эта страница обновлена ​​19 июня 2013 г.

Кадастры биогенных выбросов и посадка деревьев

Артур М.Винер, доктор философии, Программа экологических наук и инженерии, Департамент наук об окружающей среде, Школа общественного здравоохранения Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе

11 июля 2001 г.
Штаб-квартира Cal EPA, 1001 "I" Street, Сакраменто, Калифорния

Презентация
Исследовательский проект

Обзор

Количественная оценка выбросов биогенных летучих органических соединений (BVOC) имеет решающее значение для разработки эффективных стратегий контроля за озоном и мелкими частицами в некоторых аэродромах Калифорнии.ARB и академическое сообщество Калифорнии продвигали исследования в этой области более двух десятилетий. Среди наших основных выводов можно отметить, что таксономия растений обеспечивает полезную основу для классификации видов, родов и семейств растений, вызывающих выбросы, и что объемный метод оценки массы листьев городских деревьев и дубов обеспечивает хорошее соответствие с полевыми измерениями, включая сборы целых деревьев. Эти таксономические и объемные методы облегчают использование баз данных по конкретным видам для моделирования сценариев выбросов в естественные и городские леса.

Многие местные органы власти в Калифорнии проводят широкомасштабные программы по посадке деревьев в сотрудничестве с такими группами, как «Люди деревьев». Увеличенный древесный покров снижает содержание углерода в атмосфере за счет улавливания углекислого газа и затенения конструкций, так что меньше ископаемого топлива сжигается для кондиционирования воздуха. Это снижает общее загрязнение, производимое городом, и способствует сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу. Также достигается значительная экономия энергии за счет эффекта затенения и снижения городских температур (т.е. сокращение городских тепловых островов). Дополнительное покрытие навеса может также удалять твердые частицы и озон путем сухого осаждения на листьях и поглощения устьицами. Тематическим исследованием этих полезных явлений с учетом потенциала биогенных выбросов определенных видов деревьев является программа Cool Schools Департамента водоснабжения и энергетики Лос-Анджелеса.

Биография спикера

Артур М. Винер почти десять лет проработал председателем и директором Программы экологических наук и инженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в Школе здравоохранения.Он был одним из первых исследователей, исследовавших роль биогенных выбросов в атмосфере Калифорнии, и опубликовал более 150 рецензируемых журнальных статей по этой и другим вопросам загрязнения воздуха и химии атмосферы за последние три десятилетия.


Для полный список исследовательских семинаров ARB и связанных с ними документация
для семинаров, пожалуйста, посетите веб-страницу основных семинаров

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *