Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

Е.А. Зилов
Гидробиология и водная экология

Учебное пособие. – Иркутск: Иркут. ун-т, 2007.

Предыдущая

Раздел 4. Загрязнение водных экосистем

21. Проблема повышения кислотности вод

21.2. Действие кислотных осадков на окружающую среду

Чувствительность водоемов к повышению кислотности

Внутренние водоемы, особенно чувствительные к повышению кислотности, характеризуются высокой прозрачностью, низкой минерализацией (проводимость ниже 50 мS см–1), относительно низким содержанием гидрокарбонат–ионов, ANC<50 мкэкв л–1. В Восточной Канаде примерно 350 000 таких озер, из них уже 14 000 закислены (pH < 4,7, ANC < 0 мкэкв л–1). В Швеции примерно 85 000 озер площадью более 1 га, из которых закислены около 20 000 и 90 000 км закисленных водотоков. В Норвегии водоемы и водотоки закислены на площади около 33 000 км2.

При использовании видового состава водорослей в осадках как индикатора кислотности было показано, что большинство озер Адирондэйкских гор (США) в 1900 г. имели pH около 6,0. Сейчас pH снизился на величину от 1,0 (в 10 раз) до 2,0 (в 100 раз) в большинстве озер, при наибольшем росте кислотности между 1920 и 1950 г. (Cumming et al., 1994).

Чувствительность к закислению определяется (Kalff, 2002):

- способностью почв и пород бассейна нейтрализовать поступающие кислоты;

- морфометрией озера и особенностями бассейна;

- содержанием органических кислот в смывах с бассейна;

- нейтрализующими агентами и процессами в водной системе.

Способность почв и пород водосборного бассейна нейтрализовать поступающие кислоты – определяющий фактор закисления озер в регионах с низким pH осадков. Чем больше доля карбонатных пород в водосборном бассейне, тем выше устойчивость озер к закислению. В богатых карбонатами бассейнах поступающие ионы нейтрализуются, освобождая ионы кальция или магния, углекислота поступает в атмосферу. Наоборот, озера, расположенные в бассейнах, образованных изверженными породами (гранитами, базальтами, гнейсами) очень чувствительны к закислению.

Озера, расположенные в изголовье бассейна, также очень чувствительны, поскольку площадь бассейна мала, слой почвы тонок, практически все осадки напрямую попадают в озеро.

3/4 из 1 180 озер, исследованных в чувствительных к закислению частях США, были закислены органическими кислотами, поступающими с водосбора (Baker et al., 1991). В Финляндии большое число озер закислено по той же причине (Finnish lake…, 1991).

В бассейнах, сложенных изверженными породами, HCO3– высвобождается в процессах выветривания. Некоторое количество водород–ионов связывается при растворении гидроксидов и оксидов алюминия, двуокиси кремния. Часть заменяет катионы в частичках почвы. Буферные свойства почв определяются:

Долей силикатов и глинистых веществ, способных к выветриванию;

Долей отрицательно заряженных частиц почвы, связанных с Ca2+, Mg2+, NH4+, Al3+, которые могут заменяться на H+;

Временем контакта воды с почвой, зависящим от толщины и структуры почвенного покрова.

Буферная емкость озер, рек и болот

Нейтрализационная емкость вод (процессы, воздействующие на нее, приведены в таблице 42) определяется, в упрощенной форме, как

ANC = [HCO3] + [CO32–] + [OH] ± [Al] – [H+] – У [Al+],

где

У [Al+] = 3 [Al3+] + 2 [AlOH2+] + [Al (OH)2+].

Кроме того, обменная

ANC = [Ca2+] + [Mg2+] + [Na+] + [K+] + [NH4+] – [SO42–] – [Cl] – [NO3].

Таблица 42

Процессы, воздействующие на ANC, выраженную в молях потребленного CH2O (∆ ANC, органическая) и на моль восстановленного неорганического субстрата (∆ ANC, неорганическая) (Kalff, 2002)

Процессы

Реакция

∆ ANC, орг.

∆ ANC, неорг.

Выветривание

CaCO3+2H+↔Ca2++CO2+H2O

+2

 

CaAl2Si2O8+2H+↔Ca2++H2O+Al2Si2O8(OH)4

+2

 

Al2O3+3H2O+6H+↔2Al3++6H2O

+6

Ионообмен

2ROH+SO42–↔R2SO4+2OH

+2

 

NaR+H+↔HR+Na+

+1

Денитрификация

2CH2O+NO3+2H+↔2CO2+NH4++H2O

+1

+2

 

5CH2O+4NO3+4H+↔5CO2+2N2+7H2O

+0,8

+1

Восстановление марганца

CH2O+2MnO2+4H+↔CO2+2Mn2++3H2O

+4

+2

Восстановление железа

CH2O+4FeO(OH)+8H+↔CO2+4Fe2++7H2O

+8

+2

Восстановление сульфата

2CH2O+SO42–+2H+↔CO2+H2S+2H2O

+1

+2

Нитрификация

NH4++2O2↔NO3+2H++H2O

–1

–2

Окисление марганца

2Mn2++O2+3H2O↔2MnO2+4H++H2O

–4

–2

Окисление железа

4Fe2++O2+6H2O↔4FeO(OH)+8H+

–8

–2

Окисление сульфидов

H2S+2O2↔SO42–+2H+

–1

–2

Окисление пирита

FeS2+3ѕO2+3ЅH2O↔Fe(OH)3+2SO42–+4H+

–1,1

–4

 

Действие закисления на водную биоту

Закисление практически не сказывается на обилии гетеротрофных бактерий в планктоне. Не отмечено и изменения минерализационной активности бактерий.

Отмечается замена некоторых макрофитов, например, Lobelia и Isoetes на мхи рода Sphagnum. Наблюдается массовое развитие нитчатых зеленых водорослей. Число видов фитопланктона уменьшается, но ни биомасса фитопланктона, ни продукция не снижаются. Золотистые, другие мелкие жгутиковые и диатомовые вытесняются динофитовыми водорослями. Биомасса зоопланктона меняется мало, но чувствительные виды замещаются устойчивыми к загрязнению. Происходит замена крупных форм мелкими.

В зообентосе снижается доля гаммарид, моллюсков, тогда как водяные ослики сохраняются, не меняется биомасса хирономид, водяных жуков, клопов. Чувствительны к закислению личинки целого ряда насекомых (ручейников, поденок, верблюдок). Чувствительна к закислению ихтиофауна, особенно форель. При pH < 5,0 рыбы, как правило, отсутствуют (Comparison..., 1991; Experimental acidification…, 1993).

Предыдущая