Источники загрязнения окружающей среды

Городские экосистемы до сих пор остаются серьезным источником загрязнения окружающей среды. Особое место в изучении окружающей среды городов принадлежит выявлению условий миграции и накопления химических элементов в различных компонентах городских экосистем, их воздействию на развитие живых организмов, функционированию водных экосистем, которые являются конечными пунктами в накоплении загрязнителей, мигрирующих в составе поверхностного стока с различных участков городов. Одной из отличительных черт антропогенного евтрофирования от загрязнения является проникновение в водные экосистемы определенных веществ и в особенности минеральных соединений азота и фосфора. Данные элементы являются основными источниками изменения состояния водных экосистем, функционирования сообществ организмов, условия их питания.

В последнее время исследования, направленные на изучение воздействия развития городов на окружающую среду приобрели повсеместное развитие.

Развитие научно-технического прогресса сопряжено с постоянно усиливающимся антропогенным воздействием на окружающую среду. Наиболее подверженными техногенному воздействию являются экосистемы городских ландшафтов с высокими показателями плотности населения, интенсивным использованием земельных и водных ресурсов для развития городской инфраструктуры.

Исследование биогеохимических процессов является неотъемлемой частью изучения городских ландшафтов, которое должно проводиться на комплексной основе с анализом основных компонентов окружающей среды урбанизированных территорий. Такой подход позволит выявить участки накопления различных химических элементов в городских экосистемах, определить уровень их накопления в живых организмах, выявить влияние загрязнения биогенными элементами на состояние биологических объектов и разработать рекомендации по оптимизации окружающей среды в городах.

Антропогенное воздействие в городских экосистемах сказывается по-разному в различных частях окружающей среды. Наиболее интенсивная миграция химических элементов происходит на склоновых участках покрытых твердым покрытием, которое в городах достигает до 60% площади, в то время как участки пойм служат как ландшафты, где происходит накопление мигрирующего материала, оказывающим значительное влияние на состояние водных экосистем. Специфика таких процессов приводит к проявлению в городских экосистемах такого глобального явления как «антропогенное евтрофирование», которое не надо путать с таким явлением как «загрязнение водных экосистем», которое также широко развито в городских экосистемах.

Одной из отличительных черт антропогенного евтрофирования от загрязнения является проникновение в водные экосистемы определенных веществ и в особенности минеральных соединений азота и фосфора. Данные элементы являются основными источниками изменения состояния водных экосистем, функционирования сообществ организмов, условия их питания.

В настоящее время природные компоненты городских территорий подвержены преимущественному поступлению минеральных форм азота и фосфора. Это явление отмечается в исследованиях многих авторов. Увеличение биогенных нагрузок в городские экосистемы особенно сказывается на состоянии водных экосистем через увеличение биопродуктивности определенных видов организмов, снижение биоразнообразия, изменение трофических связей и т.д.

Одной из основных проблем связанных с состоянием окружающей среды в городских экосистемах является избыточное поступление биогенных элементов, которые обуславливают явление эвтрофикации водных экосистем. До начала 60-х годов изучение этого процесса проводилось в первую очередь в связи с необходимостью определения типологии различных водных объектов, а также с развитием рыбохозяйственного комплекса.

Дальнейшие исследования начали проводиться в связи с широким применением азотных и фосфорных удобрений в сельском хозяйстве и развитием животноводческих комплексов. Все это обусловило активную миграцию этих элементов в окружающей среде, что начало приводить к повсеместному евтрофированию водных экосистем находящихся на значительных расстояниях от внесения минеральных и органических удобрений. В городах эта проблема усугублялась эксплуатацией автотранспорта, использованием детергентов, сжиганием топлива, накоплением мусора.

В настоящее время природные компоненты городских территорий подвержены преимущественному поступлению минеральных форм азота NH4+, NO2( , NO3( и фосфора PO43(. Азот и фосфор относятся к биогенным веществам в природных водах. Оба этих элемента являются составной частью всех тканей живых организмов, и поэтому им принадлежит ведущая роль в развитии жизни в водоемах. В свою очередь концентрация этих биогенных элементов и их режим целиком зависят от интенсивности биохимических и биологических процессов, происходящих в водоемах.

Кроме естественных источников неорганических соединений азота в природных водах, существует еще источник, приобретающий все большее значение – промышленные и бытовые сточные воды. Изменение химического состава вод под влиянием урбанизации заключается в увеличении содержания органического вещества и биогенных компонентов азота и фосфора (в 3 – 10 раз).

Фосфор в природных водах присутствует в виде неорганических и органических соединений (органический фосфор), причем последний находится как в растворенном, так и в коллоидном состоянии.

Увеличение биогенных нагрузок в городские экосистемы особенно сказывается на состоянии водных экосистем через увеличение биопродуктивности определенных видов организмов, снижение биоразнообразия, изменение трофических связей и т.д.

Сброс большого количества биогенов (особенно азота и фосфора) послужил толчком к массовому размножению сине-зеленых водорослей, которые начали вытеснять диатомовые, что, в конечном счете, привело к изменению состава ихтиофауны. Поступление в реки больших количеств биогенных веществ (азота, фосфора) приводит к интенсификации в них процессов эвтрофирования, тем самым, ухудшается качество воды, возрастает мутность вод, почти в 5 раз уменьшается содержание кислорода в водной толще.

Гидрохимический режим дельты р. Волги характеризуется четко выраженными чертами евтрофирования. Это определяется повышенным поступлением минеральных соединений фосфора, азота, снижением содержания кислорода и увеличением рН. Интенсивный фотосинтез способствует биологическому связыванию минеральных форм биогенных веществ и их трансформации в органические формы.

Сезонные изменения концентраций биогенных веществ, в дельте р. Волга, носят сложный характер и зависят с одной стороны, от количества поступления их с водами их водохранилищ, а с другой – от интенсивности продукционно-деструкционных процессов, протекающих в водоемах.

Проведенные гидрохимические исследования в 1998 – 2002 гг. показывают, что общее содержание минеральных форм азота в дельте реки Волги колеблется от 403,25 мкг/дм3 до 516,42 мкг/дм3, органических форм азота – от 584,42 мкг/дм3 до 679,83 мкг/дм3. Наибольшие колебания значений минеральных форм азота в исследуемые годы наблюдались в 2000 году, органических форм азота – в 2002 году.

Соединения фосфора в дельте р. Волги представлены как минеральной, так и органической формами: содержание минеральных форм фосфора колеблется от 37 мкг/дм3 до 59,08 мкг/дм3, органических форм фосфора – от 55,92 мкг/дм3 до 112,33 мкг/дм3. Максимальные концентрации фосфора наблюдались в основном в весенний период, что можно связать с таянием снегов в верховьях реки и перенос в реку биогенных элементов с полей вместе с талыми водами.