Экология/ 2.Экологические и  метеорологические

                                                                  проб­лемы   больших городов и промышленных зон.

                                      Д.б.н. Горюнова С.В.

Московский городской педагогический университет,

Институт естественных наук, Россия

 

Экологическое состояние малых городских прудов и воможные пути их  реабилитации

        

               Одной из наиболее характерных особенностей развития современного общества является быстрый рост городов. При современных темпах рождаемости из прогнозируемой общей численности мирового населения в  ближайшие десятилетия 5,5 млрд. человек будут жить в городах. Идет формирование сплошного урбанистического мира.

           Последние 150 лет, считающиеся эпохой научно-технической революции, коренным образом изменили характер зависимости человека от природных факторов. Технические нововведения облегчили человеку жизнь, но одновременно позволили ему на время забыть о водных объектах, на берегах которых он селился и жил тысячелетиями. Постепенно городские водные системы – реки, озера, пруды, родники –  пришли в запустение, заросли и стали непригодными не только как источники воды, но и как места отдыха, купания. Вместе с тем, вопросы экологического состояния среды проживания в городах сейчас стоят особенно остро. Среда обитания человека  –  это не только набор физико-химических условий, отвечающих требованиям физиологических процессов. Благоприятные условия существования людей немыслимы без определенного уровня социальной привлекательности ландшафта, его эстетического и рекреационного потенциала [1].  Поэтому, несмотря на то, что малые городские водоемы практически повсеместно утратили свои первоначальные функции как источники водоснабжения населения, вопросы их экологической реабилитации в настоящее время весьма актуальны [2].  Кроме того, малые водные объекты, подверженные неконтролируемому загрязнению, стали важнейшим фактором ухудшения санитарно-эпидемиологической обстановки в городах. Поэтому восстановление малых водоемов и водотоков постепенно становится одной из  первоочередных задач обустройства городской территории. Огромное отрицательное влияние на малые водоемы оказало градостроительство: на территории Москвы за последнее столетие исчезло более 100 рек и ручьев, более 700 озер, болот и прудов.

          Как показали наши исследования, большинство малых городских водных объектов г.Москвы находятся на такой стадии антропогенной деградации, что одних только природоохранных мер для приведения их в состояние, отвечающее уровню комфортного проживания людей, недостаточно. Как правило, для этого необходимо осуществление  не только охраны, но и инженерно-экологического обустройства этих водных объектов, то есть проведение  специальных инженерно-экологических мероприятий по возвращению им экологически приемлемых свойств и качеств [3].  Однако успех подобных проектов может быть достигнут только в том случае, когда их разработка осуществляется на основе детальных экологических исследований, позволяющих не только установить причины деградации реабилитируемых водных объектов, но и прогнозировать развитие ситуации в последующий период.

           Именно с этими целями проводилось изучение одного из московских водоемов – Новодевичьих  прудов. Эти водные объекты расположены у стен Новодевичьего монастыря. Площадь Большого пруда составляет 2,5 га,  Малого пруда – 1,0 га.  Между собой Большой и Малый пруды соединены протокой. Новодевичьи пруды образованы бывшей старицей р. Москвы. Окрестности прудов издавна служили местом отдыха москвичей и народных гуляний. В настоящее время берега прудов обустроены только частично, на некоторых участках сохранились остатки деревянных свай старинных берегоукрепительных сооружений. Берега прудов очищаются от мусора. Засорение дна и поверхности относительно мало (по сравнению с другими исследованными городскими водными объектами) и носит точечный характер. В зимний период на прудах образуется сплошной ледовый покров. Основными источниками загрязнения вод являются ливневый сток с прибрежной территории и территории монастыря, а также рекреационная нагрузка. По-видимому, определенную роль играет и зоогенное загрязнение, связанное с наличием водоплавающих птиц. Пояс прибрежной водной растительности отсутствует. Вместе с тем, пруды подвержены интенсивному эвтрофированию, о чем свидетельствуют не только результаты гидрохимических анализов, но и наблюдающееся в летний период явление «цветения» воды. Так, в период съемок, проведенных нами в июле 2010 г., вода была прозрачной, но имела темно-зеленую окраску, что является характерным признаком массового развития зеленых протококковых водорослей. Несмотря на периодическое развитие гипоксических явлений в зимний период, в прудах водится рыба. Основным объектом ловли рыболовов-любителей является карп (Cyprinus carpio L.) и карась (Carassius sp.).

Отбор проб воды для гидрохимических анализов и биотестирования проводился дважды в феврале и июле 2010 г.  Каких-либо признаков термального загрязнения прудов не отмечено. Реакция среды в период наблюдений колебалась в диапазоне от нейтральной до слабощелочной. Содержание кислорода воды в феврале (пробы взяты из-подо льда) было низким и колебалось от 2,51±0,07 до 4,02±0,10 мг/л, что свидетельствует о развитии гипоксии в зимний период практически на всей акватории прудов. Значения показателя «сухой остаток» (от 880,0±22,0 до 1390,0±29,0 мг/л зимой) свидетельствуют об относительно слабой для городского водоема общей минерализованности вод. Содержание органического вещества в прудах, судя по значениям перманганатной окисляемости (9,83±0,12 мг О/л), ХПК (72,0 мг О/л) и БПК5 (4,75±0,25 мгО2/л), в зимний период находилось на достаточно высоком уровне. Высокая концентрация фосфатов в зимний период (1,49±0,01 мгРО43-/л) указывает на интенсивное эвтрофирование прудов. Летом (июль) значения ХПК и БПК5  были равны  48,0 мг О/л  и  2,12±0,30 мгО2/л соответственно.  При биотестировании проб воды с помощью лабораторной культуры дафний   токсический эффект не отмечен.

Сравнивая полученные данные с действующими стандартами [4] и биоиндикационными признаками, можно прийти к заключению, что Новодевичьи пруды в настоящее время еще можно рассматривать как бета-мезосапробные водоемы.

           Как показывает анализ имеющихся материалов, содержание органического вещества в воде находится на достаточно высоком уровне. Вероятно, именно процессами разложения органических веществ и обусловлены наблюдавшиеся зимой гипоксические явления. Пруды подвержены интенсивному эвтрофированию. В определенный момент это может привести  к вспышке развития нежелательных водных растений – синезеленых водорослей или зеленых нитчаток (тины). Подобные явления практически всегда сопровождаются не только резким ухудшением экологического состояния водоема, но и существенной потерей его рекреационного потенциала. Значительное ухудшение обычно наступает в период отмирания водорослей, что вызывает интенсивное вторичное загрязнение вод и гибель большинства водных животных.

         Отличительной чертой разработки проектов инженерно-экологического обустройства исторически ценных водных объектов является необходимость сохранения их облика.   Поэтому для инженерно-экологического обустройства таких водоемов следует разрабатывать не проект их реабилитации, а программу реконструкции или реставрации. Важнейшим этапом является поиск прототипа.  Однако Новодевичьи пруды первоначально возникли как старица р.Москвы. Вероятно, во время длительного периода их существования уже в качестве прудов они периодически промывались во время весенних паводков;  после строительства каменной набережной эти явления прекратились. Таким образом, полностью реставрировать облик прудов, свойственный им в XVI-XIX веках, практически невозможно. Проект инженерно-экологического обустройства, с одной стороны, должен включать мероприятия по улучшению качества водной среды, а с другой – предусматривать реконструкцию отдельных элементов исторического облика водоема, имеющих наибольшую культурную или историческую ценность[5].

          Основными факторами ухудшения качества вод Новодевичьих прудов является их бытовое загрязнение и эвтрофирование. Процессы естественного самоочищения вод не справляются с потоком поступающих в водоем загрязнителей. Анализ литературы по исследуемой проблеме показывает, что оптимальным вариантом инженерно-экологического решения являются следующие мероприятия:

1. Создание циркуляционных систем для очистки водоемов от избыточного органического вещества и интенсификации процессов самоочищения путем их аэрации. Основными причинами, обусловливающими низкую очистительную способность малых водоемов, является недостаточная или отсутствующая проточность (водооборот) при низком содержании растворенного кислорода в воде. В полной мере воздействие этих факторов проявляется и в Новодевичьих прудах. Если учитывать достаточно большой размер прудов, то очевидно, что для этой цели применимы только устройства, способные периодически или постоянно прокачивать основной объем воды. Как показывает анализ проектных разработок в этой области и опыт эксплуатации различных устройств по мелиорации водной среды, предъявляемым требованиям удовлетворяет система замкнутого насосного водооборота с вихревыми аэраторами, разработанная Волшаник и др. [6].  Для инженерно-экологического обустройства Новодевичьих прудов представляется целесообразным использование нескольких таких систем, обслуживающих отдельные части акватории;

2. Проведение мероприятий по деэвтрофированию вод. Увеличение скорости минерализации фосфор- и азотсодержащей органики может усилить процесс эвтрофирования. Поэтому организация циркуляционных систем должна быть дополнена биомелиоративными мероприятиями по деэвтрофированию вод. В данном случае для изъятия из воды избыточного азота и фосфора следует предусмотреть в районе водосброса из системы циркуляции небольшой участок, на котором может быть спроектирован так называемый «биофильтр» (биоплато) из искусственных посадок прочно прикрепляющейся растительности (например, тростника южного).

                                                 

                                                         Литература

1.                 Boyden S., Millar S., O’Nell B. The ecology of a city and its people. Canberra: Australian National University Press. 1981.

2.      Pitt A. Water quality management of Beijing in China // Tsinghua Sci. and Technol. 2000. V.5 N3. P.298-303.

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

4.      Охрана природы. Гидросфера. Сборник государственный стандартов. М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. 115 с.

5.  Суздалева А.А., Горюнова С.В. Возможные пути решения экологических проблем городских малых рек. // Сб. науч. трудов «Актуальные проблемы экологии и природопользования». Вып.5-6. «Системная экология». М.: РУДН, 2004. С.79-82.

 6.   Волшаник В.В., Зуйков А.Л., Карелин В.Я., Орехов Г.В. Вихревые аэраторы – принцип действия и конструкции // Труды МГСУ, 2001. С.95-101.