Как спасти океаны от загрязнений: 6 простых способов, доступных каждому
Что происходит с океаном
В 2018 году в журнале Current Biology был опубликован отчет о загрязнении мирового океана. Его создатели утверждают, что лишь 13% морских экосистем остаются нетронутыми, остальные страдают от деятельности человека и погибают. «Мы были поражены, как мало дикой природы осталось в океане», — говорит в интервью The Guardian Кендалл Джонс, сотрудник Квинслендского университета и австралийского Общества охраны дикой природы. Сотрудники Всемирного фонда дикой природы также утверждают, что люди нанесли огромный вред морям и последствия их деятельности только растут. Чрезмерное рыболовство, повышение уровня моря из-за изменения климата и загрязнение пластиком достигли глобальных масштабов, и хотя эти проблемы в некоторых странах пытаются решить на государственном уровне, но многое зависит от человека. Итак, вот что можно сделать.
Отказаться от пластика
Сейчас о пластике говорят больше, чем когда-либо — люди поняли, какой серьезный ущерб он наносит планете. «Пластик, который копится на пляжах и в океанах, приводит к глобальному кризису», — заявляют ученые из Центра биологического разнообразия. Они утверждают, что к 2050 году мусора станет больше, чем сейчас рыбы. Ежегодно тысячи морских черепах, птиц, дельфинов и китов гибнут, когда запутываются в пластиковых отходах или проглатывают их. Для полного разложения пакета требуется около тысячи лет, поэтому сейчас в природе существует каждый кусочек пластика, произведенный на Земле когда-либо.
Дизайнеры и художники создают из мусора мебель, одежду и обувь, предметы интерьера и произведения искусства. Но при этом каждый из нас может отказаться от пластика, заменив его экологичными альтернативами.
Сохранять чистоту пляжей
Многие солнцезащитные кремы, большая часть которых остается в воде во время купания, содержат октиноксат и оксибензон. Эти вещества могут стать причиной отравления рыб и гибели кораллов. Лучший способ исключить химическое воздействие — выбирать максимально натуральные косметические средства.
Вторая причина загрязнения пляжей — мусор, который оставляют отдыхающие. Даже разлагаемые пищевые отходы губительны для экосистем океана, а окурки, одноразовая посуда и упаковки наносят природе непоправимый вред. «Берите на пляж мусорные мешки и не оставляйте ничего, кроме своих следов», — призывают экологи. Популярная инициатива Take 3 For The Sea побуждает забирать с собой чужой мусор, помимо собственного. Уже сейчас это движение помогает избавить пляжи 129 стран мира от миллионов лишних вещей.
Сократить потребление рыбы
Неконтролируемый рыбный промысел считается самой большой угрозой для океана. Почти все рыболовные компании в мире грешат чрезмерной добычей, но отследить ее очень сложно. Миллиарды рыб и животных ежегодно умирают, случайно попадая в сети с основной массой видов, которую ловят для продажи. Эксперты прогнозируют, что к 2048 году в мировом океане не останется рыбы, потому что запросы поставщиков на морепродукты в 2-3 раза выше возможностей планеты.
Фермы не решают проблему: для выращивания 1 кг лосося требуется более 2 кг выловленной рыбы. Кроме того, содержание рыбы в искусственных условиях провоцирует распространение болезней внутри вида, что влечет использование антибиотиков. По данным Huffington Post, более 80% антибиотиков в США используются в мясной и рыбной промышленности, при этом искусственно выращенный лосось по сравнению со скотом получает больше лекарств на килограмм веса.
Поддержать этичных производителей
Законы экономики таковы, что спрос рождает предложение, а определенный процент выручки в зависимости от объемов продаж идет на расширение производства. Если покупатели поддерживают экологичный бизнес, то дают предпринимателям возможность создавать нужные вещи, которые не вредят природе. Людям следует отказаться от эксплуатирующих природу предметов, которые нельзя считать вещами первой необходимости. Вместо жемчужных и коралловых украшений, аксессуаров из панциря черепахи и костей морских животных можно отдать предпочтение концептуальным вещам, созданным в поддержку океанов. Например, на Бали производятся браслеты из переработанных материалов. На один аксессуар уходит почти полкило мусора, собранного с пляжей.
Выбрать экологичные чистящие средства
Вещества, содержащиеся в агрессивных составах для уборки, в итоге попадают в канализацию. Их невозможно полностью устранить с помощью очистных фильтров, и в результате круговорота воды в природе часть химических соединений рано или поздно попадет в океан. «Неважно, как далеко от побережья вы живете», — пишет The Ocean Portal. Неочищенные сточные воды, мусор, удобрения, пестициды, промышленные химикаты, пластмасса — большинство загрязняющих веществ на суше в конечном итоге попадают в океан, причем иногда они намеренно туда выбрасываются.
Для минимизации вреда стоит выбирать органические чистящие средства с нетоксичными ингредиентами. Кроме того, некоторую бытовую химию можно заменить продуктами, например содой, цитрусовыми и кетчупом. Такая мера не только внесет вклад в сохранение океана, но и будет безопасна для соседей.
Сократить углеродный след
Глобальное потепление напрямую связано с выбросом парниковых газов: повышаются уровень моря и кислотность воды, погибают кораллы. В океане содержится в 50 раз больше углекислого газа, чем в атмосфере, поэтому поддержание его уровня важно для всего живого. Чтобы уменьшить производство газов, можно реже садиться за руль личного автомобиля, выбирать органические продукты, сажать деревья и экономить электричество. Еще один эффективный способ снизить углеродный след — уменьшить потребление мяса: животноводство генерирует больше всего парниковых газов.
Пути решения проблемы загрязнения воды
Каждый школьник знает о важности воды для человека. Потребление пресной воды в мире растет в геометрической прогрессии как из-за увеличения численности населения, так и из-за смены стандартов гигиенических нужд, роста промышленного производства, необходимости в орошении полей.
Проблема загрязнения водоемов особенно остро стоит в густонаселенных странах. В некоторых регионах планеты не хватает не только питьевой воды, в самых грязных реках она непригодна даже для бытовых нужд.
Экологические проблемы пресных вод
К пресным относят воды с минерализацией менее 0,1 промилле. Около 70% пресных вод залегает в полярных льдах и горных ледниках. Льды менее подвержены влиянию деятельности человека из-за удаленности от густонаселенных районов.
В многовековых залежах льда есть слои, загрязненные пеплом вулканов и сильных пожаров. В остальном глубоко залегающие части ледников чистые. Ученые работают над проектами по доставке айсбергов к засушливым берегам Африки, но пока вода из ледников получается слишком дорогой.
До 30% пресной воды содержится в подземных источниках. Большая часть подземных источников труднодоступны. В районах с высокой плотностью населения грунтовые воды загрязнены стоками, удобрениями с полей.
Глубокие водоносные горизонты и подземные источники слабозаселенных местностей остаются относительно чистыми. Вода, залегающая в толще верхнего слоя земной коры в любом состоянии, относится к полезным ископаемым.
Пресные озера и реки содержат всего 0,3% запасов пресной воды. Но именно их больше всего использует человек для питья и хозяйственной деятельности, в них живут пресноводные растения и животные. Озера и реки более прочих видов пресных водоемов подвержены загрязнению. В то же время, ухудшение качества воды в открытых водоемах в первую очередь влияет на человека.
Основные источники загрязнения водоемов и подземных источников:
Экологические проблемы, связанные с загрязнением воды:
Пути решения проблемы загрязнения воды
Основной источник загрязнения вод – деятельность человека. Пути решения проблемы лежат в области очистки стоков, недопущения попадания загрязняющих веществ в водоемы и грунт. Чтобы полностью решить проблему загрязнения водных объектов, нужно применять комплексный подход.
Играет роль и работа над сокращениями вредных выбросов в атмосферу, и личная культура водопользования. Поскольку проблема глобальная, необходимы совместные усилия всех стран.
Загрязнение воды в России относится к экологическим преступлениям, влечет ответственность от административной до уголовной.
Очистка промышленных и бытовых сточных вод
Загрязненные стоки промышленных предприятий попадают в реки. В водоемы ведут канализационные коллекторы. Не везде применяют полноценную очистку сточных вод. Органические остатки менее опасны для природы, чем химические вещества. Но биологические сбросы представляют опасность для городов, расположенных ниже по течению реки.
Во избежание загрязнения водоемов стоками разрабатывают и внедряют новые технологии очистки. Очистные сооружения называют «станции аэрации», хотя аэрация на них – далеко не единственный процесс.
Этапы очищения стоков:
Обеззараживание природных вод с помощью химических реактивов
Популярный способ уничтожить нежелательные микроорганизмы – добавление в воду реагентов-окислителей. С этой целью часто применяются хлор, диоксид хлора, озон, гипохлорит натрия. Недостаточное количество реагента не окажет желаемого эффекта, а избыточное навредит здоровью.
Некоторые из обеззараживающих веществ уменьшают содержание солей металлов: окислитель реагирует с примесями, вследствие чего они выпадают в осадок в виде хлопьев. Точно рассчитанное количество реактивов убивает даже те бактерии, которые попадают в воду после обеззараживания.
Откачка загрязненных вод в специальные резервуары
Для откачки сильнозагрязненной воды применяют поверхностные и глубинные дренажные насосы. Откачивают жидкость в таких случаях:
Опасные жидкости, которые невозможно очистить, хранят в резервуарах. К таким жидкостям относится вода, загрязненная радиоактивными элементами. Железобетонные и металлические резервуары расположены на поверхности, под землей или заглублены. Они имеют сложную систему защиты от протечек и повреждений при землетрясениях.
Использование в производстве технологий оборотного водоснабжения, не требующего дополнительного водозабора и стока вод
Химическая, металлургическая, нефтеперерабатывающая отрасли используют от 90 до 98% оборотной воды. Электростанции, автомойки, пищевые комбинаты тоже очищают и используют воду повторно.
Если воду используют как охладитель, ей достаточно дать остыть в выделенном резервуаре. Жидкость после мытья деталей, автомобилей, продуктовых полуфабрикатов нуждается в многоступенчатой очистке. Технологии очищения зависят от вида загрязнений. Обычно обработка включает такие этапы:
Применение технологий оборотного водоснабжения многократно уменьшает количество вредных выбросов, снижает фактическое водопотребление, на производствах сокращает потери компонентов сырья. В процессе очистки из загрязненной жидкости извлекают ценные вещества, попавшие в воду в процессе производства.
Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки
Очистка сточных вод предприятий: методы и оценка эффективности
Сброс сточных вод: залповый, на рельеф, в канализацию
Что относится к сооружениям механической и биологической очистки сточных вод?
Методы очистки сточных вод: механические, химические, биологические
Производственные сточные воды: ПДК, состав и способы утилизации
Экологические проблемы озера Байкал
Аэробная и анаэробная биологическая очистка сточных вод
Основные источники загрязнения воды
Методы обеззараживания и очистки сточных вод
Бытовые сточные воды: как образуются, состав, очистка
Флотационная очистка сточных вод: виды и установки
Да уж, проблема с загрязнением воды и правда серьезная. Я вот в прошлом году на свой пляж пришел и был в шоке. Бутылок плавает в водоеме больше, чем рыбы. А самое ведь главное, что виноваты в этом не предприятия, а самые обычные посетители. Мол, ну кину я бутылку, от одной же ничего не будет. Если так каждый будет думать – то скоро и купаться летом будет негде. Самый лучший вариант решения проблемы, как по мне – это просто сменить собственное отношение к природе.
Перепечатка материалов разрешена только с указанием первоисточника
Как предотвратить загрязнение водоемов?
Источники, последствия и пути решения проблемы загрязнения водоемов
Независимо от того, что понимают под загрязнением водоемов, полностью исключить сплошное загрязнение водоемов невозможно. Необходимо принять меры для предотвращения этого процесса. В сфере охраны водных ресурсов чрезвычайно важным аспектом является разработка планов, которые охватывают все вопросы процессов очистки сточных вод (требования пользователей, выбор лучшего метода и технологии очистки). Обязательны долгосрочные способы использования водных ресурсов стран с учетом экономических потребностей.
Основные источники загрязнения водоемов
Основные источники загрязнения водоемов:
Химический состав воды определяется: природным фактором (разложение веществ, содержащихся в почве и горных породах, развитие и гибель водных организмов), антропогенный. Наиболее частым антропогенным загрязнителями поверхностных вод являются:
Загрязнение очень вредно для поверхностных вод, для которых характерен небольшой сток и стоячие воды. Большой недостаток антропогенных загрязнителей заключается в том, что они токсичны для многих водных организмов. Преломляющие соединения – это стойкие загрязнители в водной среде. Они с большим трудом подвергаются химическим и биохимическим процессам. Наибольшее количество загрязняющих веществ попадает в воду со сточными водами.
Другие важные источники загрязнения включают:
Основные причины загрязнения водоемов антропогенного характера. Отходы жизнедеятельности и промышленности попадают в водоемы вместе со сточными водами, осадками и т.п. В них попадают биогенные элементы, в том числе и с содержанием азота и фосфора. Впоследствии качество воды ухудшается. Такое явление называется эвтрофикацией.
Способы предотвращения загрязнения воды
Чтобы остановить эвтрофикацию озер, необходимо:
Подземные воды, как резервуары со слабозагрязненной водой, нуждаются в исключительной защите. В них нельзя вводить сточные воды, даже обработанные, чтобы поддерживать их в хорошем состоянии. Например, свалки, мусорные полигоны, в особенности те, где хранятся опасные отходы, должны быть правильно расположены и грамотно эксплуатироваться, чтобы токсичные вещества не попадали в грунтовые воды.
Защита больших водоемов (морей и океанов)
Чрезвычайно важно поддерживать биологический баланс морских экосистем. Большие водоемы, поверхность которых в 3 раза превышает площадь поверхности суши, подвержены риску загрязнения из атмосферы, сточных вод, рек, морских катастроф (танкеры, нефтяные вышки). Некоторые токсичные вещества могут передаваться с живыми организмами. Поддержание чистоты крупных водоемов (морей и океанов) имеет глобальное значение.
Подписаны многочисленные конвенции и соглашения, чтобы гарантировать чистоту морей и океанов, а именно:
Во всем мире заключаются международные соглашения об охране определенных видов рыб и ограничении уловов. Установлены квоты на вылов. Это позволяет контролировать и сохранять биологическое разнообразие, своевременно выявлять угрозы и эффективно их устранять.
Методы очистки сточных вод
Сточные воды, сбрасываемые в реки, подлежат очистке. Есть четыре стадии очистки:
Охрана водоемов от загрязнения
Самый эффективный способ защитить поверхностные воды от загрязнения – использовать очистные сооружения для очистки сточных вод. Максимальный уровень загрязнения сточных вод, сбрасываемых в землю и воду после очистки, определяется международными и национальными законами. Их требованиям нужно следовать. Многие промышленные предприятия сбрасывают сточные воды, не соблюдая требования. В таких случаях, если инспекция выявляет нарушения, налагаются денежные штрафы.
Состояние воды можно значительно улучшить, используя более совершенные и современные технологии, снижающие количество загрязняющих веществ в сбрасываемых сточных водах (это так называемые малоотходные и безотходные технологии). Желательно также сократить использование пестицидов и заменить их менее вредными, токсичными и более легко разлагаемыми. На плохое состояние воды также влияют: процессы производства биоразлагаемых поверхностно-активных веществ и сброс нагретой воды в водоемы.
Загрязнение можно предотвратить путем надлежащего размещения и использования отходов. Это снижает негативное влияние, предупреждает негативные последствия загрязнения водоемов.
От Ганга до Волги: как спасти реки от загрязнения?
Мы уже описывали путь, который преодолевает речная вода на пути в наши стаканы, превращаясь из приготовленного природой «биохимического супа» в важнейший напиток человечества. Однако чтобы и в будущем сохранить пресноводные ресурсы, нам нужно бережно относиться к той воде, которую сам человек превращает в «суп», прежде чем вернуть её в реки после использования в быту, промышленности и сельском хозяйстве. Рассказываем, почему это важно, что́ загрязняет реки и какие новые технологии помогают их очистить и сохранить.
Цель № 6: Почему нам важно сохранить воду
В 2015 году 193 государства-члена ООН поставили перед собой 17 целей устойчивого развития, которые нужно достичь до 2030 года, чтобы «улучшить благосостояние и защитить нашу планету». Круг задач широкий — от ликвидации нищеты до мира во всем мире. Не первой, но и отнюдь не 17-й целью признали «обеспечение доступа к безопасным водным ресурсам и санитарии для всех» (цель № 6). Почему человечество озаботилось этим?
По данным ООН, более 40% населения планеты страдает от нехватки воды. Около 1,8 млрд человек используют источники питьевой воды, заражённые фекальными бактериями. Причина тому — активное загрязнение водоёмов, потому что 80% жидких отходов сбрасываются без какой-либо очистки. Последствия исчисляются миллионами смертей ежегодно и процентами ВВП огромных континентов типа Африки и населённых стран, таких как Индия. Как это происходит?
Грязная диффузия: что и как портит реки
Самые распространённые типы загрязнения — химическое и бактериальное. Химическое происходит через диффузию — взаимное проникновение молекул одного вещества в другое с последующим выравниванием его концентрации по всем объёму. Бактериальное же предполагает попадание в экосистему реки не свойственных ей микроорганизмов либо аномальное размножение имеющихся.
Практически все виды человеческой деятельности так или иначе вредят бассейнам рек. Бытовые сточные воды, производство, загрязнённые атмосферные осадки, сельское хозяйство, судоходство, энергетика. Какие загрязнители в этом участвуют?
Нефть и нефтепродукты. Хотя в основном нефть транспортируют морем, реки также нередко подвергаются нефтяному загрязнению. При розливе этого жидкого ископаемого сначала образуются так называемые слики — пятна на водной поверхности. Для этого много нефти не нужно — одна тонна может загрязнить 12 кв. км акватории. Затем часть выброса испаряется (примерно 30%), а другая вымывается (ещё 30%). Оставшуюся массу называют «шоколадным муссом» — это стойкая эмульсия повышенной вязкости, в которой гибнет всё живое.
Радиация. Заражение рек радионуклидами чаще всего происходит из-за стока промышленных вод соответствующих производств. К примеру, в России уже более полувека постоянному радиоактивному заражению подвергается река Теча в Челябинской области. Производственное объединение «Маяк» даже построило в бассейне этой реки каскад искусственных водоёмов, где отстаивается вода с радиоактивными выбросами. Изотопы радиоактивных элементов накапливаются в грунте, растениях и живых организмах, вызывая лучевую болезнь.
С 1949 года в реку Теча регулярно происходил сброс ядерных отходов. Источник: Ecodefense/Heinrich Boell Stiftung Russia/Slapovskaya/Nikulina
Детергенты или, говоря проще, — моющие вещества. Они очень токсичны и устойчивы к биологическому разложению. Иногда детергенты образуют на поверхности рек слой пены до 1 м в ширину. Моющие средства наиболее опасны для молодой рыбы и водорослей.
Тяжёлые металлы. Ртуть, свинец, цинк, хром, олово и другие металлы этой группы попадают в речные воды также чаще всего с промышленных производств. Тяжёлые металлы и их соединения накапливаются в организме речных животных, вызывая болезни.
Тепловое загрязнение. Реке может вредить чистая, но нагретая вода. Чаще всего её источники — тепловые и атомные электростанции. Тёплая вода усиливает испарение, увеличивает минерализацию, способствует интенсивному росту водной растительности и микроорганизмов, распространению патогенов и вирусов.
Стоки животноводства. Из-за экономической выгоды чаще всего животноводческие комплексы располагают недалеко от рек и озёр. Ежесуточно на крупной ферме образуются 1 тонна навозной жижи. Попадание в воду такой смеси приводит к распространению патогенов и паразитов.
Балластные воды судов. Для сохранения устойчивости речные суда и суда класса река-море забирают из реки или моря воду, а затем сбрасывают этот балласт вместе с накопившейся грязью, в том числе и нефтепродуктами.
Лесосплав. Сплав древесины по рекам засоряет воду корой и другими фрагментами деревьев. Они разлагаются, поглощают кислород и выделяют фенольные вредные вещества. Помимо этого, часто вырубаются кустарники, мешающие сплаву, что приводит к эрозии и заиливанию русла рек.
Бороться с этими и другими загрязнителями, а также улучшать экологию рек помогает экономия, внедрение менее вредных веществ в производство, умный гидромониторинг, микробы и даже скорлупа грецкого ореха.
Ореховая скорлупа и бактерии-нефтееды: как чистят сточные воды на Московском НПЗ
Прежде всего сохранять речную и пресную воду помогает её экономия. Ни одно производство без воды не обходится, поэтому важно, во-первых, применять уже изъятые у природы ресурсы вторично, и, во-вторых, возвращать их обратно в нормальном состоянии.
Хорошо это получилось у Московского НПЗ, на котором в 2017 году был внедрён комплекс «Биосфера». Новая система очистки позволила в 2,5 раза сократить потребление речной воды и в 3 раза снизила объем сточных вод с нефтеперерабатывающего гиганта. Как?
«Биосфера» состоит из двух блоков очистки — физико-химического и биологического. В первом блоке сточные воды НПЗ сначала попадают в сектор предварительной очистки, где удаляются механические примеси. Затем вода проходит сепараторы, флотаторы — специальные резервуары, в которых к воде добавляют вещества, способствующие всплытию грязи и примесей, — и фильтры с ореховой скорлупой, хорошо абсорбирующей нерастворимые вещества. Отсюда вода попадает в блок дополнительной очистки, оборудованный десятью фильтрами с активированным углём.
Чем больше ступеней очистки, тем лучше, но, увы, дороже результат. Источник: YouTube-канал «Газпром-нефть»
Затем водный поток чистят ветром, точнее методом напорной флотации, при котором на водяную смесь направляется мощный поток воздуха. Он создаёт воздушные пузыри, которые, поднимаясь на поверхность, подхватывают примеси и нефтепродукты. Отсюда вода перетекает в центральную часть системы — мембранный биореактор, удаляющий органику, а также азот и фосфор. Здесь сточные воды смешиваются с илом, который предварительно был населён специальными бактериями, способными поглощать остатки нефтепродуктов. Чтобы избавиться от самого ила, вода проходит через мембраны с шириной пор тоньше человеческого волоса. Теперь жидкость готова к обратному осмосу — поток проходит через мембрану, состоящую из ячеек размером с молекулу H2O.
В результате получается на 99,9% чистая вода, которую не стыдно не только вернуть в бассейн Москвы-реки, но даже пить. Хотя есть одно «но»: это дорого.
Генерируй & Очищай: как улучшить экономику очистки
Очистка воды — это всегда поиск баланса между качеством результата и его ценой. Системы, подобные «Биосфере» Московского НПЗ, стоят недёшево: в проект вложено 9 млрд рублей. Более того, сам процесс очистки энергозатратный. И если у нефтяников и денег, и электричества много, то у других потребителей речных вод — а это в основном аграрии, пищепром, бумажное производство, муниципальные власти — дела с этим обстоят иначе. И тут обширные знания о том, как превратить сточные воды в сырье для самостоятельной выработки электроэнергии, есть у Toshiba.
Сгенерированный реактором биогаз при этом можно использовать как источник электричества, тепла или (в будущем) биотоплива для заправки автомобилей или генераторов.
Базовая система метанового брожения. В зависимости от характера сточных вод БПК может быть снижено на 80-95%, а ХПК — на 60-80%. Источник: Toshiba
Система адаптируется практически под любые стандарты допустимой биологической загрязнённости реки, которые могут отличаться в разных странах. Для этого достаточно увеличивать или уменьшать число ступеней очистки, а точнее — количество метановых резервуаров.
Двухступенчатая система метанового брожения способна очищать воду с биохимическим потреблением кислорода до 15 000 мг/л при допустимой обычно норме не более 600 мг/л. Источник: Toshiba
В мире уже есть примеры очистных сооружений, которые не просто снизили потребление, а стали полностью энергонезависимыми за счёт преобразования биогазов в электричество. В 2015 году завод по переработке сточных вод, обслуживающий 114 тыс. потребителей в городах Грэшам, Фэйрвью и Вуд-Вилладж (шт. Орегон, США), стал вырабатывать больше электричества, чем было необходимо для собственных нужд. Местные власти довольны: ежегодно они экономят 500 тыс. долларов на электроэнергии.
Однако очистка рек в развивающихся странах проходит не так гладко, как в развитых. Здесь это проблема стоит острее, но ресурсов для её решения – меньше.
Тяжёлый случай: как интернет вещей помогает чистить Ганг
На берегах реки Ганг живут 600 млн индийцев, и несмотря на то, что этот народ создал одну из древнейших мировых цивилизаций, важнейшая река Индии сегодня не в лучшем состоянии. Ежедневно в главную водную артерию Индостана сбрасывается 1 млн килолитров загрязнённых вод. Причём этот сброс происходит неконтролируемо и практически без каких-либо попыток снизить вред. Более того, даже если задействовать все имеющиеся очистные мощности, только 1/3 всех стоков будут дезактивированы.
Проблема Индии ещё и в том, каки́м образом грязь попадает в Ганг. Здесь не существует системы организованного сброса сточных вод в реку, то есть и отходы производства, и городская канализация, и технические воды для нужд сельских жителей образуют единый поток, практически бесконтрольно попадающий в Ганг. Именно поэтому компании Toshiba построила целую систему из очистных фабрик, которые контролируют и очищают стоки вдоль берегов Ганга.
Очистные сооружение, установленные в районе города Аллахабад (шт. Уттар-Прадеш) в районе слияния рек Ганг и Ямуна. Источник: Toshiba
На сегодняшний день Toshiba создала вдоль берегов Ганга сеть очистных сооружений общей протяжённостью 110 км. Чтобы связать воедино все узловые элементы этой системы и снизить стоимость её использования, все эти мощности оснащены IoT-датчиками. Это позволяет управлять всей сетью удалённо в режиме реального времени, сокращая тем самым расходы на персонал и управления на каждой из фабрик очистки. И всё-таки, хотя эффективность мер по очистке воды растёт, темпы загрязнения будут повышаться вслед за ростом экономики. Поэтому важно не только эффективно чистить, но и меньше загрязнять реки.
«Умный» фермер: как инфракрасные датчики уменьшают сток удобрений в реки
Один из главных загрязнителей рек — сельское хозяйство. Причём речь идёт не только о биологическом, но и химическом загрязнении, ведь все химудобрения рано или поздно смываются с полей или попадают через грунтовые воды в реки. Особенно вредны азотные удобрения, которые поглощаются растениями не полностью. Остатки либо испаряются, либо попадают в близлежащие реки и озера, вызывая в них эвтрофикацию — чрезмерное насыщение биогенными элементами, которые способствуют росту микроорганизмов и растений. При этом сколько нужно азотных удобрений растению никогда точно не известно — фермеры руководствуются принятыми нормативами.
Чтобы решить эту проблему в американском штате Небраска в 2015 году стартовал проект SENSE (Sensors for Efficient Nitrogen Use and Stewardship of the Environment), который предполагал проведение замеров реального уровня азота, накапливающегося в растениях, с целью контроля расхода азотных удобрений. В эксперименте участвовали фермеры долины главной реки штата Небраска Платт — притока Миссури, долго страдавшего от естественного смыва азотных удобрений с полей агрохозяйств. По их полям начали ездить «глазастые тракторы».
Большинство принявших участие фермерских хозяйств не только снизили выброс лишних азотных удобрений, но и повысили урожайность. Источник: YouTube-канал Nebraska Extension On-Farm Research Network
Они оснащены датчиками, направленными на пологи растений и излучающими видимый и инфракрасный свет в ближнем радиусе. Фотоприёмники устройств фиксируют отражённый сигнал от растений. В зависимости от его интенсивности подсчитывается их индекс здоровья, на основе которого строится расчёт необходимых объёмов азотных удобрений. За три года проекта SENSE использование азотных удобрений в хозяйства долины реки Платт сократилось на 15%.
Итак, приняв меры охраны рек, нам нужно замерить результат усилий, и разовые исследования в этом плане неэффективны, ведь река — быстро меняющаяся экосистема — это как фотографировать бегуна, пытаясь запечатлеть всю гонку. Поэтому экономониторинг реки строится на показателях, поступающих онлайн.
Как организован экомониторинг рек?
Для наблюдения за рекой используются разные устройства. В основном применяют водомерные колодцы и многопараметровые зонды.
Водомерный колодец — это резервуар, вкопанный недалеко от берега и соединённый с рекой двумя каналами, обеспечивающими приток и отток воды. Главным образом такие устройства измеряют подводное давление. Более сложный механизм — многопараметровый прибор для определения качества воды. Он представляет собой трубу-зонд, которая погружается в воду у берега параллельно углублению речного дна. Труба оснащена различными датчиками, которые анализируют скорость речного потока, температуру и другие параметры на разной глубине.
Собранные в зонде показатели передаются по проводам в размещённый на берегу передатчик, который транслирует их через беспроводную сеть в базу данных. Источник: Fondriest Environmental, Inc.
Общая черта этих устройств — береговое базирование. Между тем, для анализа состояния больших рек важно знать, что происходит далеко от побережья.
Национальный исследовательский и образовательный центр Великие реки США (National Great Rivers Research and Education Center, NGRREC) создал систему экологического наблюдения за бассейнами крупнейших рек (Great Rivers Ecological Observation Network, GREON). Она представляет собой сеть плавучих платформ для мониторинга качества воды в реальном времени в бассейне рек Миссисипи, Миссури, Огайо и Арканзас. Каждый блок оснащён сенсорами для измерения качества воды, температуры, удельной электропроводности, растворенного кислорода, мутности, водорослей, растворенной органики, нитратов и ортофосфатов.
Данные, полученные GREON, можно изучить онлайн в виртуальной базе данных, куда стекаются все снятые параметры экологического состояния рек.
Финальный аккорд: как репатриировать светлячков
Суммируя вышесказанное: чтобы сохранить реки, нужно научиться не загрязнять их, очищать водный поток, экономить энергию, мониторить результаты. Но и этого недостаточно. Далеко не все экосистемы восстанавливаются самостоятельно. Иногда природе нужно помогать.
Пример с родины Toshiba. В префектуре Оита на острове Кюсю протекают множество рек и ручьёв, при этом регион активно застраивается промышленными предприятиями, среди которых и завод полупроводников, изготавливающий продукцию для Toshiba, на реке Китанохана. Среди местных жителей она славилась как место обитания большого количества светлячков. Но в 2010 году они пропали. Совместно со службой экологического контроля Toshiba местные энтузиасты и приглашенные эксперты установили: виной всему стоки в реку. Тогда совместными усилиями была реализована программа по возвращению светлячков в Китанохану. Для этого пришлось изучить рацион питания насекомых, подходящий температурный режим, а также выявить вещества, попадание которых в реку повредило среде обитания. Благодаря принятым усилиям через пять лет светлячки вернулись.
Один из репатриантов на реке Китанохану. Источник: Toshiba
Этот и другой описанный выше опыт может использовать и Россия, перед которой также стоит масштабная природоохранная задача — спасти Волгу. На берегах главной водной артерии России живут 2/3 населения и расположено 2/3 промышленных предприятий страны. Однако на некоторых хозяйственных участках до 90% загрязнений имеют неточечный характер, то есть поступают, условно говоря, не из сливной трубы завода, а из естественных каналов (смыв дождевых вод, подземные реки и т.п.). Кстати, с Доном ситуация не лучше.
В 2018 году российские власти приняли программу «Оздоровление Волги» в рамках национального проекта «Экология». До 2025 года планируется снизить объем загрязнённых стоков на 67%, увеличить мощность очистных сооружение в два раза, а также реконструировать 89 объектов водопропускных сооружений. На эти цели выделят 205 млрд рублей. Сумеет ли Россия достичь Цель № 6 в отдельно взятой стране — покажет будущее.
