Что нужно делать для сохранения чистоты водоемов
Очистка водоемов – отличный способ снижения вреда для экосистемы
Природные водоемы являются неотъемлемой составляющей ландшафта. Они играют важнейшую роль для окружающей среды. Но при загрязнении реки, озера и пруды доставляют немало хлопот. Чтобы поддерживать их хорошее состояние, необходимо обеспечить регулярный уход.
Зачем нужно регулярно очищать водоемы
Современные водоемы подвергаются загрязнению природного и искусственного характера. К первому относится попадание листьев, веток, пуха, ко второму – выбрасывание человеком полиэтиленовых пакетов, разнообразных бутылок, окурков, сливание нечистот и продуктов отходов производств. В результате озера и реки, ручьи и пруды превращаются в грязные большие лужи, имеющие неприятный запах, цвет и представляющие опасность для экосистемы. Их очистка преследует различные цели. Это снижение увеличение уровня кислорода в воде, борьба с распространением одноклеточных водорослей, устранение цветения, помутнения, улучшение степени проникновения солнечных лучей и т. д. Профессиональные мероприятия по уходу за водоемами позволяют также вернуть им привлекательный внешний вид.
Распространенные способы очистки водоемов
Сегодня осуществляется профессиональная очистка прудов специализированными предприятиями. К числу таковых относится компания «Регион», оказывающая качественные услуги по демократичным ценам. Существует несколько способов данных работ – это:
Одним из самых эффективных способов является применение земснаряда. Благодаря ему можно без вреда для окружающего пространства устранять многочисленные водоросли, заросли камыша, донные отложения и гниль. Посредством специального оборудования специалисты размывают дно, производят выкачку загрязнений.
Суть биологической очистки заключается в восстановлении сбалансированного состава объекта. Здесь применяются специальные средства, активизирующие развитие полезных микроорганизмов, процессы самоочищения. В результате происходит уравновешивание уровня кислотности, удаляются органические отложения, уничтожаются одноклеточные водоросли. Главное преимущество метода – абсолютная безопасность. Химическая очистка осуществляется на основании применения особых препаратов, содержащих в составе химические вещества. Ее принцип действия аналогичен предыдущему способу. Но эффективность в данном случае выше.
Применение ультрафиолетовых фильтров – инновационный способ очистки водоемов. Этот метод способствует удалению бактерий и вирусов, простейших водорослей. Благодаря ему уничтожаются ДНК микроорганизмов.
Спасение глубин: 10 простых способов сохранить воду
В сентябре традиционно отмечается День охраны воды и водных ресурсов. С каждым годом ситуация с Мировым океаном ухудшается, вода становится все грязнее и такими неутешительными темпами вскоре вообще будет непригодна для питья. Экологи как могут борятся с этой проблемой, а мы с вами можем им помочь. А как именно – расскажем в нашем материале.
Во время чистки зубов или мытья посуды огромное количество воды уходит просто в пустую. Из-за этого не только тратится ценный ресурс, но и вся хлорированная вода отправляется в канализацию, где повторно не очищается.
Эксперты подсчитали, что если закрывать кран, когда его использование не нужно, то экономится 10 тысяч литров воды в год! Поэтому заведите привычку не держать бесконечный поток воды из крана, когда он вам не нужен.
2. Устраните протечки труб
Бывает такая ситуация, что кран закрыт, но из него все равно падают капли. Или кнопка смыва в унитазе плохо работает, и вода бесперерывно стекает вниз. Здесь происходит ровно то же самое, что и в случае нераскрытого крана. Поэтому лучше решать эту проблему незамедлительно.
Если вы владеете навыками сантехника, не откладывая почините трубы самостоятельно, либо вызовите специалиста. Эта практика не только поможет вам сэкономить воду, но и уберечь себя от случайного потопа в квартире из-за прорванной трубы.
3. Замачивайте овощи и посуду перед мытьем
Конечно, если вы готовите порцию салата на одного, либо собираетесь помыть одну тарелку после ужина, к такому методу прибегать не стоит. Наоборот, в таком случае потратится даже больше воды. Но если вы убираетесь после застолья или планируете большую готовку, помните про этот способ.
Да, во время процесса потратится больше времени, чем обычно, но это поможет не только сохранить природу, но и очистить посуду и овощи лучше. Гораздо проще отмыть тарелку от жира или гречки, когда та отлипла, чем отдирать ее железной губкой.
4. Замените душ на ванну
Десятиминутный душ занимает 100-120 литров воды, а ванна – 140-250 литров. Согласитесь, разница внушительная. Поэтому во время планировки ванны экологичнее будет поставить душевую кабину.
Конечно, понежиться в ванне раз в месяц вам никто не запретит, просто не делайте это слишком часто. Ежедневную пенную ванну после работы можно заменить на быстрый душ, а в оставшееся время сделать маску для лица и полежать в постели под расслабляющую музыку.
Логично, скажете вы. Но речь идет о том мусоре, который утилизируется в туалете: бумага, средства гигиены, другой мелкий сор. В офисах и кафе в кабинках вешают специальные объявления, где просят не бросать такие вещи в унитаз, однако дома мало кто делает тоже самое.
Дело в том, что мусор часто становится причиной засоров и протечек труб. Кроме этого, предметы иногда смываются не с первого раза, и приходится нажимать на кнопку дважды. От этого тратится лишняя вода, поэтому лучше обзавестить дополнительным мусорным ведром.
6. Выбирайте экологическую бытовую химию
С растущей тенденцией охраны природы многие компании переходят на экологические материалы. Так как бытовая химия является настоящей проблемой загрязнения воды, стоит выбирать средства, сделанные из органических материалов. Они помечены специальным знаком, чтобы вы смогли их сразу узнать.
7. Размораживайте продукты не под струей горячей воды
Вы забыли достать из морозилки мясо накануне готовки, что делать? Первая мысль самая очевидная: залить его горячей водой. Однако, в большинстве случаев он неэффективен. Продукт разморозится неполностью и внутри останется замерзшим. Не говоря уже о том, что вы потратите лишние кубометры воды.
В микроволновых печах существует специальный режим разморозки. Поставьте замерзший кусок на три минуты – и готово! Но если вдруг получилось так, что микроволновки рядом нет, можете разморозить продукт на плите, подогревая его медленном огне.
8. Загружайте стиральную и посудомоечную машины на полную
Как в случае с отмачиванием, пользоваться водопотребляющими приборами стоит только, когда они будут заполнены на максимум. Небольшое количество посуды можно помыть руками, а грязную одежду сложить в бак для белья, пока не соберется нужное количество.
Кстати, это правило работает и в случае чайника. Лучше не заполнять его и фильтр для воды на полную, если вы собираетесь выпить всего одну кружку кофе. К тому же, долго застаивающаяся вода вредна для здоровья, поэтому чтобы не выливать ее, наливайте ровно столько, сколько вам нужно.
9. Используйте вещи повторно
Не секрет, что для производства предметов быта тратится множество непроизводных ресурсов. И самый разумный способ сохранить их, следовать правилам переработки и повторного использования. Сортируйте мусор, пользуйтесь многоразовой посудой (термокружки, контейнеры) и заменяйте пакеты эко-сумками.
10. Очищайте берега водоемов
Около 80% мусора, оставленного на берегах рек и озер, попадает в воду, что грозит не только повышению загрязнения, но и вымиранию водных обитателей. Чтобы избежать этого, отдыхая вблизи водоемов не оставляйте “грязных” следов. Также, если вы видите чужой мусор, не ленитесь его убрать. Ведь эо наша вода и наша планета, а значит беречь ее мы должны все вместе.
Искусственный водоем: очищаем и поддерживаем чистоту
Искусственный водоем на участке должен быть ухожен. Прозрачная водная гладь пруда при неправильном или недостаточном техническом оснащении превратится в мутную буро-зеленую массу с неприятным запахом.
Если результат цветения водоема примерно одинаков, то причины ухудшения качества воды могут быть разными. Чаще всего пруд страдает от избытка минеральных солей, что приводит к бурному росту одноклеточных водорослей. Их неприхотливость к условиям обитания, быстрое размножение при незначительном повышении температуры делают водоем непригодным для жизни иных обитателей. Цветения пруда можно избежать, если поддерживать в нем биологическое равновесие. При этом условии другие водные растения создадут конкуренцию водорослям, и их рост замедлится.
Насыщение пруда кислородом важно для нормальной жизни в воде и около нее. Из-за его недостатка водоем перестает «дышать» и постепенно заболачивается. Лучше не допустить развития таких событий, чем лихорадочно пытаться спасти ситуацию.
Природные водоемы меньше страдают от цветения, поскольку вода в них циркулирует. Именно это условие – регулярный водообмен – необходимо для здоровья пруда. Доливать воду в него очень полезно, но лучше не использовать жесткую водопроводную воду, богатую к тому же питательными веществами, столь любимыми водорослями. Принесите несколько ведер из естественного водоема, желательно вместе с дафниями, жуками-плавунцами и другими насекомыми: они помогут в борьбе с цветением. Осенью также нужно позаботиться о чистоте водоема – убрать остатки растений и почистить дно.
Основной мерой по очистке пруда считают фильтрацию. К фильтрационному оборудованию относят насос, фильтр, УФ-стерилизатор и скиммер (устройство для сбора листвы и сора с поверхности). Для садовых водоемов больше подходят погружные насосы. Бесшумность и малое потребление энергии сочетаются с хорошей производительностью: они способны поднимать воду на высоту до 10 метров. Количество перекачиваемой воды может доходить до 30 тысяч литров в час. Производительность насоса обязана обеспечивать хорошую циркуляцию воды в системе. Весь объем воды в пруду должен проходить через фильтр за 1–2 часа. Общее правило: за час через систему фильтрации должна пройти минимум половина воды. Для больших водоемов (от 70 м³) количество отфильтрованной за час воды по отношению к ее объему может быть меньше.
Прудовые фильтры по устройству делятся на проточные и напорные. Проточные устанавливают выше уровня воды, поэтому внутри фильтра нет избыточного давления. Такие фильтры эффективны, но из-за больших размеров их сложно замаскировать. Напорные фильтры работают при избыточном давлении насоса. Сам фильтр может быть заглублен в землю или задекорирован.
Выбирая фильтр, ориентируйтесь на объем водоема, исчисляемый в кубометрах или литрах. Перемножьте для этого три средние величины: ширину, длину и глубину пруда. Напорные фильтры оптимальны для водоемов до 20 000 литров объема. В них используется трехступенчатая система фильтрации, куда входят биологическая, механическая и УФ-очистка. Это позволяет не только задерживать в фильтре механические примеси, вызывающие заболачивание пруда, но и обезвреживать микроскопические водоросли. Для лучшего насыщения воды кислородом можно использовать аэрационные насосы в фильтровальных системах либо устроить каскады и водопады.
Долговечность любой фильтровальной системы определяет правильный выбор насоса. Слишком большая производительность агрегата по сравнению с пропускной способностью фильтра станет причиной перелива фильтра и снижения качества фильтрации. Соответствие насоса техническим характеристикам фильтра, способность пропускать твердые частицы – залог долгой работы без поломок. Устанавливать насос нужно так, чтобы в пруду не появлялись зоны со стоячей водой.
Запуск фильтрационного оборудования проводят при температуре воды в пруду +12°С. Отключают систему в сентябре-октябре. Весь сезон фильтры работают лишь с небольшими перерывами на очистку. Длина и диаметр подводящих шлангов, количество соединений и ультрафиолетовый излучатель влияют на расход воды в фильтровальной системе. Слишком маленький размер шланга снизит производительность насоса. В жару чаще доливайте воду: из-за ее быстрого испарения работающий вхолостую насос перегорит. Настроив расход с помощью регуляторов скорости вращения или обычных вентилей, вы избежите перелива.
При очистке воды от опавшей листвы и сора привычный сачок заменит скиммер – прибор, всасывающий мусор с поверхности воды. Раз в месяц освобождайте пруд от донных отложений вручную или с помощью водного пылесоса. При появлении первых признаков цветения удаляйте из воды водоросли. В уходе помогут и специальные средства, направленные на биологическую борьбу с водорослями и цветением воды. С помощью подобных препаратов можно восстанавливать нормальный уровень кислотности воды, связывать вредный аммиак и соединения металлов, насыщать пруд кислородом, уничтожать водоросли (в том числе нитевидные). Некоторые средства для очистки содержат полезные бактерии, осветляют воду. При правильной дозировке и соблюдении инструкции по применению составы безвредны и для обитателей водоема, и для жителей сада: остатки препаратов разлагаются на воду и углекислый газ. После «курса лечения» следите за качеством воды и не допускайте повторного зацветания.
Водный ресурс
Большая часть земной поверхности покрыта водой. Весь водный массив планеты называется Мировым океаном. К естественным водоёмам могут относиться ручьи, реки, озёра, моря и океаны. Карьеры, водохранилища, пруды и бассейны являются искусственными водоёмами.
Издавна повелось так, что реки становились местами образования городов. Они, по аналогии с нашим организмом, его сосудами и кровью, представляют собой питающие каналы многих городов и стран мира, поддерживающие жизнедеятельность огромного количества людей. Моря кормят многие страны. Озёра являются источником огромного количества пресной воды. Всё это подтверждает то, что жизнь не может поддерживаться без воды. Однако в последние годы люди стали всё более пренебрежительно относиться к главному ресурсу природы, что привело к мощнейшему за последние годы загрязнению экосистемы.
Стоит помнить о том, что запасы воды на планете не безграничны. Где-то её достаточно, в других же местах ощущается её большой дефицит. Достаточно серьёзным фактом является то, что от заболеваний, вызванных употреблением непригодной воды, ежегодно умирают миллионы людей.
Загрязнение природных источников — это прежде всего снижение биосферных функций воды в них, т. е. ухудшение её состояния и пригодности к использованию. Причин загрязнений достаточно много. По происхождению различают два вида загрязнений:
Загрязняющие вещества, которые поступают в водоёмы, в зависимости от своего количества и химического состава, могут негативно влиять на них в разной степени тяжести:
Факторами, вызывающими загрязнение водной среды, могут быть:
Защита воды от загрязнения
На данный момент водные ресурсы больше всего страдают от такого топливного ресурса, как нефть. Будучи самым эффективным современным видом топлива, она также является главным загрязнителем водоёмов. Сегодня, скорее всего, обойтись без нефтепродуктов в промышленности и в быту невозможно, в связи с чем представители властных структур занимаются тем, чтобы сводить риски возникновений протечек и аварий при транспортировках опасных веществ к минимуму.
Заменить нефть без потерь эффективности и свернуть вредные производства сегодня не представляется возможным. Это одна из главных причин, по которой защита водных ресурсов от загрязнения включает широкий комплекс мер. Вот как охраняются водные ресурсы от загрязнения на данный момент:
Принятие законодательных мер
В России законодательно предусмотрена ответственность за ненадлежащее отношение к водным объектам. Административный кодекс предусматривает наказания в виде штрафов. Если такие меры наказания не оказывают нужного эффекта, к нарушителям применяются и наказания уголовного характера. В целях сбережения сохранности и безопасности оставшихся ресурсов, разработаны меры на законодательном уровне.
Основным законопроектом, регламентирующим состояние рек, озёр, морей, водохранилищ, является Водный Кодекс, в главе 6 которого говорится об ограничениях использования природных ресурсов, регламентируемых Санитарными Правилами и Нормами (СанПиН). Охраной поверхностных вод от загрязнения, в свою очередь, занимаются пользователи объектов — они снижают объём грязи в стоках.
Волонтёры из общественных организаций вносят свой вклад, проводя всевозможные акции, привлекающие внимание жителей к проблеме.
Правила и принципы
Человек не может прожить без жидкости и недели. Учитывая, что естественные запасы пригодных вод сокращаются, необходимо знать, какие меры нужно предпринимать, чтобы предотвратить загрязнение. К сожалению, один человек не может изменить всю картину. Чтобы уберечь такую хрупкую вещь, как экосистема, необходимо быть ответственным и соблюдать простейшие краткие правила:
Грамотный гражданин должен знать, как уберечь природные ресурсы своей страны. От сегодняшних действий людей, а особенно молодёжи, зависит, как будут жить потомки: смогут ли они спокойно пить воду, будут ли появляться новые опасные болезни. От этого будет зависеть вся биологическая жизнь на Земле.
Следы человеческой деятельности нарушают естественные законы природных экосистем. По этой причине вымирают целые виды животных и растений, и это меняет облик мира.
Общая задача: спасти воду — главное богатство человечества.
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.