Спасем Балтийское море
Кислородные инфузии спасут море между Данией и Россией. Но это неправильный подход, комментирует геолог Даниэль Конли из Лундского университета в Швеции. От таких планов следует отказаться.
В Балтийском море простирается самая большая рукотворная мертвая зона из всех морей: область, в которой проявляются все признаки чрезмерного удобрения и нехватки кислорода. Сточные воды очистных сооружений, сельского хозяйства и промышленности смыли в Балтийское море около 20 миллионов тонн соединений азота и два миллиона тонн фосфатов за последние 50 лет, тем самым подпитывая цветение водорослей.
Летом цианобактерии покрывают некоторые пляжи зеленой слизью. Когда эти массы водорослей умирают, они опускаются на дно моря и разлагаются, почти полностью истощая кислород, присутствующий в воде. Ни один высший организм не может существовать в бескислородной глубокой воде, а среда обитания таких рыб, как треска, значительно сокращается. За последнее десятилетие в среднем 60 000 квадратных километров Балтийского моря были настолько истощены кислородом, что местные экосистемы умирали.
Чтобы исправить это, в прошлом предлагались крупномасштабные геотехнические вмешательства. Такие радикальные методы лечения обещают впечатляюще улучшить качество воды за короткое время. Это делает их популярными как среди СМИ, так и среди политиков. Но они также представляют опасность для экосистем. Но прежде всего мы рискуем быть разуверенными в уже вступившем в силу плане действий, с помощью которого мы хотим сократить приток питательных веществ в Балтийское море. Компьютерные модели предсказывают, что одного этого подхода будет достаточно, чтобы устранить крупномасштабное истощение кислорода.
Задушенное море
Проблема этих обедненных кислородом зон обостряется во всем мире, и глобальное потепление, вероятно, усугубит проблему: более высокие температуры ускоряют разложение водорослей и снижают скорость растворения атмосферного кислорода в морской воде. Низкий уровень кислорода убивает морские организмы на дне и влияет на круговорот питательных веществ в экосистеме: в условиях гипоксии фосфорсодержащие гидроксиды железа растворяются в отложениях и мигрируют в морскую воду, еще больше увеличивая содержание фосфатов. В то же время это условие угнетает денитрифицирующие бактерии на дне, что увеличивает концентрацию азота. В итоге вы получаете избыток фосфатов, которые питают азотфиксирующие цианобактерии и цветение водорослей. Они отмирают, разлагаются и приводят к нарастающей нехватке кислорода - замкнутый круг.
Одной из предлагаемых контрмер является использование насосов для циркуляции воды. Но это представляет собой серьезную проблему: по всему Балтийскому морю необходимо установить не менее 100 насосов, чтобы перекачивать богатую кислородом воду с глубины около 50 метров на глубину 125 метров. И работать им пришлось бы несколько десятков лет - при общей стоимости проекта не менее 200 млн евро.
Это связано с огромными объемами: по оценкам, потребуется от двух до шести миллионов тонн кислорода, чтобы поддерживать содержание кислорода в глубоководных слоях Балтийского моря на уровне около двух миллиграммов на литр - нижний предел, позволяющий избежать гипоксии. Теоретически возобновляемые источники энергии, такие как ветряные турбины, могут питать насосы в море. Но в то же время менее соленая поверхностная вода также будет транспортироваться на глубину, что может нарушить естественный круговорот воды и, следовательно, репродуктивный успех некоторых видов рыб.
Горячая вода
В 2009 году правительство Швеции потратило около трех миллионов евро на изучение этого варианта насоса. Недавно опубликованные отчеты об этом экспериментальном исследовании показывают, что эксперименты действительно увеличили содержание кислорода. Однако положительный эффект был частично нивелирован повышением температуры воды. Подводимое тепло стимулировало обмен веществ и, следовательно, дыхание почвенных организмов. В испытательном районе у берегов Финляндии глубинная вода местами прогрелась до восьми градусов по Цельсию. Это также увеличило содержание аммония, который также может стимулировать рост вредных видов водорослей.
В другом эксперименте в глубоком фьорде к западу от Швеции откачка нарушила стратификацию участков разной солености. Это изменило циркуляцию воды и режим течения. Кроме того, эти проекты до сих пор оценивались в основном сторонниками геоинженерии; поэтому их необходимо срочно подвергнуть независимой экспертизе.
Еще одно техническое вмешательство в настоящее время опробуется в небольшом масштабе у побережья Швеции, на архипелаге недалеко от Стокгольма: химические вещества предназначены для связывания фосфатов в отложениях. Используются хлориды полиалюминия, которые уже используются на очистных сооружениях и для очистки питьевой воды. Первый пилотный проект был успешно реализован в течение нескольких месяцев в 2011 году. Исследовательская группа получила разрешение на расширение тестов.
До сих пор этот метод в основном применялся на небольших внутренних озерах, потому что химикаты довольно дороги. Мало что известно о том, эффективны ли они также в соленой воде, как долго фосфат, связанный с алюминием, остается в отложениях и как их использование влияет на кислотность воды. При крупномасштабном развертывании необходимо будет учитывать «Конвенцию о предотвращении загрязнения моря в результате удаления отходов и других причин» 1972 года (Лондонская конвенция). Например, этот свод законов также запрещает попытки связывания углекислого газа в океанах с помощью железа.
Быстрое дыхание любого вида глубоководной воды Балтийского моря также увеличивает риск того, что море столкнется с другой токсичной проблемой. Вода, богатая кислородом, привлекает виды животных, таких как некоторые черви, которые могут интенсивно рыться под землей и выделять токсичные соединения, такие как ПХБ или ДДТ из прежних времен, которые в настоящее время все еще относительно «безопасны» в отложениях Балтийского моря. Тщательный анализ рисков по этой проблеме еще не завершен.
Тем не менее, геотехнические проекты продвигаются вперед. Например, базирующаяся в Осло компания Inocean объявила, что в демонстрационных целях построит насосную станцию с приводом от ветряных турбин в южной части Балтийского моря. Этот проект, возглавляемый шведским океанографом Андерсом Стигебрандтом из Гетеборгского университета, получил поддержку в размере 288 000 евро от Шведского управления по морским и водным ресурсам. Стигебрандт подчеркивает, что перед началом проекта будут проведены полные экологические исследования.
Лучшее решение
Было бы дешевле и лучше, если бы корень проблемы был решен напрямую: чрезмерное потребление питательных веществ. В последние годы девять стран, граничащих с Балтийским морем, усердно работали над сокращением использования удобрений. В результате приток как азота, так и фосфатов сократился с момента своего пика в 1980-х годах - в основном потому, что муниципальные и промышленные сточные воды теперь очищаются более эффективно, а промышленность в целом производит меньше сточных вод.
В результате приток фосфатов сократился на 30 тысяч тонн (снижение на 40 процентов), а азота - на 400 тысяч тонн (снижение на 30 процентов). Амбициозный План действий по Балтийскому морю (ПДБМ), подписанный жителями в 2007 году, предусматривает, что к 2016 году оба загрязнителя должны быть сокращены еще на 42 процента (фосфат) и 18 процентов (азот). Основная цель - достичь «хорошего экологического состояния» экосистемы к 2021 году.
Это то, что необходимо сделать для улучшения качества воды и здоровья экосистемы! Несмотря на нынешние усилия, по предыдущим замерам можно определить лишь незначительные изменения в лучшую сторону, а также постоянно расширяются мертвые зоны. Однако со временем ПДБМ должен принести плоды, как показывают модели: если потребление питательных веществ продолжит снижаться, как и планировалось, гипоксические области также могут сократиться. Для Балтийского моря жизненно важно, чтобы это произошло.
Балтийское море находится на пути к восстановлению, хотя и медленно. Но было бы обидно, если бы громкие крупномасштабные проекты привлекли необходимое внимание или даже финансовые ресурсы от ПДБМ - что, безусловно, может произойти. Шведское морское управление уже объявило, что его поддержка проекта по откачиванию воды в южной части Балтийского моря может помочь стране достичь целей ПДБМ. Креативность и технологии важны для правильного сочетания мер. Но они должны стремиться сократить количество удобрений, попадающих с суши в океан, а не поддерживать дорогостоящие и потенциально вредные инженерные решения.