– Kodėl kalbant apie ežerų vandens kokybę išskirtinis dėmesys skiriamas būtent fosforo junginiams?
– Fosforas, kartu su deguonimi, anglimi, azotu, vandeniliu, siera bei mikroelementais, įeina į kiekvienos organinės medžiagos sudėtį. Tam, kad galėtų susidaryti organinė medžiaga (pvz., fitoplanktono biomasė), turi būti reikiamas kiekis visų reikalingų elementų. Jei kažkurio iš šių elementų trūksta – biomasės susidaro mažiau arba ji visai negali susidaryti.
Kaip ir daugelyje sausumos ekosistemų, vandens telkiniuose augalams prieinamų mineralinių fosforo junginių yra santykinai labai maža dalis (tuo tarpu neriboti deguonies, vandenilio, azoto resursai yra ore ir tam tikros organizmų grupės geba jį įsisavinti), todėl vandens ekosistemoje sumažinus fosforo kiekį, galima kontroliuoti augalijos (fitoplanktono bei makrofitų) produktyvumą.
Fosforo kiekį ežero ekosistemoje galima sumažinti keliais būdais: užkertant kelią fosforo junginiais turtingų nuotekų bei paviršiaus nuoplovų patekimui į ežerą (vandenvalos įrenginiai, ekologinis ūkininkavimas, vandens telkinių apsauginių juostų priežiūra ir pan.) bei mažinant ežero ekosistemoje jau esančio fosforo junginių kiekį (fosforo junginiais turtingo organinio dumblo pašalinimas, augalų šienavimas ir utilizavimas už ežero pritakos baseino ribų, cheminis fosforo surišimas vandens masėje bei dugno nuosėdose, biomanipuliacija ir kt.).
Sumažinus fosforo mineralinių junginių kiekį vandens masėje, tai pirmiausiai pajunta greičiausiai besidauginantys organizmai – fitoplanktono dumbliai ir melsvabakterės (tie patys, kurie stipriai eutrofikuotuose ežeruose vasarą bei rudens pradžioje sukelia vandens žydėjimą). Esant mažesniam fitoplanktono kiekiui, vandens masėje sumažėja skendinčių medžiagų kiekis, o sumažėjęs skendinčio detrito (žuvusių dumblių) kiekis lemia sumažėjusį biocheminį deguonies suvartojimą (BDS) ir padidėjusią deguonies koncentraciją vandens masėje bei priedugnėje, padidėja vandens skaidrumas, susidaro sąlygos augti povandeniniams augalams, juose suklesti dugno gyvūnija, kuri savo ruožtu yra daugumos žuvų mitybinė bazė.
– Kokia yra gera bei bloga ežerų būklė?
– Kaip įvairūs žmonės serga skirtingomis ligomis, taip kiekvienas probleminis ežeras turi savas priežastis, dėl kurių jis neatitinka geros būklės kriterijų. Bendru vardu tai vadinama ežerų eutrofikacija, kuri akivaizdžiausiai pasireiškia fitoplanktono biomasės padidėjimu, vandens skaidrumo sumažėjimu, vandens makrofitinės augalijos suklestėjimu priekrantėje ir nykimu gelmėje, paspartėjusiu dumblo kaupimusi ir vandens gylio mažėjimu, vandenyje ištirpusio deguonies kiekio sumažėjimu ir biogeninių (maisto) medžiagų kiekio padidėjimu vandens masėje, o ypač priedugnėje.
Stipriai eutrofikuotuose ežeruose galimi žieminiai (ar net vasariniai) žuvų dusimai, todėl eutrofikacija smarkiai pakeičia ne tik ežero vaizdą, bet ir jame gyvenančių augalų bei gyvūnų rūšinę sudėtį – sumažėjus rūšių įvairovei, ežere įsigali ir didžiausią biomasę pasiekia keleto dažniausių, plačiausios ekologinės amplitudės („neužmušamų“) rūšių augalų (pvz., nendrė – švendras – lūgnė – nertis – plunksnalapė – elodėja) bei žuvų (pvz., kuoja – karosas – ešerys; dūstančiuose ežeruose – saulažuvė) bendrijos.
Tuo tarpu geros būklės ežeras yra pakankamai gilus, neuždumblėjęs, žmogaus veiklos pačiame ežere ar prietakos baseine menkai paliestas, žemomis biogeninių ir organinių medžiagų koncentracijomis, santykinai dideliu vandens skaidrumu, pakankamai turtinga biologine įvairove ir santykinai nedidele atskirų indikatorinių rūšių biomase pasižymintis mezotrofinis ežeras. Kitaip tariant, neeutrofikuotas ar mažai eutrofikuotas ežeras.
– Kaip galima pagerinti ežerų būklę?
– Sukurta daug ežerų būklės gerinimo priemonių, tačiau pačios pigiausios, efektyviausios ir mažiausią neigiamą įtaką ežero ekosistemai turinčios priemonės vykdomos ne pačiame ežere, o jo pritakos baseine (pvz., buitinių nuotekų valymas, pelkių ir miškų išsaugojimas arba atkūrimas, ekologinis ar ekstensyvus ūkininkavimas ežero baseine, racionalaus dydžio vandens telkinių apsauginių juostų išskyrimas ir pastovi priežiūra, pakrantės makrofitų (pvz., nendrių, švendrų) šienavimas ir jų biomasės išvežimas už ežero tiesioginės pritakos baseino ribų). Tačiau Lietuvoje yra ežerų, kuriuose prisikaupusių problemų vien šiomis priemonėmis neišspręsime. Tuomet reikia imtis ežero restauravimo priemonių – vandens masės ar/ir priedugnės aeracijos, augalų sodinimo arba kontrolės, hidrobiontų bendrijų biomanipuliacijos (kai kurių rūšių išnaikinimo ar jų kiekio sumažinimo ir reikiamų rūšių introdukavimo arba pagausinimo), o ekstremaliais atvejais – ir dugne susikaupusio dumblo (arba sapropelis) valymo ar ežero būklės pagerinimo cheminėmis medžiagomis.
– Kuo skiriasi vandens telkinių valymas žemsiurbėmis ir būklės gerinimas chemiškai surišant fosforą? Ar šie metodai gali pakeisti vienas kitą?
– Tai yra visiškai skirtingi metodai, skirti skirtingoms vandens telkinio problemoms spręsti. Valant ežerus, iš jų yra pašalinamas dumblas, padidinamas vandens gylis, sunaikinama dalis vandens augalijos, pasikeičia dugno buveinės.
Tokią technologiją reikia taikyti seklių, stipriai uždumblėjusių ežerų, kuriuose vandens gylis siekia 1-2 metrus ar dar mažiau, o dugne slūgsančio dumblo sluoksnis užpildo likusią ežero duburio dalį, restauracijai.
Šiuo būdu neišsprendžiamos ežero vandens kokybės ar ekosistemos būklės problemos – Lietuvoje turime keletą prieš 30-40 metų išvalytų ežerų (Druskonis (Druskininkų m.), Mergelių akelių, valdikio ežerai (Varėnos r.) ir kt.) tačiau jų ekosistemos būklė iki šiol yra bloga: nepaisant solidžiai padidėjusio gylio, šiuos ežerus ir šiandien kamuoja vandens „žydėjimai“, žieminis žuvų dusimas, dėl blogos vandens kokybės ežerai nepritaikomi rekreacijai. Dalį šių problemų lemia ne kas kitas, o didelis fosforo junginių kiekis vis dar cirkuliuojantis ežero ekosistemos biotiniuose cikluose.
Ar šių ežerų restauracija nepavyko? Tikriausiai ne. Tiesiog ji nebuvo užbaigta. Kadangi eutrofikacija yra labai kompleksinis reiškinys, turintis daugybę priežasčių ir pasireiškiantis įvairiomis ekosistemos disbalanso problemomis, ežero restauracija taip pat turi būti kompleksinė, apimanti ne tik Lietuvoje iki šiol panacėja laikomą dumblo pašalinimą, bet ir kitus vandens telkinių būklės gerinimo būdus. Galima išvesti analogiją su žmogaus gydymu: kai ligos neįmanoma išgydyti tabletėmis ir tepalais, gali tekti atlikti operaciją, o kad po operacijos neįsimestų uždegimas, ligoniui skiriamos tabletės.
Fosforo surišimas koaguliantais (geležies chloridu, polialiuminio chloridu, polialiuminio sulfatu ir pan.) ežeruose naudojamas tais atvejais, kai kitais būdais neįmanoma suvaldyti fosforo junginių migracijos iš dugno nuosėdų į vandens masę. Yra trys pagrindinės fosforo surišimas koaguliantais technologijos:
Fosforo surišimas vandens masėje, kai iki reikiamos koncentracijos labai stipriai praskiestas polialiuminio druskos tirpalas išpurškiamas vandens paviršiuje „sniego“ dribsnių pavidalu grimzta į dugną pakeliui į stabilius kompleksus surišdamas vandenyje esantį mineralinį fosforą bei nusodindamas dalį fitoplanktono dumblių ir vandens masėje skendinčio detrito.
Fosforo surišimas dugno nuosėdose ir priedugniniame vandens sluoksnyje, iš purkštukų sudarytomis „akėčiomis“ braukiant dumblo paviršių ir reikiamos koncentracijos polialiuminio chlorido tirpalą paskleidžiant ir mineralinius fosforo junginius surišant 20-30 cm storio paviršiniame dumblo sluoksnyje. (Beje, šį metodą sukūrė ir užpatentavo švedų įmonė „Vattenresurs“. Gal šioje vietoje bandoma iškasti korupcijos šaknį?)
Dugno užklojimas 3-5 cm storio polialiuminio chlorido dribsnių sluoksniu. Šis metodas dažniau taikomas ne paprastam fosforo surišimui, o siekiant sunkiaisiais metalais ar kitokiais pavojingais teršalais užterštą dumblą atskirti nuo vandens masės.
Kai kuriais atvejais ežerų restauravimui taikomi šių metodų deriniai, pvz., pirmiausiai apdorojamas dumblas, o vėliau vykdomas fosforo surišimas vandens masėje.
JAV, Švedijoje, Danijoje, Vokietijoje Jungtinėje karalystėje nuo 1973 metų įvykdyti ir šiuo metu vykdomi vandens telkinių būklės gerinimo panaudojant polialiuminio chloridą ir kitokius koaguliantus projektai parodė, kad surišus neorganinius fosforo junginius, vandens telkiniuose per keletą savaičių ženkliai sumažėja fitoplanktono kiekis, padidėja vandens skaidrumas, po keleto mėnesių vandens masėje ir svarbiausia – priedugnėje ženkliai padaugėja deguonies, tai padidina dugno florai bei faunai gyventi tinkamų dugno buveinių įvairovę, ežero ekosistema per keletą metų iš hipertrofinės virsta mezotrofine, t.y. geros būklės ekosistema.
– Ar saugu ežeruose naudoti koaguliantus, pvz., polialiuminio chloridą? Ar jis nenuodingas žmogui, žuvims; ar fosforą suriša patikimai ir ilgam?
– Koaguliantai, tame tarpe ir polialiuminio chloridas į ežerus atkeliavo iš vandenviečių ir nuotekų valyklų, kur yra nuo seno naudojamas skendinčių dalelių nusodinimui. Ar kaskart atsukę čiaupą nusigąstame dėl to, kad iš jo bėgantis vanduo buvo apdorotas koaguliantais, greičiausiai to pačiu polialiuminio chloridu? Gal šio cheminio junginio pavadinimas grėsmingesnis nei pats junginys?
Iš tiesų, visų koaguliantų saugos duomenų lapuose nurodoma, kad jie yra rūgštūs, ėsdinantys ir pavojingi vandens organizmams, tačiau apdorojimo metu naudojami reagentai būna labai stipriai atskiedžiami iki trečdalio ar net šeštadalio reikiamos dozės (fosforo surišimas vykdomas keliais etapais), į vandenį ar dumblą išpurkštas polialiuminio chloridas akimirksniu sureaguoja su fosforo junginiais ir „užrakina“ fosforą komplekse, kuria yra pakankamai inertiškas ir nepavojingas nei vandens organizmams, nei žmogui.
Fosforo junginių surišimui ežeruose koaguliantus pradėta naudoti praeito amžiaus VIII dešimtmetyje taigi turime daugiau kaip 40-ties metų patirtį. Jei ji būtų labai nesėkminga, ši technologija seniai ilsėtųsi pageltusiuose chemijos, ekologijos ir aplinkos inžinerijos vadovėlių puslapiuose, kaip DDT naudojimas žemės ūkyje.
Tuo tarpu ežerų būklės gerinimas fosforo junginius surišant polialiuminio chloridu ir šiandien vykdomas aukščiausiais Pasaulyje aplinkosaugos standartais garsėjančioje Švedijoje ir kitose Skandinavijos šalyse, polialiuminio chloridu apdorojamas ne tik ežerų, bet ir ramesnių Baltijos jūros įlankų dumblas Švedijos bei Danijos priekrantės zonose (2011-2013 m. atlikti projektai visiškai stabilizavo fosforo išsiplovimą iš dugno nuosėdų).
Apie paties aliuminio, polialiuminio chlorido ar šios druskos kompleksų su fosforo junginiais toksinį, mutageninį ar kitokį poveikį organizmams, gamtinėms sąlygomis naudojant fosforui surišti reikiamą koncentraciją, kol kas neteko. Jei kas nors turi tokios informacijos, būtų labai miela jei pasidalintų.
Žinant, kad aliuminis yra vienas iš labiausiai paplitusių žemės plutos elementų (trečias po deguonies ir silicio, sudaro 7,9% žemės plutos jos masės), didelė dalis aliuminio įeina į molio sudėtį, šis metalas neatrodo labai gąsdinantis.
Nežiūrint to, kaip ir su kiekviena chemine medžiaga, su polialiuminio chloridu reikia elgtis atsargiai ir protingai. Prieš šio ar kitokių koaguliantų naudojimą būtina detaliai ištyrinėti ežero ekosistemą, atlikus detalius dumble esančio fosforo formų tyrimus įsitikinti, kad ežero ekosistemos perteklinį produktyvumą lemia būtent iš dugno nuosėdų atsipalaiduojantis judrusis fosforas, kurį galima surišti polialiuminio druskomis.
Detalūs tyrimai leidžia tiksliai apskaičiuoti saugią, tačiau efektyvią koagulianto dozę. Taip pat būtina įvertinti galimą tokio restauravimo metodo poveikį kitiems ekosistemos komponentams, atlikti kitus reikiamus tyrimus ir įstatymų numatytas dokumentacijos parengimo bei derinimo procedūras.
Nustatyta, kad polialiuminio chloridų kompleksų su fosforo junginiais stabilumas priklauso nuo terpės rūgštingumo (pH). Kompleksai išlieka stabilūs kai pH yra didesnis nei 5,5 ir mažesnis nei 9. Skandinavijos šalyse, kur dauguma ežerų telkšo ant uolinio grunto, dėl rūgščių lietų ir ežerus supančių spygliuočių miškų, dalis ežerų užrūgštėja, todėl skandinavams labai aktualus kompleksų stabilumas rūgščioje terpėje. Tuo tarpu Lietuvoje absoliuti dauguma ežerų telkšo molingo grunto guoliuose, yra pakankamai karbonatingi, taigi nuo užrūgštėjimo juos saugo pati motulė Gamta.
– Teko girdėti, kad dėl ežero apdorojimo polialiuminio chloridu reikia išgaudyti visas planktonėdes ir dugną ruasiančias žuvis. Ar tai tiesa ir ar žuvų išgaudymas nepakenks ežero ekosistemai?
– Karpinės žuvys, kurios rausia dugną ir maitinasi ten surandamais bentoso organizmais, skatina fosforo atsipalaidavimą iš dugno nuosėdų, taigi net ir nesiruošiant ežero būklės gerinti fosforo surišimo metodu, šių žuvų kiekį ekosistemoje reiktų reguliuoti. Per didelis planktonėdžių žuvų kiekis taip pat nepagerina ežero būklės. Priešingai, nei išgirdę žodį „planktonėdės“ mano daugelis žmonių, šios žuvys minta ne vandens žydėjimą sukeliančiais dumbliais – FITOplanktonu, o planktoniniais vandens bestuburiais – ZOOplanktonu.
Savo ruoštu zooplanktonas minta fitoplanktonu, taigi zooplanktonu mintančios planktonėdės žuvys sudaro galimybes nekontroliuojamai daugintis fitoplanktonui, nuo ko neretai „sužydi“ vandens telkiniai. Tuo tarpu ežerai, kuriuose gyvena didelis plėšriųjų žuvų kiekis, paprastai būna geresnės būklės, geresnė ir jų vandens kokybė.
Taigi, norint pagerinti vandens telkinių būklę, reikia kontroliuoti tiek dugną rausiančių, tiek ir planktonėdžių žuvų kiekį ir subalansuoti ežero ichtiocenozę. Ne paslaptis, kad absoliučioje daugumoje mūsų ežerų yra selektyviai išgaudytos plėšriosios žuvys, todėl atliekant biomanipuliaciją didžiąją daugumą karpinių žuvų galima išgaudyti, o ežerą, priklausomai nuo jame nusistovėjusių hidrocheminių sąlygų ir esamų buveinių, pagal ichtiologų rekomendacijas įžuvinti plėšriosiomis žuvimis.
Karpinių žuvų visiškas išgaudymas būtinas tada, kai sunkiaisiais metalais ar kitomis pavojingomis medžiagomis užterštą ežero dumblą norima atriboti nuo vandens masės 3-5 cm storio koagulianto dribsnių barjeru. Jei koaguliantas įterpiamas į dugno nuosėdas ar vykdomas fosforo surišimas vandens masėje, nedidelė dalis karpinių žuvų ežere gali pasilikti.
– Ar visiems Lietuvos ežerams tinkamas šis būdas?
– Šis būdas tinkamas tik tiems ežerams, kuriuose vyksta neorganinių fosforo junginių atsipalaidavimas iš dugno nuosėdų, o fosforo junginių prietaka iš baseino jau yra sustabdyta. Nors specialūs visų ežerų tyrimai nėra atlikti, manau, kad fosforo surišimas galėtų pagerinti 10-15% Lietuvos ežerų būklę.
