Даунвеллинг поможет очистить водоемы

Может ли закачка богатых кислородом поверхностных вод в глубины озер, дельт рек и прибрежных океанских вод помочь нейтрализовать образование так называемых мертвых зон? В своей новой работе ученые Дэвид Коуик (David Koweek) и Кен Калдейра (Ken Caldeira) из Carnegie’s Department of Global Ecology (Стэнфордский университет, штат Калифорния, США), опубликованной в журнале Science of the Total Environment, приходят к выводу, что такое возможно, хотя и указывают на необходимость дальнейших исследований для более четкого понимания всех возможных побочных эффектов.

Известно, что вымывание в водоемы сельскохозяйственных удобрений и других биогенных элементов человеческой деятельности приводит к образованию такого опасного феномена, как эвтрофикация. Последняя характеризуется буйным цветением водорослей, в результате чего в водоеме образуется гипоксия, что приводит к вымиранию придонной флоры и фауны (отсюда и название мертвые зоны).

Усилия по борьбе с гипоксией водоемов часто сосредоточены на сокращении вымываемых в грунтовые воды агрохимикатов, однако это весьма длительный процесс, включающий в себя изменение методов ведения сельского хозяйства, модернизацию водоочистных станций и введение ограничений на использование химических удобрений.

Предлагаемое исследователями решение основывается на даунвеллинге (downwelling) — закачке насыщенных кислородом поверхностных вод на глубину в мертвых зонах. Предполагается, что такой процесс создаст вертикальное смешивание вод и распределение кислорода, что в свою очередь помешает образованию долговременных условий кислородного голодания. Для проверки своей теории ученые сравнили эффективность даунвеллинга с двумя наиболее распространенными сегодня методами борьбы с образованием мертвых зон — накачке кислорода со дна и разбрызгиванием фонтанной воды по поверхности водоема. Результаты тестов показали, что эффективность даунвеллинга в 3-100 раз выше кислородной накачки и от 10 тыс. до 1 млн. раз эффективней фонтанов.

Проведенный после этого полевой эксперимент на данбе в округе Сан-Матео (штат Калифорния) показал, что даунвеллинг увеличивает насыщенность воды кислородом в непосредственной близости от помп на 10-30%, что достаточно для нейтрализации эффекта гипоксии для многих водных обитателей. Тем не менее картина омрачается тем, что такая эффективность достигается лишь на расстоянии нескольких метров от накачивающих воду помп, что означает необходимость создания целой сети последних для существенного прогресса в борьбе с мертвыми зонами. По мнению авторов, использование даунвеллинга может иметь смысл на долговременных и крупных мертвых зонах, таких как те, что уже многие годы присутствуют в Чесапикском и Мексиканском заливах.

Согласно предварительным оценкам стоимость организации даунвеллинга на этих мертвых зонах будет стоить от 4 до 47 млн. долл. для Чесапикского залива и от 26 до 263 млн. долл. для Мексиканского залива. Несмотря на всю дороговизну подобного решения, оно все равно заметно дешевле по сравнению со стоимостью модернизации водоочистительных станций и внедрению программ по сокращению используемых в полях удобрений. Таким образом технология даунвеллинга вполне может использоваться наряду с реализацией долгосрочных планов по снижению загрязнения окружающей среды биогенными веществами.