Vides Vēstis
Viss atpūtai dabā
Dabas dati

Bioloģiski!
 

 

Paraugu ievākšana Cārmaņa ezerā.
 

Izdrukāt

Par šo rakstu nav saņemta neviena atsauksme
Apskatīt atsauksmes · Pievienot atsauksmi

Fosfors Latvijas ezeros – mīts vai realitāte?

B. Sc. Maruta Jankēvica,
LU Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultāte


Jau 15 gadus Latvijā nav veikti pētījumi par fosfora saturu un tā atrašanās formām ezeru nogulumos, tāpēc Latvijas Universitātes Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultātes vides pētnieki nolēma noskaidrot situāciju Latgales lašveidīgo zivju ezeros. No visiem 26 Latvijas prioritārajiem ezeriem, kam noteiktas augstākas ūdens kvalitātes prasības, pētījumam tika izvēlēti 18 ezeri Latgalē. 2010. un 2011. gadā tika veiktas gan ūdens ķīmiskā sastāva analīzes, gan noteiktas fosfora formas ezeru nogulumos, kā arī citi fosfora daudzumu ietekmējoši parametri, piemēram, organisko vielu daudzums. Vērtējot rezultātus, tika secināts, ka Latgales lašveidīgo zivju ezeros kopējais fosfors ir akumulējies nelielos daudzumos, salīdzinot ar citām valstīm, bet Rāznas ezera atsevišķās daļās, Dagdas un Stirnu ezerā fosfora koncentrācija ir augsta.



Galvenie fosfora avoti.

Gandrīz katram ķīmiskajam elementam uz Zemes ir sava nozīme dzīvības uzturēšanā, taču aptuveni 20 elementi veido lielāko daļu no dzīvības sistēmas, tāpēc tos sauc par biogēnajiem elementiem. Seši galvenie biogēnie elementi ir: ogleklis, ūdeņradis, skābeklis, slāpeklis, sērs un fosfors.

Ūdenstilpju eitrofikācijas jeb aizaugšanas veicināšanā visbiežāk vaino fosforu. Kaut arī pēdējo gadu desmitu laikā cilvēka negatīvā ietekme ir mazinājusies, tomēr būtisku kaitējumu var radīt arī tā sauktā fosfora iekšējā slodze ezeros, ko veido galvenokārt ezeru nogulumos akumulētais fosfors. Pētījumos Dānijā konstatēts, ka, samazinot cilvēka radīto piesārņojumu, ezeru aizaugšanas ātrums tik un tā nesamazinās, jo nogulumos jau agrāk ir uzkrāts liels biogēno elementu daudzums un tie viegli iesaistās barības ķēdē.

Fosfora savienojumi vidē var nokļūt gan dabisko, gan antropogēno jeb cilvēka izraisīto procesu rezultātā. Zemes garozā fosfors galvenokārt ir sastopams apatītu minerālu veidā, alumīnija un kalcija fosfāta veidā, kā arī saistīts ar dzelzs, mangāna un alumīnija oksīdiem vai hidroksīdiem. Dzīvajos organismos fosfors ir sastopams kā enerģijas nesējs, piemēram, adenozīntrifosfāta (ATF) veidā, kā arī sastopams DNS, un ūdens sateces baseinā tas var nokļūt šādu dabisko procesu rezultātā:

  • fosforu saturošu minerālu dēdēšana;
  • augšņu erozija;
  • atmosfēras nokrišņi – lietus ūdens – satur gan gaisa putekļos esošo fosforu, gan arī dzīvnieku un citus fosforu saturošus virszemes atkritumu produktus;
  • atmirušo organismu sadalīšanās un vielmaiņas produktu izdalīšanās;
  • atbrīvošanās no ezeru nogulumiem.

Ļoti nozīmīga ir tā fosfora daļa, kas iekļūst sateces baseinā cilvēka darbības dēļ. Viens no lielākajiem piesārņojuma avotiem ir minerālmēsli un organiskais mēslojums, ko lieto lauksaimniecībā, vircas notece no fermām un aplokiem. Parasti uz lauka uzkaisa vairāk slāpekļa un fosfora, nekā tiek aizvākts ar ražu. Pārējais uzkrājas augsnē vai arī ar lietus un palu ūdeņiem nonāk ezeros un upēs. Laikā no 1950. līdz 1995. gadam visā pasaulē izlietots 600 miljoni tonnu fosfora minerālmēslojuma veidā, bet tikai aptuveni 250 miljoni tonnu fosfora aizvākts no lauka ražas veidā.

Arī HELCOM ietvaros veiktais piesārņojošo vielu slodžu apkopojums liecina, ka galvenais fosfora avots ir notece no difūzajiem jeb izkliedētajiem piesārņojuma avotiem. Punktveida piesārņojumu veido galvenokārt komunālo un rūpniecības notekūdeņu novadīšana. Dabiskie fosfora avoti ir tikai 16% no kopējās fosfora slodzes. Daudzi pētījumi pierāda, ka arī zivsaimniecības rezultātā paaugstinās fosfora koncentrācija jūras un ezeru nogulumos.


Kopējā fosfora slodžu avoti Baltijas jūrā pēc 2006. gada datiem (HELCOM, 2011)

Jo seklāks ezers, jo pamatīgāka eitrofikācija

Gan dabisko, gan antropogēno procesu rezultātā radušos biogēno elementu pārvietošanos ezerā ietekmē dažādi faktori, piemēram, reducēšanās–oksidēšanās procesi, organisko vielu daudzums, vides reakcija (pH), kā arī sateces baseina lielums, tā ģeoķīmiskās īpašības un ezera morfometriskās īpašības (ezera platība, tilpums, dziļums). Organisko vielu daudzums veicina ezeru eitrofikāciju netieši, jo, tām noārdoties, atbrīvojas fosfora savienojumi, kas viegli iesaistās barības ķēdēs.

Fosfora apriti ezeros ietekmē tā dziļums, proti, dziļākos ezeros fosfora aprite ir lēnāka, jo vasarā ezeros notiek ūdens noslāņošanās. Saņemot saules enerģiju, uzsilst tikai ūdens augšējie slāņi, bet dziļākajos slāņos ūdens temperatūra ir zemāka. Tā kā šiem slāņiem ir dažādi blīvumi, ūdens masu sajaukšanās nenotiek un fosfora pieplūde ūdens augšējiem slāņiem ir ierobežota.

Jāatzīmē, ka dziļos, eitrofos ezeros vasarā piegrunts slānī bieži vien ir konstatējams izšķīdušā skābekļa trūkums. Tas ne vien apgrūtina zivju dzīvi, bet arī veicina nogulumos saistīta fosfora nonākšanu ūdens fāzē – fosfors ezeru nogulumos rada iekšējo slodzi, kas var paātrināt eitrofikācijas procesu. Taču ne visi fosfora savienojumi dabiskos apstākļos var kaitēt ezera ekosistēmai, tāpēc pēdējā laikā ārzemēs ļoti daudz tiek pētīts, tieši kādos savienojumos fosfors ir akumulējies nogulumos. Galvenais fosfora formu noteikšanas mērķis ir konstatēt, cik daudz no kopējā fosfora ir viegli pieejams ezeru ekosistēmas barības ķēdē. Īpaši nozīmīgi ir tie savienojumi, kas, mainoties vides apstākļiem, piemēram, pH, oksidēšanās–reducēšanās apstākļiem, var pāriet no nogulumiem ūdens fāzē.

Alumīnijs un kalcijs sasaista fosfātjonus

Fosfors gan ūdenī, gan nogulumos var atrasties organisku un neorganisku savienojumu veidā. Svarīgākā fosfora forma ir fosfātjoni. Ūdenī izšķīdušos fosfātjonus augstākie ūdensaugi un aļģes uzreiz var izmantot biomasas veidošanai. Fosforam vidē ir tendence saistīties ar dzelzs, mangāna un citu metālu oksīdiem vai hidroksīdiem. Ja ezera piegrunts slānī valda bezskābekļa apstākļi, tad, piemēram, nogulumos uzkrātajiem nešķīstošajiem trīsvērtīgā dzelzs savienojumiem reducējoties uz šķīstošajiem divvērtīgā dzelzs savienojumiem, fosfors nonāk ezera ūdenī un ir pieejams ūdensaugu attīstībai. Tātad arī ar dzelzs oksīdiem vai hidroksīdiem saistītā fosfora daudzums var būt potenciāls drauds ezeru ekosistēmai. Tajā pašā laikā, ja fosfors ir saistīts ar alumīnija vai citu metālu oksīdiem/hidroksīdiem, kas neiesaistās oksidēšanās–reducēšanās reakcijās, var pieņemt, ka šādi fosfora savienojumi ir stabili un augiem tikpat kā nav pieejami. Tāpat augiem nav pieejams ar karbonātiem saistītais fosfors. Vairākās ārvalstu zinātniskajās publikācijās ir aprakstīta pieredze, kā, stipri eitrofai ūdenstilpei pievienojot alumīnija vai kalcija sāļus, ūdenī izšķīdušie fosfātjoni tiek saistīti un izgulsnēti stabilos savienojumos.

Tāpēc, lai varētu novērtēt ekosistēmas stāvokli un draudus tai, svarīga ir informācija ne tikai par kopējā fosfora saturu, bet arī par atsevišķām fosfora atrašanās formām nogulumos. Latvijas ezeros lielākā nozīme ir tieši viegli pieejamām frakcijām un ar organiskajām vielām saistītajam fosforam, jo, organiskajām vielām mineralizējoties, fosfors var kļūt organismiem pieejams.

Latgales ezeri ir tīri

Dānijā veiktos pētījumos vidējā kopējā fosfora koncentrācija eitrofu ezeru nogulumos ir 2100 mg/kg, kas ir krietni vairāk nekā Latgales ezeros, kur vidējā kopējā fosfora koncentrācija ir tikai aptuveni 800 mg/kg. Kaut arī pēdējos gados aizvien lielāka uzmanība tiek pievērsta nogulumos akumulētajam fosforam, konkrētas robežvērtības ne Eiropā, ne ASV nav izstrādātas. Ķīna ir soli priekšā, izstrādājot robežvērtības nogulumos akumulētajam kopējam fosforam, kas ir 500 mg/kg. Kaut arī kopējā fosfora koncentrācija Latgales ezeros nedaudz pārsniedz šo vērtību, tā vērtējama kā zema. Izņēmumi ir Dagdas un Stirnu ezers, kā arī Rāznas ezera 7. pētījuma vieta, kur kādreiz netālu atradusies ferma.


Kopējā fosfora koncentrācija Latgales ezeru nogulumos.


Fosfora formu relatīvais sadalījums pētītajos ezeros.

Fosfora formu sadalījums (attēlā) rāda, ka fosfora savienojumi pārsvarā ir akumulējušies grūti šķīstošos savienojumos. Vislielākais bioloģiski viegli pieejamo fosfora formu īpatsvars ir Stirnu ezerā. Viegli šķīstošā fosfora frakcija ezeros veido mazāk par 0,35% no kopējā fosfora. Šī fosfora forma viegli nokļūst ūdens kolonnā un ir ūdensaugiem viegli uzņemama. Reducējošos apstākļos šķīstošais fosfors variē no 1% līdz 15%. Ar dzelzs oksīdiem saistītajam jeb reducējošos apstākļos šķīstošajam fosforam ir visas iespējas nonākt ūdenī. Turklāt lielākajā daļā Latgales ezeru vasarā piegrunts slānī konstatēts ļoti zems skābekļa saturs, kas veicina šo fosfora savienojumu šķīšanu. Rudenī, bet jo īpaši pavasarī, kad notiek ūdens masu sajaukšanās, fosfors no piegrunts slāņa tiek vienmērīgi izplatīts pa visu ūdens kolonnu, un aļģes to var izmantot biomasas veidošanai.

Salīdzinoši inertus un noturīgus savienojumus fosfors veido ar atsevišķiem oksīdiem vai hidroksīdiem, piemēram, alumīniju, kā arī ar karbonātiem. Ar mazšķīstošiem oksīdiem saistītā fosfora īpatsvars pētītajos ezeros mainās ļoti plašās robežās – no 1,5 līdz 20%. Ar karbonātiem saistītais fosfors veido apmēram 20–45%. Ļoti lielu daļu no kopējā fosfora satura veido fosfora formu atlikums – sākot no 40% Drīdža ezera 3. punktā līdz pat 75% Drīdža ezera 4. punktā. Fosfora formu atlikumu veido gan organisko vielu sastāvā esošais fosfors, gan arī inertais fosfors, kas ir iekļauts minerālu struktūrā. Tā kā pētītajos ezeros fosfora atlikums ir liels, būtu svarīgi noteikt arī organisko savienojumu veidā esošo fosfora daudzumu, jo tas, mineralizējoties organiskai vielai, var pārveidoties vieglāk šķīstošās formās un, atbrīvojoties no nogulumiem, iekļūt ezeru trofiskajā sistēmā.

Dagdas ezerā nogulumos ir konstatēts augsts fosfora saturs. Ezerā joprojām ieplūst Dagdas pilsētas notekūdeņi no attīrīšanas iekārtām un pastāv draudi nesasniegt labu ezera kvalitāti līdz ES noteiktajam 2015. gadam tieši šī iemesla dēļ. Šeit nogulumos ir akumulēts trīs reizes vairāk fosfora nekā citos pētītajos ezeros un viegli šķīstošo formu koncentrācijas līdz ar to ir augstas. Tas nozīmē, ka šajā ezerā būtu jāveic pasākumi fosfora daudzuma samazināšanai. Rāznas ezera 7. pētījumu punktā tika konstatētas augstas kopējā fosfora koncentrācijas, taču lielākā daļa no tā ir akumulējusies grūti šķīstošos savienojumos, kas nerada pastiprinātas eitrofikācijas draudus.

Kopumā Latgales prioritāro lašveidīgo ezeru nogulumos ir konstatēts zemāks fosfora saturs nekā citu Eiropas valstu ezeru nogulumos. Tomēr, lai gūtu pilnīgāku priekšstatu par nogulumos uzkrātā fosfora īpašībām un ietekmi uz ezera ekosistēmu, būtu nepieciešams veikt arī fosfora atlikuma analīzes un noskaidrot ar organiskajām vielām saistīto frakciju.




Pētīto ezeru atrašanās vietas (dati no ĢIS Latvija 9.2 datubāzes).

Pētījums veikts ar projekta Nr. 2009/0214/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/089 «Starpdisciplināras zinātniskās grupas izveidošana Latvijas lašveidīgo zivju ezeru ilgtspējības nodrošināšanai» finansiālu atbalstu. •