Исследователи из Объединенного исследовательского центра Еврокомиссии (JRC) впервые оценили стоимость услуг по очистке речной воды в ЕС, которую осуществляют растения и микробы. Составляет она €31 млрд год. Цель Еврокомиссии — сделать экосистемную бухгалтерию частью системы национальных счетов. Ученые доказывают: использование биоинженерных технологий очистки зачастую оказывается эффективнее и дешевле промышленных. В России их распространению мешают отсутствие национальной проектной и правовой базы и, в меньшей степени, климат.
Фото: Reuters
Натуральный счет
Исследование JRC, призванное выразить в деньгах ценность экосистем и биоразнообразия является частью попытки Еврокомисси встроить систему «экспериментальных счетов» услуг экосистем и биоразнообразия (SEEA-EEA) в национальные счета. Оно представляет первую физическую и экономическую оценку очистки воды экосистемами в странах ЕС. «Здоровые экосистемы предоставляют обществу, казалось бы, бесплатные услуги: обеспечение (например, производство пищевых продуктов), регулирование (например, очистка воды) и техническое обслуживание (например, опыление). Стоимость этих услуг, которую только предстоит точно определить, будет в значительной степени способствовать информированию, а также разработке и осуществления политики в области охраны экосистем и биоразнообразия»,— отмечают авторы исследования.
Микроорганизмы выполняют хоть и незаметную, но важную для человека работу, извлекая из воды как биогенные органические вещества, так и различные соединения азота и фосфора, которые широко используются в сельскохозяйственных удобрениях. Кроме того, водяные растения участвуют в обеззараживании тяжелых металлов и радионуклидов. Основными биологическими механизмами очистки вод являются фитодеградация (поглощение и разложение растениями загрязняющих веществ) и микробная деградация.
Ученые применили к оценке природных процессов бухгалтерский подход, обозначив способность экосистемы производить экологические услуги как капитал, а сами эти услуги — как движение капитала. Стоимость такого капитала в странах ЕС исследователи оценили в €31 млрд в год. Методология оценки стоимости экосистемных услуг была разработана специалистами ООН, Еврокомиссии, Всемирного банка, ОЭСР и ФАО. Данное исследование является частью более крупного проекта по дальнейшему внедрению и совершенствованию «экспериментальной системы экологического учета».
С помощью статистической модели GREEN ученые установили, что с 1985 по 2005 год в долины европейских рек попало от 50 млн до 80 млн тонн азота. Главным образом это отходы сельскохозяйственного сектора. Из них около 5 млн тонн оказалось в речной воде. Дополнительно 1,1 тонны попало в реки вместе с промышленными и бытовыми отходами.
Для обозначения уровня загрязнения, с которым экосистема может справляться без вреда для себя, используется термин «устойчивый поток экосистемных услуг», который сравнивается с реальным уровнем загрязнения в европейских реках — их текущим потоком. Из 34 стран, проанализированных авторами исследования, только речные экосистемы Норвегии, Эстонии, Финляндии и Швеции, полностью справляются с нагрузкой, вызываемой антропогенным загрязнением. В остальных странах ЕС уровень азотного загрязнения рек оказался настолько высок, что вызывает деградацию флоры и фауны.
Следствием этого может являться накопление азотных соединений в рыбе и рост их содержания в питьевой воде. Нитраты опасны тем, что ухудшают способность крови переносить кислород. Нитрозамины — азотосодержащие органические соединения. Во-первых, они эмбриотоксичны, во-вторых, способствуют развитию злокачественных опухолей, в третьих —поражают эндокринную и иммунную систему.
Рукотворные очистные экосистемы
Эта проблема характерна и для России, где в последние годы постоянно растут объемы производства минеральных удобрений, а вместе с ним и промышленное азотное загрязнение. По данным, которые приводят российские ученые, концентрация нитратов в напорных и грунтовых водах в некоторых регионах в 30–50% cлучаев превышает предельно допустимую (50 мг/дм3 по нормам ВОЗ).
Авторы исследования JRC отмечают, что рукотворные биоинженерные очистные сооружения способны выполнять те же функции, что и биоценозы природных водоемов и способны поглощать азот при его низких концентрациях. В то же время традиционные городские водоочистные сооружения эффективно работают лишь при высокой концентрации загрязняющих веществ.
Василий Казмирук из Института водных проблем РАН отмечает, что «из новых перспективных методов совершенствования фитотехнологий следует отметить использование генной инженерии, совмещение технологий очистки воды и производства биотоплива. В данном контексте методы генной инженерии призваны помочь получить генномодифицированные микробы и высшие водные растения с характеристиками, позволяющими микроорганизмам и макрофитам самим быть устойчивыми к загрязнителям, а также активнее и стабильнее аккумулировать, абсорбировать и обеззараживать сточные воды».
В качестве примера успешного применения фитотехнологий для противодействия загрязнению ученый приводит искусственный ветленд (заболоченную зону), предотвращающий загрязнение и эрозию берега городского озера Потерянная Лагуна в канадском городе Ванкувер. Оно расположено в густонаселенной части Ванкувера, через которую проходит Трансканадская автомагистраль с несколькими транспортными развязками. Из-за частых дождей ливневые стоки постоянно поступают в озеро, но вредное воздействие нивелируется зоопланктоном и водорослями, а затем — высшими растениями. Еще один пример — полоса тростника на японском озере Камисагата, которая поглощает 38–73% нитратов в любой сезон года.
Биоинженерные объекты на территории России были созданы при реконструкции МКАД, создании Третьего транспортного кольца на Боровском и Киевском шоссе, а также в Подмосковье на Ленинградском, Киевском и Осташковском шоссе. Фитотехнологии применялись и при реконструкции прудов в Зеленограде. Кроме того, испытания таких технологий успешно прошли в Мурманской области при среднегодовой температуре плюс 4 °С, а также на севере Томской области, где среднегодовая температура составляет минус 1,5 °С.
Вместе с тем господин Казмирук отмечает, что «в России использование методов фитотехнологии пока не нашло широкого применения, несмотря на то, что исследования в этом направлении проводятся, начиная с 1960-х годов и в различной степени изучены условия очистки более 100 компонентов сточных вод». Причины такого отставания — отсутствие национальной проектно-сметной и правовой базы для создания биоинженерных водоочистных объектов, а также (в меньшей степени) климатические условия в стране.