Введение

Озеро в штате Флорида, США. Озеро Апопка – четвертое по величине озеро в американском штате Флорида. Оно расположено в 24 км к северо-западу от Орландо, преимущественно в границах округа Ориндж, хотя западная часть находится в округе Лейк. Озеро Апопка питается естественным источником, дождевыми осадками и ливневым стоком, а вода из него течет через канал Апопка-Боклер и впадает в озера Боклер и Дора. Из озера Дора вода поступает в озеро Юстис, затем в озеро Гриффин, а далее на север – в реку Оклауха, которая впадает в реку Сент-Джонс. Вокруг озера расположены различные парки и природные тропы, включая парк Магнолия, маршрут Lake Apopka Wildlife Drive, заповедник Ферндал, заповедник Оукленд, мемориальный парк доктора Брэдфорда и парк Ньютона, названный в честь А. Б. Ньютона.

История

В 1940-х годах озеро Апопка было одной из главных достопримечательностей Центральной Флориды. Рыболовы приезжали из разных частей Соединенных Штатов, чтобы поймать в озере Апопка трофейного басса, а на берегу озера располагалось 21 рыболовный лагерь. Озеро Апопка имеет более чем 100-летнюю историю антропогенного воздействия, начавшуюся со строительства канала Апопка-Боклер в 1888 году. В 1941 году вдоль северного берега была возведена дамба для осушения 80 км² мелководных болот с целью организации сельскохозяйственных угодий. Сброс воды, богатой питательными веществами из сельскохозяйственных и других источников, создал условия для хронического цветения водорослей и привел к потере рекреационной ценности озера и численности ценных пород рыб. В июле 1980 года местный производитель пестицидов Tower Chemical Company (TCC) ненадлежащим образом утилизировал значительное количество ДДЭ, известного как эндокринный разрушитель, а также другие токсичные химические вещества. В результате эти химикаты попали в озеро Апопка, и Агентство по охране окружающей среды США было оповещено. TCC прекратила свою деятельность в декабре 1980 года. В 1981 году началось расследование EPA, и объект был выведен из эксплуатации и отнесен к участкам, подлежащим очистке в рамках программы Superfund. Несмотря на предпринятые усилия, часть химических веществ просочилась в водоносный горизонт Флориды и распространилась по ряду связанных между собой озер и водных путей Центральной Флориды. Это химическое вещество вызвало проблемы со здоровьем у многих представителей дикой природы озера, а также привело к бесплодию и другим нарушениям репродуктивной функции у нескольких видов, включая аллигаторов. В 1991 году коалиция представителей сферы недвижимости из сообщества West Orange организовала организацию "Друзья озера Апопка" (FOLA) с целью восстановления озера от сельскохозяйственных предприятий, сбрасывающих воду, богатую фосфором, в водосборный бассейн озера. Вода из озера использовалась для затопления сельскохозяйственных полей в жаркие летние месяцы для предотвращения эрозии, а затем возвращалась в озеро перед началом сезона выращивания. Серия каналов и мощные насосы позволяли использовать воду для орошения и затопления или сбрасывать ее при необходимости. Вода, насыщенная фосфатами, создала гипереутрофные условия, что привело к цветению водорослей, лишив воду озера кислорода и солнечного света, необходимых для поддержания жизни растений на дне. На протяжении десятилетий это привело к тому, что песчаное дно озера было покрыто глубоким слоем ила. В 1996 году губернатор Лоутон Чайлз подписал Закон о восстановлении озера Апопка, который выделил средства на приобретение сельскохозяйственных угодий, ответственных за сбросы. Закрытие ферм позволило Управлению по управлению водными ресурсами реки Сент-Джонс (SJRWMD) начать разработку планов по возвращению полей к их первоначальному состоянию – заболоченным территориям. Была проведена оценка территории, в результате которой были выявлены участки с наибольшей концентрацией химического загрязнения, и начались работы по очистке.

Зона повышения качества северного берега (NSEA)

Исторически более 85 процентов фосфора, поступающего в озеро Апопка, поступало с ферм на северном берегу озера. Для решения этой проблемы Округ и Министерство сельского хозяйства США (USDA) приобрели почти все фермы для восстановления в период с 1988 по 2001 год. Это способствовало сокращению сбросов избыточных питательных веществ с ферм в озеро. Закон об улучшении и управлении озером Апопка 1996 года уполномочил Округ установить целевую концентрацию фосфора. Впоследствии Округ установил целевую нагрузку фосфора для восстановления озера Апопка в размере 15,9 метрических тонн фосфора в год. Это представляет собой сокращение на 75 процентов по сравнению со сбросами в период с 1989 по 1994 год. Позже эта цель была принята в качестве общей максимальной суточной нагрузки (TMDL) для озера, целью которой является достижение в озере общей концентрации фосфора 55 частей на миллиард (ppb). Восстановление водно-болотных угодий на территории NSEA может уменьшить сбросы ливневых вод в озеро Апопка и связанную с этим нагрузку питательных веществ, ускоряя оздоровление озера. Инновационный план восстановления и реабилитации для территории NSEA сосредоточен на требованиях к инфраструктуре, инверсии почвы и работах по внесению почвенных улучшений, необходимых для подготовки системы к восстановлению водно-болотных угодий. Процесс инверсии почвы был разработан как метод реабилитации для устранения высоких уровней хлорорганических пестицидов (ОКП), обнаруженных в органических поверхностных почвах (верхние 30 сантиметров (см) почвы). Пестициды сохраняются в органической почве в результате многолетнего применения пестицидов в сельском хозяйстве. В процессе инверсии использовалось модифицированное сельскохозяйственное оборудование для вспашки на глубину до одного метра и, по сути, переворачивания почвы, поднимая незагрязненную почву на поверхность и покрывая загрязненный поверхностный слой почвы. Работа была завершена в мае 2009 года и помогла обеспечить, чтобы ОКП не попадали в пищевую цепь. Процесс инверсии снизил концентрацию загрязняющих веществ в биологически активном слое почвы до безопасного уровня на площади около 1600 гектаров (4000 акров) на территории NSEA. Почвы на территории NSEA также содержали избыток питательных веществ, таких как фосфор, из-за многолетнего сельскохозяйственного производства. Внесение "почвенного улучшения", которое представляет собой остаток очистки питьевой воды, помогает удерживать избыток фосфора в почве. Это помогает снизить выброс фосфора из почвы в поверхностные воды при повторном затоплении территории. Почвенное улучшение было внесено примерно на 2800 гектарах (7000 акров) на территории NSEA и было в основном завершено в 2009 году. По мере завершения строительства инфраструктуры для каждого этапа подготавливается биологическая оценка для рассмотрения и представляется в Службу рыболовства и дикой природы США (USFWS). После согласования с USFWS начинается насыщение и восстановление затопления. Инфраструктура предназначена для создания полноценных водно-болотных угодий с широким диапазоном уровней воды. Инфраструктура также позволяет перекачивать воду между различными участками в пределах территории NSEA, чтобы свести к минимуму необходимость сброса воды в озеро. По мере затопления каждого нового этапа и его естественного заселения дикой природой регулярно собираются и анализируются образцы рыбы, чтобы гарантировать, что уровень пестицидов в их тканях ниже установленных безопасных уровней для рыбьеядных птиц. Новозатопленные участки тщательно контролируются в течение как минимум одного года, чтобы гарантировать, что накопление пестицидов в водной пищевой цепи не представляет опасности для водных птиц. Кроме того, еженедельно проводятся обследования птиц для контроля за их использованием и быстрого выявления проблем. По состоянию на январь 2011 года почти 4000 гектаров (9870 акров) находились на различных стадиях повторного затопления. 20 февраля 2014 года тропа вокруг озера Апопка, проходящая через территорию NSEA, была открыта для публики.

"Блаточный путь"

Марш-флоу-вей (англ. Marsh Flow Way) – это искусственно созданная водно-болотная система, расположенная вдоль северо-западного берега озера Апопка и к западу от канала Апопка-Бьюклер. Она начала функционировать в ноябре 2003 года, и целью проекта является удаление фосфора и взвешенных веществ, уже содержащихся в воде озера Апопка. Система занимает площадь приблизительно и включает в себя четыре отдельные водно-болотные клетки, а также дамбы, каналы и канавы. Марш-флоу-вей очищает воду, перекачиваемую в него из озера Апопка. Вода озера содержит избыточное количество фосфора, водорослей и взвешенных частиц. Вода движется с запада на восток и регулируется винтовыми затворами и регулирующими планками в отдельных клетках. Очищенная вода из всех клеток собирается в насосную станцию, откуда перекачивается в канал Апопка-Бьюклер. Большая часть очищенной воды возвращается в озеро Апопка, а остальная часть течет вниз по течению к сооружению по удалению питательных веществ Управления водными ресурсами округа Лейк (NuRF). Доминирующими растительными сообществами в водно-болотных клетках являются мелководные болота и кустарниковые заросли. Мелководные болота включают такие виды, как пикерлвид (Pontederia cordata), стрелолист (Sagittaria lancifolia), камыш (Typha sp.), а кустарниковые заросли – иволистник перуанский (Ludwigia peruviana) и некоторые виды Salix spp. Открытые водные пространства часто встречаются в водно-болотных клетках. По мере прохождения воды из озера через прибрежную растительность Марш-флоу-вей, скорость потока замедляется, и взвешенные частицы, содержащие фосфор и другие питательные вещества, оседают из водной толщи. Накопившиеся осевшие органические частицы, вместе с оседающей разлагающейся растительностью, образуют новые слои органического материала, которые налегают на местные почвы. Время удержания воды из озера в системе обычно составляет от двух до семи дней в отдельных водно-болотных клетках. Глубина воды в системе может колебаться от одного до двух метров. Как и все экологически спроектированные системы, эффективность Марш-флоу-вей меняется в зависимости от сезона. Как правило, наилучшие результаты достигаются в более прохладные месяцы (с октября по май), а наихудшие – в теплые месяцы (с июня по сентябрь). В долгосрочной перспективе (семь лет эксплуатации) эффективность соответствует первоначальным прогнозам. За долгосрочный период (до 2010 года) система удаляет около 28 процентов (2,7 метрических тонн в год) от общего поступления фосфора и около 90 процентов (4500 метрических тонн в год) от общего поступления взвешенных твердых веществ.

Уборка сосудистой шерсти

Удаление пеламиды из озера удаляет фосфор, содержащийся в телах рыбы, а также снижает внутреннюю рециркуляцию фосфора в озере. Это улучшает прозрачность воды за счет сокращения количества водорослей, которые зависят от фосфора для роста. Вылов пеламиды из других озер привел к улучшению пищевой цепи, сокращению водорослей, повышению прозрачности воды и улучшению условий для популяций ценных пород рыб. Данная процедура может дать аналогичные результаты в озере Апопка. К осени 2011 года вылов пеламиды из озера составил около 8400 метрических тонн (18,5 миллионов фунтов). Это эквивалентно удалению примерно 58 метрических тонн (129 000 фунтов) фосфора и 175 метрических тонн (387 000 фунтов) азота непосредственно из озера, содержащихся в тканях рыбы. Кроме того, прогнозируемое снижение рециркуляции питательных веществ в озере из-за питания пеламидой составляет около 146 метрических тонн (322 000 фунтов) фосфора и около 862 метрических тонн (1,9 миллиона фунтов) азота.

Восстановление водных обитателей

В районе были высажены виды растений прибрежных зон за защитными сооружениями в озере Апопка для создания среды обитания рыб и диких животных. Эти посадочные работы становятся менее необходимыми по мере улучшения качества и прозрачности воды в озере и восстановления местных водных растений. В настоящее время ведется работа по картографированию местоположения и площади более 350 зарослей местных подводных растений. Общее количество этих зарослей меняется год от года. Улучшение прозрачности воды также позволило неместному инвазивному растению гидрилле расти в озере. Гидрилла может быстро вытеснять местные растения, поэтому усилия сотрудников также направлены на обнаружение и обработку этих нежелательных растений гербицидами.

Вызовы

Восстановление самого загрязненного крупного озера Флориды столкнулось с непредвиденными проблемами. По оценкам, в конце 1998 и начале 1999 года на бывших фермерских землях озера Апопка погибло около 676 птиц. Большинство из них были американскими белыми пеликанами, древесными цаплями и большими голубыми цаплями. Основной причиной гибели птиц были остатки хлорорганических пестицидов (ХОП), оставшиеся от сельскохозяйственной деятельности. Птицы накапливали ХОП, поедая загрязненную рыбу. Округ провел исследования для лучшего понимания накопления ХОП по пищевой цепи – от загрязненной почвы к рыбе и от рыбы к птицам, питающимся рыбой. Полученные знания используются для восстановления бывших сельскохозяйственных угодий озера Апопка и могут быть применены к другим проектам, направленным на восстановление экосистем, пострадавших от сельского хозяйства.

Улучшение качества воды в озере Апопка

Озеро Апопка отреагировало на сокращение поступления фосфора из водосборного бассейна улучшением качества воды. Общая концентрация фосфора, содержание хлорофилла и прозрачность по Секки демонстрировали положительную динамику в период с 1987 по 2010 год. Однако в течение этих 23 лет три события привели к временному ухудшению качества воды. Первое совпало со штормом в марте 1993 года, но тенденция к улучшению возобновилась в следующем году. Второе произошло в 2001 и 2002 годах после сильной засухи. Озеро потеряло около 80% своего объема, и концентрация общего фосфора возросла. Однако улучшающая тенденция сохранилась и в следующем году. Концентрация общего фосфора в период с 2004 по 2006 год была ниже 100 ппб и приблизилась к целевому значению TMDL – 55 ппб. Эти долгосрочные улучшения продолжались, несмотря на ураганы 2004 и 2005 годов. Последним значительным событием стала засуха 2007 и 2008 годов, в результате которой озеро потеряло до 52% своего объема. Концентрация общего фосфора резко возросла при низком уровне воды, но в 2009 году она снова снизилась и продолжала снижаться, а качество воды продолжало улучшаться в 2010 году. Последние данные (сентябрь 2011 года) свидетельствуют о том, что концентрация общего фосфора составила 80 ппб (снижение на 62% по сравнению с базовым периодом), содержание хлорофилла a – 52 ппб (снижение на 36%), а прозрачность воды (глубина Секки) – 37 см (увеличение на 53%).