Экологические проблемы и водные ресурсы Китая, в том числе в Шэньчжэне

Ecological issues and water resources of China, including those of Shenzhen

Остроумов С.А., Цай С. ( Cai X. )

1 Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russian Federation;

2 Shenzhen MSU-BIT University, Shenzhen, PR China;

Аннотация. В статье проведен анализ некоторых проблем загрязнения водных ресурсов в Китайской народной республике. Приведены примеры негативного воздействия этого загрязнения на здоровье населения КНР. Даны некоторые результаты последних исследований загрязнения водной среды, в том числе исследований  в городе Шэньчжэне. Авторы полагают, что решению проблем будет способствовать более полный учет научных публикаций по результатам научной работы в МГУ, а именно публикаций одного из соавторов, - публикаций, которые, как считают зарубежные ученые, сформировали инновационную теорию экосистемного самоочищения воды.

Ключевые слова. Китайская народная республика, водные ресурсы, качество воды, загрязнение воды, самоочищение воды, водные экосистемы, мембранотропные поллютанты.

Abstract. The article analyzes some of the problems of water pollution in the People's Republic of China. Examples of the negative impact of this pollution on the health of the PRC population are given. Some of the results of recent studies on water pollution, including studies in the city of Shenzhen, are given. The authors believe that the solution of problems will be facilitated by a more complete accounting of scientific publications based on the results of scientific work at Moscow State University, namely, publications of one of the co-authors -  the publications that, as international scientists believe, have formed an innovative theory of ecosystem self-purification of water.

Keywords. People's Republic of China, water resources, water quality, water pollution, water self-purification, aquatic ecosystems, membranotropic pollutants.

ВВЕДЕНИЕ

Анализу экологических проблем, связанных с водными ресурсами КНР, посвящены работы многих исследователей [1-7].

Для современного анализа и решения этих проблем представляется полезным учитывать созданную в МГУ теорию самоочищения воды [8-13].

Цель данной публикации – кратко обсудить и проанализировать ряд  наиболее острых проблем, касающихся водных ресурсов КНР, в  связи с перспективами применения разработанной в МГУ теории самоочищения воды.

КЛАССИФИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД, ПРИНЯТАЯ В КНР

В КНР принята классификация качества поверхностных вод, которая выделяет  5 типов качества вод. Эти типы качества вод обозначаются так [1]:

1)Grade I (вода пригодна для водоснабжения и для использования в природных заповедниках),

2)Grade II (вода пригодна для водозабора питьевой воды первой степени, в резерватах или заповедниках для  угрожаемых видов рыб [endangered fish reserves], на участках размножения рыб и креветок)

3)Grade III (вода пригодна для водозабора питьевой воды второй степени, в резерватах или заповедниках для рыб [general fish reserves ], официально эта вода пригодна для плавания)

4)Grade IV (вода пригодна главным образом для использ0ования в промышленности и для тех видов рекреационного использования, при которых нет прямого контакта людей с водой)

5)Grade V  (вода пригодна в основном для сельскохозяйственного использования и может служить частью пейзажа [general scenic purposes] )

Отметим, что для воды четырех ступеней качества (за исключением Grade III) не уточняется допустимое содержание фекальных колиформ. В воде качества Grade III допустимо наличие 10 000 U/L. Это существенное количество жизнеспособных бактерий Это означает, что в случае использования таких водоемов как источника или водозабора питьевой воды необходимо проводить жесткую дезинфекцию воды. В случае использования такого водоема для плавания необходимо полностью соблюдать меры предосторожности, чтобы вода не попала в рот или носоглотку.

ОПАСНОСТЬ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ.

Имеются количественные данные о серьезной опасности загрязненной воды для здоровья людей.  Некоторые данные по этой проблеме приведены в таблицах. Цифры в таблицах получены на основе использования данных рисунков  3 и 4 в публикации (Wu et al., 1999) [1].

Таблица 1.

Смертность (на 100 000) от рака в связи с загрязнением воды. Вода из озера Baiyangdian Lake (КНР). По данным Hu [2 ] ( цит. по Wu et al., 1999) [1].

Вид рака	Смертность на контрольном участке	Смертность  на сильно загрязненном участке
Общая смертность от рака	56	126
Смертность от рака печени	16	60
Смертность от Esophageal cancer	10	32

Таблица 2

Смертность (на 100 000) от рака в связи с загрязнением воды. Ирригационный район Шенфу (Shenfu irrigation area) ( КНР ). По данным Deng et al.  [4 ] ( цит. по Wu et al., 1999) [1]

Вид рака	Смертность на контрольном участке	Смертность  на сильно загрязненном участке
Смертность от рака  желудка	12	23
Смертность от рака печени	1	13
Смертность от рака легких	12	21

НЕКОТОРЫЕ ВЫСОКОЗАГРЯЗНЕННЫЕ УЧАСТКИ

В КНР существенную роль играют так называемые  township-village industrial enterprises (TVIEs) [1]. Были изучены 10  высокозагрязненных секторов китайских TVIEs в таких местах, как Beijing, Liaoning, Jiangsu, Shandong, Guizhou, Guangdong, Hubei (по данным  Xu F., 1992 [3]; цит. по Wu et al., 1999) [1]. В водоемах около жилых кварталов и вблизи водозаборов были обнаружены следующие загрязняющие вещества: кислоты, щелочи, азот, фосфаты, фенолы, цианид, свинец, кадмий, ртуть, хром (Wu et al., 1999) [1]. Все измеренные поллютанты обнаружены в концентрациях, превышающих национальные стандарты для питьевой воды. Концентрация ртути в некоторых случаях превышала стандартные значения на 45-700%. Концентрация свинца была на 3600 -5216%  выше стандарта. (Wu et al., 1999)  [1].

НЕКОТОРЫЕ ПОСЛЕДНИЕ ПРИМЕРЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМАТИКЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ В КНР

Мы провели поиск информации о последних научно-исследовательских проектах по изучению загрязнения водных ресурсов КНР.

Некоторые примеры даны ниже в таблице 3.

Таблица 3. Последние исследования по проблеме загрязнения воды в КНР (примеры)

Изученные объекты	Полученные результаты	Ссылки
Город Shenzhen. 216 shellfish samples from eight species; shellfish from coastal waters of Shenzhen, China. A sum of 216 specimens of shellfish including eight species (Pinctada margaritifera, n = 22; Cyrenodonax formosana, n = 15; Crassostrea ariakensis, n = 55; Mimachlamys nobilis, n = 36; Mytilus galloprovincialis, n = 19; Babylonia areolata, n = 12; Haliotis diversicolor, n = 26; Mactra mera, n = 31) were collected from Pearl Island in Dongshan (DP), Yangmeikeng waters (YM), Shenzhen Xiexia Bay (XX) and Nan’ao Street skew Bay Waters (NA), respectively. There were many aquaculture farms around these four sites.	Nine elements, including chromium (Cr), copper (Cu), iron (Fe), zinc (Zn), manganese (Mn), selenium (Se), cadmium (Cd), arsenic (As) and lead (Pb) were measured in 216 shellfish samples from eight species. Their concentrations (based on wet weight) were: Cr (0.28–21.4 mg kg−1), Cu (1.40–158 mg kg−1), Fe (16.5–5387 mg kg−1), Zn (11.1–847 mg kg−1), Mn (1.33–422 mg kg−1), Se (0.15–11.8 mg kg−1), Cd (0.02–18.4 mg kg−1), Pb (<LOQ-10.9 mg kg−1) and As (2.24–95.5 mg kg−1), relatively greater than those reported in shellfish from other locations of China.	Liu, S., Liu, Y., Yang, D., Li, C., Zhao, Y., Ma, H., Luo, X. and Lu, S., 2020. Trace elements in shellfish from Shenzhen, China: Implication of coastal water pollution and human exposure. Environmental Pollution, 263, p.114582 [5].
Город Shenzhen. This study assessed nitrogen-related water pollution in an urbanized city (Shenzhen, China) by using the indicators of gray water footprint (GWF) and water pollution level (WPL), concerning potential impacts of aquatic Nr releases on administrate districts and affiliated urban rivers within city.	Urban aquatic Nr releases decreased dynamically with average 15.98 thousand t N during 2001–2016, accompa-nied with the reduction in gray water footprint from 23.06×108 to 15.56×108 m3, mainly from residential activities. Administrative districts of Baoan and Longgang were the main regional GWF producers during 2012–2016. Areas containing urban rivers with especially high potential WPLs were mainly located in northern Baoan, and northeast Longgang dis-trict, and the risks for water pollution development still spread over urban water networks in Shenzhen City.	Wang, Y., Xian, C., Jiang, Y., Pan, X. and Ouyang, Z., 2020. Anthropogenic reactive nitrogen releases and gray water footprints in urban water pollution evaluation: the case of Shenzhen City, China. Environment, Development and Sustainability, 22(7), pp.6343-6361 [6].
Изучали воду в реках 30 провинций Китая: nitrate data from 71 major rivers from 30 provinces were systematically collected.	The results show that approximately 7.83% of samples in China exceeded the national drinking water standard for nitrate (45 mg/L). The concentrations of nitrate in Mudan River (Linkou County), Haihe (Beijing), and Yangtze River estuary (Shanghai) exceed 90 mg/L, which indicates severe pollution.	Zhang, X., Zhang, Y., Shi, P., Bi, Z., Shan, Z. and Ren, L., 2021. The deep challenge of nitrate pollution in river water of China. Science of the Total Environment, p.144674 [7].

Примечание к табл. 3. Указанные в таблице публикации можно найти при поиске в сети с использованием слов : «water pollution China».

Примеры, приведенные в таблице 3, показывают, что проблема загрязнения воды продолжает оставаться в КНР одной из приоритетных проблем. Эти проблемы касаются как повышенного содержания поллютантов в воде экосистем, так и повышенного содержания поллютантов в водных организмах. Существенно, что повышение содержания поллютантов касается и тех водных организмов, которые используют в пищу человеком. По данным работы [5], повышение содержания тяжелых металлов наблюдалось, например, в мидиях (Mytilus galloprovincialis ) и устрицах [5].

ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ.

Авторы одной из вышецитированных статей пришли к выводу, что проведенная в городе Шэньчжэне работа по снижению нагрузки азота на водные экосистемы рек города Шэньчжэня не увенчалась искомыми результатами и существенных улучшений качества воды в этих реках не произошло. Как они пишут,

«The recent trends in increased water resource utilization (for Nr load dilution) and improved sewage treatment (to reduce Nr loads) have failed to deliver significant improvements in water quality of Shenzhen’s urban rivers». (Wang, et al., 2020) [6].

Поэтому остается актуальной задача поиска стратегий улучшения состояния рек, смягчения негативных эффектов, вызываемых загрязнением.  Авторы статьи (Wang, et al., 2020) [6] считают необходимым дальнейшее снижение поступления загрязнений в воду, улучшение работы сооружений очистки сточных вод (wastewater treatment facilities). Они пишут:

«… several strategies are needed to mitigate urban water pollution, including politically targeting concentrated areas of special concern regarding water pollution development. Targeted strategies should be designed to substantially raise public awareness of residential wastewater reduction and nitrogen pollutant removal rates of wastewater treatment facilities, and should include district-level reduction targets for regional gray water footprints to be implemented by district governments» [6].

Учитывая существование полезных механизмов самоочищения воды, идентифицированных и описанных в вышеупомянутых статьях МГУ, создавших теорию самоочищения воды (в публикациях [8-13]), мы считаем полезным и необходимым полнее использовать те ценные возможности, которые дает детально охарактеризованная в этой теории система самоочищения воды в экосистемах.

Наше мнение хорошо согласуется и с мнением упомянутой статьи китайских ученых, которые упомянули ассимиляционную способность поверхностных вод:

«the assimilation capacities of surface water resources in Futian and Luohu districts» (Wang, et al., 2020) [6]. Но  эти авторы писали о water resources , а не об экосистемах. Это означает, что они не заметили и недооценили важную потенциальную роль именно функционирующих экосистем как активного и потенциально весомого фактора, который при правильном использовании может изменить ситуацию в лучшую сторону.

Для решения проблем загрязнения воды необходим активный мониторинг загрязнения воды, необходимо более полное познание экологической опасности  экополлютантов, необходимо совершенствование и расширение методического арсенала мониторинга и количественной оценки конкретных химических веществ, которые загрязняют воду. Некоторые шаги в этом направлении сделаны в исследованиях авторов. В этих работах изучали токсичные проявления эмерджентных загрязнителей водной среды, химических веществ, которые содержали в своем составе, в том числе, мембранотропные агенты, а также другие компоненты [14-17].

В дальнейших публикациях авторы планируют вернуться к этим важным вопросам.

ВЫВОДЫ.

1. В КНР имелись и продолжают существовать серьезные проблемы на пути к устойчивому использованию водных ресурсов, к преодолению негативных последствий химического загрязнения вод.
2. Для решения этих проблем необходимо использование всех существующих подходов и в добавление к этому целесообразно максимальное использование самоочистительного потенциала водных экосистем. Поэтому перспективно приложение и использование теории экосистемного самоочищения воды, созданной в Московском государственном университете в публикациях [8-13], а также других статьях и книгах того же автора.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Wu, C., Maurer, C., Wang, Y., Xue, S. and Davis, D.L., 1999. Water pollution and human health in China. // Environmental Health Perspectives, 107(4), pp.251-256.
2. Hu J. R. 1994 . Status of ground water in the sewage storage project in the upper reach of Baiyangdian and its influencies on the health of residents (in Chinese) // Huanjing Yu Jiankang Zazhi (J Environ Health) 14 (1)  3-5  (1994)
3. Xu F. 1992. Analysis of the economic costs of TVI pollution impacts on human health (in Chinese). // Wei Sheng Yen Chiu (J. Hyg Res) 21 (suppl): 1-23. 1992.
4. Deng SJ, Yang SS, Zhao SC, 1987. Epidemiological study of cancer mortality and congenital malformation in a petroleum sewage irrigated area (in Chinese). // Chung Hua Yu Fan I Hsueh  Tsa Chih (Ch J Prev Med) 21(5) : 265-267.
5. Liu, S., Liu, Y., Yang, D., Li, C., Zhao, Y., Ma, H., Luo, X. and Lu, S., 2020. Trace elements in shellfish from Shenzhen, China: Implication of coastal water pollution and human exposure. // Environmental Pollution, 263, p.114582.
6. Wang, Y., Xian, C., Jiang, Y., Pan, X. and Ouyang, Z., 2020. Anthropogenic reactive nitrogen releases and gray water footprints in urban water pollution evaluation: the case of Shenzhen City, China. // Environment, Development and Sustainability, 22(7), pp.6343-6361.
7. Zhang, X., Zhang, Y., Shi, P., Bi, Z., Shan, Z. and Ren, L., 2021. The deep challenge of nitrate pollution in river water of China. // Science of the Total Environment, p.144674.
8. Остроумов С.А. Водная экосистема: крупноразмерный диверсифицированный биореактор с функцией самоочищения воды // Доклады РАН (ДАН), 2000, т. 374, №3, с. 427–429. https://www.academia.edu/1012207/; https://www.researchgate.net/publication/265382167;
9. Остроумов С.А. Концепция водной биоты как лабильного и уязвимого звена системы самоочищения воды // Доклады РАН (ДАН), 2000, т. 372, №2, с. 279–282. https://istina.msu.ru/publications/article/1062062/; https://www.academia.edu/37989611/; https://www.researchgate.net/publication/265127438, https://www.researchgate.net/publication/12375514;
10. Остроумов С.А. О биотическом самоочищении водных экосистем. Элементы теории // Доклады РАН (ДАН), 2004, т. 396, №1, с. 136–141. https://www.academia.edu/958921/; https://www.researchgate.net/publication/265294672;
11. Остроумов С.А. Гидробионты в самоочищении вод. М.: МАКС-Пресс. 2008. 200 c. https://www.researchgate.net/publication/266200066;
12. Ostroumov S.A. Inhibitory analysis of top-down control: new keys to studying eutrophication, algal blooms, and water self-purification // Hydrobiologia, 2002, Vol. 469, p. 117–129. https://www.academia.edu/782765/ ; https://www.researchgate.net/publication/200587396;
13. Ostroumov S.A. On some issues of maintaining water quality and self-purification. //Water Resources. 2005. 32(3):305-13. https://www.academia.edu/790308/ ;
14. Cai X., Ostroumov S.A. Bioassay of “Tide Color” powder laundry detergent using Lens culinaris // Ecologica, том 27, № 99, с. 395-400.
15. Cai X., Ostroumov S.A. Finding of toxicity of herbal shampoo to plant seedlings: phytotest of mixture product that contains membranotropic chemicals as components //Ecologica, том28, № 101, с. 6-10.
16. Cai X., Ostroumov S.A. 2021. Studies of interaction of the surfactant-containing chemical product with Vigna radiata //Black Sea, том 58, № 1, с. 20-23.
17. Cai X., Остроумов С.А. 2021. Биотестирование антисептика: ингибирование роста Lens culinaris; http://www.moip.ru/novostnaya-lenta-2/item/biotestirovanie-antiseptika-ingibirovanie-rosta-lens-culinaris // www.moip.ru, с. 1-6.

 

Рецензия на статью:

Экологические проблемы и  водные ресурсы Китая, в том числе в Шэньчжэне

Остроумов С.А., Цай С. ( Cai X. )

Авторы рецензируемой статьи работают в МГУ и  Shenzhen MSU-BIT University, Shenzhen, PR China. Сергей Андреевич Остроумов (МГУ) – доктор наук, второй соавтор – аспирант из КНР.

В статье проведен анализ некоторых важных проблем загрязнения водных ресурсов в Китайской Народной Республике. Приведены примеры вредного воздействия этого загрязнения на здоровье населения КНР. Приведены некоторые интересные результаты последних исследований загрязнения водной среды, в том числе исследований  в городе Шэньчжэне город с быстро развивающейся экономикой, более 12 млн человек). Статья показывает, что проблемы загрязнения воды продолжают оставаться актуальными проблемами в КНР. Статья показывает, что решению проблем будет способствовать более полный учет научных публикаций МГУ, а именно публикаций одного из соавторов, - публикаций, которые, как считают цитирующие ее многие зарубежные ученые, сформировали инновационную теорию экосистемного самоочищения воды.

Статья полезная для идентификации актуальных проблем современной науки в области природопользования и водопользования, а также водной экологии. Статья помогает лучше увидеть научно обоснованные пути решения этих проблем, в том числе увидеть области и перспективы приложения разработанной в МГУ теории экосистемного самоочищения воды. Тем самым вносится вклад в разработку научных основ решения существенных экологических и природо-ресурсных проблем.

Статья заслуживает скорейшей публикации.

Доктор биологических наук С.В.Котелевцев.