25/06/2025
0Выжженная земля может стать гидрофобной и почти воскообразной, что позволяет дождю быстро смывать загрязнения вниз по склону. Карли Брукер
Ученые объясняют, как лесные пожары могут загрязнять водоемы, и способы измерения последствий, обобщенные в их публикации 2024 года. Университет Колорадо-Боулдер.
Это важно, потому что лесные водосборные бассейны являются основным источником воды для почти двух третей муниципалитетов в Соединенных Штатах. По мере того как лесные пожары на западе США становятся все более масштабными и частыми, долгосрочная безопасность и надежность водоснабжения населенных пунктов, расположенных ниже по течению, все больше подвергается риску.
Составление графика длительного воздействия загрязнения от лесных пожаров
Ученые давно знают, что лесные пожары могут влиять на качество воды, но остались два ключевых вопроса: насколько серьезно это воздействие? И как долго оно длится?
Чтобы это выяснить, мои коллеги и я провели исследование под руководством инженера Карли Брукер. Мы провели один из самых обширных анализов качества воды после лесных пожаров на сегодняшний день. Результаты были опубликованы 23 июня 2025 года в журнале Nature Communications Earth & Environment.
Мы собрали данные о качестве воды за несколько десятилетий из 245 выжженных водосборных бассейнов на западе США и сравнили их с данными почти 300 аналогичных, не выжженных водосборных бассейнов.
Карта водосборных бассейнов на западе США
На карте исследованных бассейнов красным цветом обозначены очертания пожаров, а черным — выжженные бассейны. Синие бассейны не горели и использовались для сравнения. Карли Брукер и др., 2025, Nature Communications Earth & Environment
Создав компьютерную модель для каждого бассейна, учитывающую его нормальные колебания качества воды на основе таких факторов, как количество осадков и температура, мы смогли выделить влияние лесных пожаров. Это позволило нам увидеть, насколько качество воды отклонялось после пожара год за годом.
Результаты были шокирующими. В первый год после пожара концентрация некоторых загрязняющих веществ резко возросла. Мы обнаружили, что уровень осадка и мутности воды был в 19–286 раз выше, чем до пожара. Такое количество осадка может забить фильтры на водоочистных станциях и потребовать дорогостоящей очистки и технического обслуживания. Представьте, что вы пытаетесь использовать кофейный фильтр с грязной водой — вода просто не будет проходить.
Концентрация органического углерода, азота и фосфора в выжженных бассейнах была в 3–103 раза выше. Эти растворенные остатки сгоревших растений и почвы представляют особую проблему. Смешиваясь с хлором, используемым для дезинфекции питьевой воды, они могут образовывать вредные химические вещества, называемые побочными продуктами дезинфекции, некоторые из которых связаны с раком.
Еще более удивительно, что мы обнаружили, что последствия действительно носят стойкий характер. Хотя наиболее резкие всплески содержания фосфора, нитратов, органического углерода и осадка обычно наблюдались в течение первых одного-трех лет, некоторые загрязнители сохранялись гораздо дольше.
Загрязняющие вещества, включая фосфор, органический углерод и нитраты, оставались в водоснабжении в течение многих лет после лесных пожаров. На графиках показаны средние показатели по всем выгоревшим бассейнам за восемь лет до пожаров (светло-голубой цвет) и по всем выгоревшим бассейнам после пожаров (оранжевый цвет). Серые столбики показывают уровни в год сразу после пожара. Горизонтальная фиолетовая линия показывает уровни, которые можно было бы ожидать без пожара, исходя из данных за годы до пожара. Карли Брукер и др., 2025, Nature Communications Earth & Environment
Мы наблюдали значительно повышенные уровни азота и осадка в течение восьми лет после пожара. Азот и фосфор действуют как удобрения для водорослей. Всплеск этих питательных веществ может вызвать цветение водорослей в водохранилищах, что может привести к образованию токсинов и появлению неприятных запахов.
Такой длительный период указывает на то, что лесные пожары кардинально меняют ландшафт, и на его восстановление уходит много времени. В наших предыдущих лабораторных исследованиях, включая исследование 2024 года, мы смоделировали этот процесс, сжигая почву и растительность, а затем проливая на них воду.
Почерневший горный склон, где сгорели все деревья. После пожара на горных склонах дождь смывает пепел, обугленную почву и мусор вниз по течению. Карли Брукер
Вымываемые вещества представляют собой коктейль углерода, питательных веществ и других соединений, которые могут усугубить риск наводнений и ухудшить качество воды, что потребует более дорогостоящей очистки на водоочистных сооружениях. В крайних случаях качество воды может быть настолько плохим, что населенные пункты не могут брать воду из реки, что может привести к нехватке воды.
После пожара в Баффало-Крик в 1996 году, а затем пожара в Хейман в 2002 году, водохозяйственная компания Денвера потратила более 27 миллионов долларов США в течение нескольких лет на очистку воды, удаление более 1 миллиона кубических ярдов осадка и мусора из водохранилища и ремонт инфраструктуры. Сотрудники Государственной лесной службы посадили тысячи деревьев, чтобы помочь восстановить водофильтрующие способности окружающего леса.
Растущая проблема очистки воды
Это долгосрочное воздействие представляет серьезную проблему для водоочистных станций, которые делают речную воду пригодной для питья. Наше исследование показывает, что коммунальные службы не могут просто планировать на несколько плохих месяцев после пожара. Они должны быть готовы к потенциально восьми или более годам ухудшения качества воды.
Мы также обнаружили, что место пожара имеет значение. В водосборных бассейнах с более густыми лесами или большим количеством городских территорий, которые пострадали от пожаров, качество воды после пожара, как правило, было еще хуже.
Поскольку многие муниципалитеты берут воду из более чем одного источника, понимание того, в каких водосборных бассейнах после пожаров могут возникнуть наиболее серьезные проблемы с качеством воды, может помочь сообществам определить наиболее уязвимые участки своих систем водоснабжения.
По мере повышения температуры и переселения все большего числа людей в лесные районы на западе США риск лесных пожаров возрастает, и становится очевидным, что подготовка к долгосрочным последствиям имеет решающее значение. Здоровье лесов и питьевая вода наших сообществ неразрывно связаны, а лесные пожары оставляют после себя тень, которая не исчезает еще долго после того, как дым рассеивается.
