info@aprobacia.ru
тел.:+7 989 669 15 15
info@aprobacia.ru
тел.:+7 989 669 15 15
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой [1]. Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов [2].
Применение высших водных растений в фитомелиоративных целях - одно из перспективных направлений биологической доочистки сточных вод на предприятиях, использующих современные методы технической и микробиологической очистки стоков [3]. Существующая в г. Шымкент система очистных сооружений функционирует более 15 лет и за этот период должен быть пройти отбор устойчивых видов растений вдоль русла обводных каналов и сформироваться определенный растительный ценоз, адаптированный к различным концентрациям загрязняющих веществ.
С целью определения эволюционно адаптированных как к составу водных растворов, так и к погодно-климатическим условиям видов растений, перспективных для фитомелиорации сточных вод, было проведено флористическое обследование берегов очистных каналов. В результате исследования было установлено, что численно-видовое соотношение растений зависит от концентрации токсичных составляющих сточных вод, в соответствии с рисунком 1.
Рис. 1. Количество видов растений, встречающихся вдоль водной
сети городских очистных сооружений.
При этом, чем выше концентрация ингредиентов в воде, тем беднее видовой состав фитоценоза. Анализ экологических групп растений показал полное отсутствие гидрофитов в составе фитоценоза на точках 1-3, что говорит о высокой токсичности водных растворов. Виды прибрежных растений представлены на начальных контрольных точках тростником южным (Phragmitesaustralis (Cav.) Trin.), горцем земноводным (Polygonumamphibium L.), которые имеют низкую жизненность и не проявляют доминантных свойств. По мере очищения сточных вод появляется камыш озерный (ScirpuslacustrisL.), несколько видов рдестов (PotamogetonnatansL., P. filiformisPers.), вероник (Veronicaanagallis-aquaticaL., V. beccabundaL.). В точках 5,6 в водной среде отмечен роголистник погруженный (CeratophyllumdemersumL.) , 3 вида ряски (LemnatrisulcaL., L.minorL., L. gibbaL.), гигрофиты тростник южный (Phragmitesaustralis), камыш озерный (Scirpuslacustris), рогоз южный (TyphaaustralisSchum. EtThonn.). Изредка встречается мята водяная (MenthaaquaticaL).
При изучении фитомелиоративных качеств представителей местной флоры было отмечено, что все исследуемые растения за время опыта успешно вегетировали и увеличили биомассу в 2 раза. Однако, из-за отсутствия аэрации (режима проточности) камыш озерный и тростник южный на 5-6 сутки за счет начавшихся процессов гниения вызвали «цветение» воды. Наиболее чистыми, прозрачными и без запаха оказались водные растворы в вариантах с роголистником погруженным и ряской малой. Результаты химических анализов показали, что только в вариантах опыта с данными растениями показатели ХПК снижены со 150,0±0,05 мгО2/дм3 до 0, т.е. степень очистки сточных вод по этому показателю составляет 100%,содержание взвешенных веществ снижено со 120±0,003 мг/л в варианте с ряской малой до 8,4±0,01, в варианте с роголистником погруженным до 34,0±0,1, что составляет 93,0 и 71,7% очистки соответственно (рисунок 2). Прозрачность воды в вариантах опыта с обоими растениями превышает показатели контрольного варианта в 2,7 раз в случае с ряской малой и в 3,3 раз в варианте с роголистником погруженным. Лучшими показателями по уровню прозрачности воды отличился вариант с использованием рогоза южного, который улучшил качество воды по этому критерию в 6,2 раза. Концентрацию анионов азотной группы снижают все исследуемые растения, степень очистки, при этом, колеблется по нитритам от 88,6% (рогоз южный) до 100% (тростник южный, горец земноводный, рдест плавающий), по нитратам от 97,75% (рогоз южный) до 100% (тростник южный, горец земноводный, рдест плавающий). Камыш озерный почти по всем ингредиентам показал, по сравнению с другими анализируемыми растениями, невысокую степень очистки, %: по хлоридам- 10,42; по взвешенным веществам –43,8; по ХПК-46,6; по аммиаку –73,8; по нитритам-7,0; по нитратам –0,83; прозрачность воды была увеличена в 2,4 раза, в соответствии с рисунком 3.
Рис. 2. Результаты исследований фиторекультивационных качеств
представителей местной флоры
В целом, анализируя результаты опыта по суммарному влиянию на качество сточных вод, можно отметить перспективные рекультивационные возможности роголистника погруженного, ряски малой, рогоза южного, тростника южного.
В целом, полученные результаты опытов, несмотря на снижение содержания химических веществ в водных растворах, недостаточно высоки для рекомендаций с целью дальнейшего использования на предприятии.
Рис. 3. Влияние растений-мелиорантов на качество сточной воды.
Патентные и литературные данные показывают [4-6], что для очистки сточных вод эффективнее использовать группу или консорциум растений. Выбор растений - составляющих консорциум для очистки коммунально-бытовых сточных вод обоснован результатами мониторинга экологического состояния малых рек г. Шымкент. Проведенные экологические исследования малых рек г. Шымкент (р.р. Кошкар-Ата, Бадам) показали, что на наиболее загрязненных участках рек произрастают три экологические группы растений: закрепленные в грунте (в большинстве случаев, рогоз южный), плавающие на поверхности (ряска малая, в последнее время, в р. Кошкар-Ата преобладает азолла каролинская) и произрастающие в толще воды (роголистник погруженный). Ввиду того, что р.р. Кошкар-Ата и Бадам проходят через жилые массивы города, в воды рек поступают коммунально-бытовые стоки, нефтесодержащие сточные воды автомоечных станций, ливневые стоки и т.д. Данные химических, микробиологических и гидробиологических анализов показывают повышенную сапробность вод рек, в результате поступления в реки жидких и твердых отходов возникают различные по сапробности участки (таблица 1).
Анализируя составы адаптированных к токсичным водам и низким температурам гидрофитоценозов, было установлено, что наиболее сбалансирован консорциум: роголистник погруженный - ряска малая - рогоз южный (РРР). Такие сообщества достаточно часто отмечались и при анализе флоры вдоль русла обводных каналов, выходящих из территории очистных сооружений.
Таблица 1
Химический, гидробиологический и микробиологический состав вод рек Кошкар-Ата и Бадам
| № пп | Место отбора пробы | Показатели качества воды | |||||||||||||
| Ингредиенты, мг/л | Количество микроорганизмов, кл/мл | ||||||||||||||
| рН | Взвешенные в-ва | Сухой остаток | фосфаты | NH4+ | NO2- | NO3- | БПК5,мг О2/л | нефтепродукты | гетеротрофы | актиномицеты и грибы | азотфиксаторы | нитрификаторы | тиобактерии | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 1 | Р.Кошкар-Ата, исток (возле ж/д вокзала) | 7,1 | 44 | 220 | Н/о | 0,01 | 0,08 | 0,3 | 1,0 | 0 | 2,2×10 | 0,6 ×10 | 2,5 ×10 | 102 | 102 |
| 2 | Р.Кошкар-Ата, Площадь Ордабасы (1 км ниже истока, центр города) | 7,1 | 115 | 564 | 1,2 | 4,3 | 1,3 | 0,8 | 2,88 | 0,01 | 4,8 ×104 | 3,1 ×104 | 3,2 ×102 | 10 | 103 |
| 3 | Р.Кошкар-Ата, ул.Туркестанская (2 км от истока, частный сектор) | 7,2 | 220 | 612 | 1,8 | 9,8 | 1,5 | 0,9 | 14,5 | 0,05 | 5,1 × 105 | 4,2 ×105 | 2,1 × 103 | 10 | 104 |
| 4 | Мкр. Янги-Шахар (около 5 км от истока, окраина города) | 7,2 | 156 | 410 | 1,0 | 5,6 | 0,8 | 0,6 | 7,8 | 0,01 | 6,8 ×107 | 5,1 ×106 | 3,1 ×103 | 103 | 106 |
| 5 | Р. Бадам (до города 5 км, с.Михайловка) | 6,9 | 110 | 780 | 0,02 | 0,4 | 0,08 | 17 | 1,4 | 0,03 | 21×105 | 3×105 | 35×105 | 102 | 107 |
| 6 | Р. Бадам, (край города, район ОАО «ПКОП») | 7,1 | 120 | 800 | 0,03 | 0,4 | 0,08 | 18 | 2,0 | 0,03 | 30×105 | 5×105 | 40×105 | 103 | 108 |
| 7 | Р.Бадам, (жилой массив, Ташмост) | 7,0 | 135 | 820 | 0,09 | 0,8 | 0,1 | 20 | 2,45 | 0,06 | 78×105 | 26×105 | 41×105 | 103 | 109 |
| 8 | Р.Бадам, (с. Коммунизм) | 7,1 | 140 | 960 | 0,1 | 1,0 | 0,15 | 22 | 2,56 | 0,06 | 12×107 | 32×105 | 42×105 | 106 | 109 |
Способность к очистке сточных вод растительного консорциума, составленного из описанных трех видов растений была проверена в лабораторных условиях. Растения были помещены в стеклянные аквариумы с питательным раствором Кноппа с дополнительно введенными 15 мг/л аммоний-ионов в виде NH4OH и 1 г/л солей (в виде хлоридов Na, K, Mg в равных пропорциях). Данные соединения были отобраны ввиду того, что именно по ним в сбрасываемых сточных водах отмечено наиболее частое превышение ПДК. Аквариумы были поставлены в холодильники с дополнительным освещением при температуре +50С на 6-7 суток. По истечении срока опыта отмечены незначительные морфологические изменения у рогоза южного (небольшие некротические участки на листьях вдоль линии воды). Результаты химических анализов показали, что в опытном варианте с использованием консорциума растений солесодержание снижено на 32 %, в контрольном варианте изменений не отмечено. Концентрация аммония в случае использования растений снижена на 60,0%, в контроле отмечено уменьшение его содержания на 6,66%.
Таким образом, из изученного растительного сообщества русла рек очистных сооружений г.Шымкент, адаптированного к химическому составу сточных вод, выявлены растения, которые в составе консорциума: роголистник погруженный - ряска малая – рогоз южный, способны значительно снизить содержание аммоний-ионов и солесодержание в воде.
Список литературы:
1. Волеваха М.М. Вода и воздух нашей планеты. Киев: Наукова душка, 1974г.
2. Кроткевич П.Г. Роль растений в охране водоемов. М.: Наука, 1982 г.
3. Кульский Л.А., Даль В.В. Проблема чистой воды. Киев.: Наукова душка, 1974г.
4. Патент РФ. № 2146231. Способ биологической очистки сточных вод// Степкин А.А., Степкина Ю.А.
5. Патент РФ. № 2296110. Способ биологической очистки сточных вод// ООО "Урал Процесс Инжиниринг Компания".
6. Патент РФ. № 2445275. Способ интенсификации биологической очистки сточных вод//Учреждение Российской академии наук Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук.
