Сохраняя природу, обретаешь себя

Очистка закрытых природных
и искусственных водоемов

Нынешней весной мы в очередной раз отпраздновали Всемирный
День Воды. Этот праздник появился в календаре в 1993 году по
инициативе Генеральной Ассамблеи ООН. Несомненно, одна из самых
актуальных проблем XXI века, главный вопрос, связанный с водными ресурсами,– это
очистка воды. Природа уже не может самостоятельно справиться с ущербом, наносимым
ей человеком. Именно поэтому, бережное отношение к нашим общим водным богатствам имеет большое значение и должно стать правилом поведения каждого жителя планеты.

В Украине насчитывается больше 20 тысячводоемов. Качество воды оценивают по наличию в ней минеральных и органических веществ, химическому составу, состояниюгидробиоценозов. Загрязнение водоемов делят на биологическое и антропогенное. Биологическое загрязнение происходит из-за прироста биомассы гидробионтов, в частности, гидрофитов (крупные водные растения), с последующим их отмиранием и распадом. Антропогенное загрязнение водоемов связанно с хозяйственной деятельностью человека. В Украине оценки качества водных ресурсов по химическому и гидробиологическому показателям совпадают и свидетельствуют о длительном экологическом кризисе.

В конце ХХ – начале ХХІ нашей планете возникли серьезные экологические и социальные дисбалансы, вызванные небрежным отношением к природным ресурсам. В начале нового тысячелетия человечество столкнулось с большими проблемами загрязнения окружающей среды, особое место среди которых занимает загрязнение водоемов. И эта проблема не только развивающихся стран или будущих поколений, но и каждого из нас.

Охрана водоемов от загрязнения в связи с интенсивным развитием хозяйственной деятельности человека, стала одной из центральных проблем, для решения которой необходимо изучения процессов биологического самоочищения водоемов, приводящих к восстановлению качества воды. Важную роль в процессах самоочищения играют высшие фитофильтрационный метод водные растения, заселяющие мелководные зоны водоемов, именно они предотвращаютэвтрофированиеводоемов. Эвтрофирование - увеличение поступления в воду питательных для растений веществ, главным образом азота и фосфора, что ведет к повышению продуктивности водорослей и высших водных растений. Эвтрофирование водоемов – нежелательный и вредный процесс, ибо приводит к «цветению» воды и резкому ухудшению её качества. В решении этой задачи известную пользу может оказать очистки воды. При токе воды через густые заросли полуводных и полностью погруженных растений происходит процессфитофильтрации. Побеги и корни растений механически задерживают минеральные и органические взвеси, а растворенные в воде биогенные, минеральные, органические и токсические вещества в больших количествах поглощаются, трансформируются и инактивируются в растительных тканях. Под влиянием этих факторов сильно увеличивается прозрачность воды, а минерализация ее резко снижается. Основная роль в этом процессе деминерализации принадлежит тростнику, рогозу, камышу озерному и другим макрофитам. Высшая водная растительность оказывает благотворное влияние на кислородный режим водоема. Крупные водные растения, затеняя поверхность воды и поглощая биогенные вещества и другие минеральные соли, являются мощными конкурентами синезеленых водорослей в борьбе за питательные вещества, подавляют их развитие, и этим устраняют вредное «цветение» воды.

Однако, положительное влияние макрофитов на качество воды наблюдается при ежегодной уборке их фитомассы. В противном случае, растения при отмирании и разложении могут стать одним из факторов эвтрофирования водоемов и нарушения гидрохимического и газового режимов в них. Поэтому при изучении роли высших растений в формировании качества воды, необходимо учитывать площади зарастания водоемов макрофитами и величину создаваемой ими фитомассы.

Одним из эффективных способов улучшения качества воды и подавления жизнедеятельности сине-зеленых водорослей в водоемах, является насыщение воды кислородом, а именно пневматическая аэрация, или барботаж. Барботажная аэрационная установка рекомендуется для аэрации отдельных, небольших по площади водоемов отдельных участков водохранилищ глубиной до пяти метров, с целью улучшения санитарного состояния водоемов.

Широко распространен также метод хлорирования воды, который в свое время стал революцией в санитарии и привел к значительному сокращению передающихся с питьевой водой инфекций. Однако, многочисленные исследования последних лет все отчетливей показывают, что при хлорировании воды появляются побочные продукты, которые увеличивают риск различных патологий, в частности, врожденных дефектов сердца и мозга, утверждает группа исследователей под руководством ЮниЯаккола из университета Бирмингема (Великобритания).

В природе качество воды формируется в основном гидробионтами. Создавая необходимые условия для нормального существования водных организмов, человек практически всегда будет иметь воду оптимального качества.

В связи с этим, нельзя не упомянуть о биологическом методе очистки воды. Данный метод основан на способности некоторых микроорганизмов использовать загрязняющие воду вещества для питания в процессе своей жизнедеятельности. Основной процесс, протекающий при биологической очистке – это биологическое окисление, которое осуществляется сообществом микроорганизмов, состоящим из множества различных бактерий, простейших, грибов и др., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям.

Очистку воды рассматриваемым методом проводят в аэробных (т.е. в присутствии растворенного в воде кислорода) и в анаэробных (в отсутствии растворенного в воде кислорода) условиях. Считается, что оптимальная температура для аэробных процессов составляет 20°С-30°С. В этих условиях сосуществуют разнообразные и хорошо развитые микроорганизмы. Следует, однако, указать, что для различных видов бактерий оптимальные температурные режимы лежат в более широких пределах: от 4°С до 85°С. Биологическая очистка наиболее эффективна при значениях pH 5-9, причем оптимальной считается среда с pH 6,5-7,5. При отклонении pH за пределы 5-9 снижается скорость окисления загрязнений, в связи с чем следует контролировать и корректировать величину указанного параметра в водоеме.

Среди приспособлений для искусственной биологической очистки необходимо назвать биофильтр. Для очистки воды от ионов аммония, содержание которых в водоемах зачастую выше гигиенических норм, в качестве наполнителя биофильтра, можно использовать природные дисперсные минералы, например глауконит и цеолит, в качестве адсорбентов. Преимуществом использования таких минералов является то, что отработанные сорбенты могут использоваться для улучшения структуры почв с одновременным внесением ионов аммония, который является необходимым элементом питания растений. В загрузке биофильтра есть адсорбционный наполнитель, на котором нарастает биопленка, она имеет вид слизистого образования толщиной 1-3 мм и более. Эта пленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов. Именно с детоксикации и деструкции бактериями растворенных в воде минеральных и органических веществ начинается процесс биологической очистки водоема. Бактерии подготавливают условия для развития других организмов водного биоценоза.

В практическом плане приспособления искусственной биологической очистки вместе с другими направлениями биологической и химической наук могут помочь уменьшить загрязнение биосферы. Для этого видятся следующие пути:

1. Увеличение способности природных экосистем к самоочищению, здесь может оказаться эффективным использование микроорганизмов, способных разлагать поллютанты, т.е. загрязнения. В качестве поллютанта может выступать и совершенно новое для экосистемы вещество (к примеру, тот или иной пестицид), и исконно присутствующие в биосфере соединения, которые, однако, сейчас поступают в нее в ненормально больших количествах.


2. Рационализация и уменьшение использования пестицидов в сельском и лесном хозяйствах, благодаря внедрению микробиологических удобрений.

К сожалению, в нынешних условиях решить проблему экологического кризиса за короткое время невозможно, ведь необходима перестройка как производства, так и сознания, образа мыслей людей.