Главная → Наука → Научные статьи ООО НПО "Альгобиотехнология" → Научные статьи 2013 года → Биологическая реабилитация Черноисточинского и Верхне-Выйского водохранилищ методом коррекции альгоценоза в 2011 – 2012 гг.

Биологическая реабилитация Черноисточинского и Верхне-Выйского водохранилищ методом коррекции альгоценоза в 2011 – 2012 гг.

С. П. Усольцев, director@voda-nt.ru

В. В. Кульнев, abt-vrn@yandex.ru

ООО «Водоканал-НТ», Нижний Тагил, Россия

ООО Научно-производственное объединение «Альгобиотехнология», Воронеж, Россия

Экологическая обстановка Черноисточинского и Верхне-Выйского водохранилищ и питающих их рек за последнее десятилетие в результате детериорации претерпела значительные изменения в сторону ухудшения качества воды не только по содержанию загрязняющих веществ, но и по органолептическим показателям, приводящие к снижению рекреационного потенциала.

Одной из самых негативных и распространенных экологических проблем является «цветение» водоемов. Преобладающее развитие синезеленых водорослей, вызывающих «цветение» воды с накоплением избыточной биомассы, создает технические трудности при подаче воды в городскую водопроводную сеть, ухудшает ее химический состав и санитарные показатели.

Особую озабоченность вызывает ухудшение качества воды в результате функциональных изменений в экосистеме водоема в связи с тем, что водохранилища используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Нижний Тагил и Пригородного района.

В этой связи в 2011 году администрацией города Нижний Тагил было принято решение о проведении работ по биологической реабилитации данных водоемов методом коррекции альгоценоза. В 2012 году работы были продолжены.

С целью структурной перестройки фитопланктонного сообщества проводилась альголизация водоема представителями протококковых – штаммом Chlorella vulgaris ИФР №С-111 для увеличения роли зеленых водорослей в альгоценозе, ввиду того что между зелеными и синезелеными водорослями в фитопланктоне складываются антагонистические отношения. Хлорелла подавляет развитие синезеленых водорослей за счет прямой конкуренции.

Помимо снижения степени «цветения» водоема метод коррекции альгоценоза имеет и другие положительные эффекты. Во-первых, происходит улучшение качества воды по содержанию химических компонентов и по органолептическим показателям. Во-вторых, снижается обсемененность воды патогенной микрофлорой. В-третьих, происходит восстановление рекреационного потенциала.

Работы по альголизации водоемов в 2011 году привели к положительным результатам. В частности, в структуре альгоценозов обоих водоемов в массовом количестве, отсутствовали виды цианобактерий, вызывающие «цветение» воды. Кроме того, в обоих водоемах произошло улучшение качества воды по следующим показателям в течение года, контролируемым ООО «Водоканал-НТ»: сульфаты, запах, химическое потребление кислорода, нитраты, хлориды, марганец, железо и нефтепродукты. Все анализируемые показатели и компоненты можно разделить на две группы.

В первую группу входят компоненты и показатели, концентрация и значения, которых при отсутствии залповых поступлений, подчиняется закономерным сезонным изменениям. В данную группу входят макрокомпоненты, а именно кальций, магний, натрий, калий, хлориды, гидросульфаты и гидрокарбонаты. Их содержание возрастает с повышением температуры воды и снижается при похолодании. Обратную зависимость имеет изменение содержания растворенного в воде кислорода. Также в данную группу относятся такие показатели как общая жесткость, биохимическое потребление кислорода и химическое потребление кислорода.

Компоненты и показатели, которые имеют стохастический характер изменения концентрации, входят во вторую группу. Это, прежде всего, тяжелые металлы, фенолы, анионактивные синтетические поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, неорганические формы азота и фосфора. Перечисленные вещества являются классическими агентами техногенного загрязнения. Тяжелые металлы имеют атмофильный характер поступления в водоемы, так как первоначально они депонируются в снеговых отложениях, и их концентрации в водоемах резко увеличиваются в весенний период, но с течением года имеют тренд на снижение.

Повышенное содержание аммонийного азота свидетельствует о свежем поступлении загрязнения. Затем данный поллютант под действием хемоавтотрофных нитрификаторов переходит в наиболее токсичную форму – нитритный азот. Данное соединение неустойчиво и под действием бактерий второй фазы нитрификации переходит в нитратную форму.

Был проведен сравнительный анализ изменения экологической ситуации на исследуемых водохранилищах в 2011 и 2012 гг. Из общего количества были выбраны следующие показатели качества воды:

Цветность воды исследуемых водохранилищ возросла по сравнению с 2011 годом и превышает предельно-допустимое значение для данного показателя. Данный факт объясняется тем, что в 2012 году в весеннее-летний период были более высокие температуры по сравнению со сходным периодом 2011 года, что привело к гораздо более интенсивному развитию фитопланктона, обусловившему значительное увеличение цветности (рис. 1 и 2).

Рис. 1 – динамика изменения цветности воды Верхне-Выйского водохранилища за апрель-июль 2011 – 2012 гг.

Рис. 2 – динамика изменения цветности воды Черноисточинского водохранилища за апрель-июль 2011 – 2012 гг.

Содержание растворенного кислорода в воде исследуемых водохранилищ трехкратно превышает минимальную норму. Данный факт говорит о пользе альголизации водоема, если даже в самый жаркий месяц – июль – концентрация кислорода находилась на уровне 11 мг/ дм³ для Верхне-Выйского, и 13,5 мг/дм³ для Черноисточинского водохранилища (рис. 3 и 4).

По такому сидерофильному элементу как марганец сложилась обратная ситуация, выражающаяся в снижении содержания данного компонента. (рис. 5 и 6). Данный факт объясняется высоким содержанием кислорода – мощнейшего окислителя, который переводит марганец в высшие валентности, обусловливающие образование минеральных форм и выпадение их в донные отложения.

Рис. 3 – динамика изменения концентрации кислорода в воде Верхне-Выйского водохранилища за апрель-июль 2011 – 2012 гг.

Рис. 4 – динамика изменения концентрации кислорода в воде Черноисточинского водохранилища за апрель-июль 2011- 2012 гг.

Рис. 5 – динамика изменения концентрации марганца в воде Верхне-Выйского водохранилища за апрель-июль 2011 – 2012 гг.

Рис. 6 – динамика изменения концентрации марганца в воде Черноисточинского водохранилища за апрель-июль 2011 – 2012 гг.

Таблица 1 – значения индекса загрязнения воды исследуемых водохранилищ в 2012 году

№ п/п	Компонент	ПДК	Точка мониторинга	ИЗВ
				апрель	май	июнь	июль




1	рН	6-9	Верхне-Выйское 1	0,59	0,51	0,54	0,57



2	Фосфаты, мг/дм³	3,5


3	Железо, мг/дм³	0,3
4	Марганец, мг/дм³	0,1
5	Медь, мг/дм³	1	Верхне-Выйское 2	0,57	0,51	0,43	0,41
6	Цинк, мг/дм³	5
7	Аммоний, мг/дм³	2
8	Нитраты, мг/дм³	4.5
9	Нитриты, мг/дм³	3	Черноисточинское 1	0,54	0,52	0,53	0,53
10	Жесткость, ммоль/дм³	7
11	СПАВ, мг/дм³	0.5
12	Нефтепродукты, мг/дм³	0.1
13	БПК₅	2	Черноисточинское 2	0,54	0,46	0,49	0,48
14	Раств. кислород	< 4

Из приведенной таблицы 1 видно, что воды исследованных водоемов относятся ко второму классу качества и характеризуются как чистые.

Таким образом, можно сделать несколько выводов:

1. Воды Черноисточинского и Верхне-Выйского водохранилищ имеют околонейтральную реакцию, переходящую в слабощелочную.

2. Органолептические показатели не превышают предельно-допустимые значения для питьевой воды.

3. Содержание растворенного кислорода находится на уровне 13 – 15 мг/дм³ .

4. Концентрации анализируемых компонентов ниже ПДК, установленных для объектов хозяйственно-питьевого назначения, за исключением БПК₅

5. Индекс загрязнения воды колеблется в пределах 0,46 – 0,54 для Черноисточинского водохранилища и 0,41 – 0,59 для Верхне-Выйского, что позволяет отнести воды исследованных водоемов ко второму классу качества, то есть к чистым.

6. В целом, гидрохимическая обстановка в точках мониторинга исследованных водоемов стабильна, существенных аномалий по анализируемым компонентам не выявлено.

7. В будущем при проведении аналогичных работ для получения лучших результатов необходимо увеличение периода альголизации и она должна проводиться с марта по октябрь – ежемесячно.

Также необходимо отметить, что в структуре фитопланктонного сообщества исследованных водоемов доминируют диатомовые водоросли. Их гегемония нарушается золотистыми (в мае) и зелеными (в июле) водорослями.

Виды синезеленых водорослей, вызывающие «цветение» воды присутствуют в незначительных количествах, что доказывает пользу биологической реабилитации питьевых водохранилищ методом коррекции альгоценоза в целях улучшения качества питьевой воды.

Страницы в сборнике 299-301