Конференція в м. Алушта 2009

Вересень 2009 р

Властивості вищих водних рослин з позицій їх використання для очищення забруднених вод в інженерно-біологичних

Коцар О. М. к.т.н. , ПП ПОТЕНЦІАЛ-4, Діренко А.А, інженер НДЦ ПОТЕНЦІАЛ-4

Вищі водні рослини в процесі харчування поглинають речовини різної хімічної природи з донних відкладень і води, частково їх трансформуючи, частково накопичуючи в своїй біомасі та виводячи, таким чином, на певний термін з кругообігу.

Зі здатністю макрофітів до очищення води і донних відкладень від забруднюючих домішок органічного та мінерального походження пов’язане використання їх в різного типу інженерно-біологічних спорудах – біоплато, біологічних ставках, каналах, ботанічних майданчиках та ін. [1-3].

Для цих цілей з повітряно-водних рослин зазвичай використовують очерет озерний (Shoenoplectus lacustris), види роду рогіз (Typha angustifolia, T. latifolia), очерет (Phragmites australis), ситник (Juncus sp.), канареєчник (Phalaris canariensis) та ін. [4].

У біоплато використовують також маннік (Glyceria maxima), аїр (Acorus calamus), єжеголовнік (Sparganium erectum), бульбокамиш (Bobochoenus maritimus), солончакові айстри (Tripolium vulgare).

Часто використовується в біоінженерних спорудах очерет звичайний (Phragmites australis) – крупний злак (висота в окремих випадках досягає 6 м), відрізняється широкою екологічною амплітудою, росте по берегах водойм, у плавнях, на болотах, у місцях виходу грунтових вод. Тривалий час може виростати без води, здатний вегетувати у водоймах з високим вмістом органічних сполук. Розмножується переважно вегетативно. Насіння в умовах м. Києва і області не визрівають, при пророщування звичайними методами уражаються паразитичними грибами і не проростають. Кращий спосіб розселення очерету – шматочками кореневищ. Зменшення вологості грунту призводить до зменшення висоти пагонів, при заболочування зарості розріджується. Довжина кореневищ очерету може досягати 10-15м, їх діаметр до 5 см, основна маса сконцентрована на глибині 60 см, до 1,8-2,0 м. Висаджувати рослини слід навесні або восени, щільність посадки повинна бути близько 35 екз/1 м2, біомаса кореневищ при цьому близько 10 кг

За даними П.Г.Кроткевича, урожай тростини в 10т/га повітряно-сухої надземної фітомаси і 50 т / га підземної акумулює за сезон в кг / га: K 113,8 / 745,5; P -32,1 / 90, 0; Ca 40,1 / 55,0; Mg 24,1 / 70; Na 20,7 / 430,0; S 97,2 / 180; N min 47,2 / 120 (чисельник-в надземної фітомаси, знаменник – у підземної). При урожаї 44 кг / га сухої речовини очерет може витягнути з води 670 кг / га азоту, 270-280 кг / га фосфору, 400-420 кг / га калію, близько 200 кг / га кальцію ,400-410 кг / га хлору.

Очерет добре росте при вмісті хлоридів до 0,3 г / л, якщо 5-6 г / л, то продуктивність падає на 2/3.

Досить часто в біоінженерних спорудах використовується рогіз. Найбільш поширені у нас 2 види: рогіз вузьколистий (Typha angustifolia) і широколистий (T.latifolia). Це великі багаторічні, кореневищні повітряно-водні рослини, висота може досягати 3,5 м. Рогіз, особливо вузьколистий, менш солестійкий, ніж очерет. Рогіз вузьколистий – перший поселенець на піщаних алювіальних відкладеннях, добре розвивається також на глинистих і торф’янистих грунтах. Рогіз широколистий воліє заболочені ділянки з мулисто-торф’янисті грунтами. Розмножується переважно вегетативно. Біоплато з рогозу з щільністю посадки 45 рослин на квадратний метр при сухій фітомаси близько 3,6 кг/м2 за вегетаційний сезон вилучає до 38 г азоту, 32 г фосфору, 50 г калію і 75 г хлору.

Очерет озерний (Scirpus lacustris) – широко використовується в інженерно-біологічних спорудах. Зустрічається по берегах слабкопроточних і замкнутих, прісноводних і солонуватоводних водойм, на мулистих, мулисто-піщаних, щебнистих, рідше торф’янистих грунтах.

Камиш тригранний (S.triqueter) – більш солестійкий вид.

Манник великий (Glyceria maxima) – недостатньо широко використовується в інженерно-біологічних спорудах, так як чутливий до підвищених концентрацій солей і очищується воді. Зустрічається в заплавах річок, по берегах водойм, на піщаних, мулистих, торф’янистих донних відкладеннях, уникає засолених грунтів. Значне антропогенне евтрофування призводить до скорочення місць існування, незначна – до підвищення продуктивності. При хорошому мінеральному живленні та висвітленні утворює стійкі зарості, здатні існувати багато років. Нові пагони утворюються протягом усього вегетаційного сезону, навіть восени. Розселяється за допомогою кореневищ.

Ірис болотний (Iris pseudacorus) – багаторічна декоративна рослина, з великими жовтими квітами, що росте на болотах, багнистих сирих луках, по берегах водойм, у плавнях. Добре розмножується вегетативно (кореневищами) і насінням. Індикатор заболочених ділянок з поверхневим і грунтовим підтопленням, мулисто-торф’янистих грунтів.

Єжеголовнік прямий (Sparganium erectum) – велика рослина з характерними, зібраними в колючу головку плодами. Росте по берегах річок, ставків, стариць, каналів, в сирих, заболочених місцях. Зрілі насіння до 12 місяців можуть плавати у воді, проростають при наявності шару води. Від проростання до появи першого аркуша проходить 1-1,5 місяця. Репродуктивні пагони з’являються на 3 рік вегетації.

Сусак зонтичний (Butomus umbellatus) – щодо теплолюбний, декоративний вигляд. Поширений в дрібних слабопроточних водоймах, на заболочених луках, може розвиватися у водоймах, зі стічними водами. Індиферентний до трофності субстрату, виростає на кислих, лужних вапняних, багатих сполуками кальцію грунтах. Задовільно розвивається при посиленні антропогенного впливу. Відновлення починається в кінці січня, в квітні з’являються перші листки. Плодоносять лише особини, що виростають на ділянках з товщею води до 100 см, деякі популяції не дають насіння. Насінне поновлення рідко.

Аїр звичайний (Acorus calamus) – південний декоративний вигляд, насіння практично не утворюються, так що розмноження переважно вегетативне. Віддає перевагу волозі мулисті грунти.

Омежнік водяний (Oenanthe aquatica) – розвивається по берегах евтрофних замкнутих водойм із змінним рівнем води, на піщаних, мулисто-піщаних, торф’янистих грунтах. Воліє місцепроживання з потужними донними відкладеннями, рясний на багатих лужних грунтах, розвивається також і на бідних грунтах. рН субстрату від 3,9 до 8,1. У дрібних водоймах це одно-дворічник. Вегетативне розмноження рідкісне, поновлюється змінами. Насіння можуть прорости в кінці літа, восени, весною. На ділянках з невисоким шаром води навесні, проростають і до осені цвітуть утворюють насіння. На глибині насіння може зберігатися кілька років. Можуть утворювати прикореневі розетки до початку зими, тоді навесні швидко розвиваються і закінчують життєвий цикл.

Осока берегова (Carex riparia) – утворює рихлі дерновини, висота стебел досягає 40-120см, росте по берегах річок, розмножується вегетативно – на 1 втечу утворюється 6-7 пагонів. Підземні пагони разом із зонами кущіння зберігаються 5-6 років. Розмножується вегетативно.

Осока загострена (C.acutiformis) – зустрічається по осокові болота, ставків, заболочених лугах. Воліє мулисті, мулисто-торф’янисті, торф’янисті грунти. Витримує затінення. Кореневища довгі. До температурі не вимоглива, росте в тіні, рН 5,5-6,2. Насіння також не проростають. При посиленні антропогенного евтрофування життєвість популяцій знижується.

Осока водна (C. aquatilis) – багаторічна, пухко-дерновинна, висота 50-100 см. Росте в місцях з надлишковим зволоженням, рН 5,5-7,7.

Осока ложноситевідна (C.pseudacorus) – зустрічається на мілководдях оліго-, мезо-, евтрофних водойм на мулистих, мулисто-піщаних, торф’янистих грунтах, на сплавинах. Не виносить сильно лужного і сильно кислого середовища. При посиленні антропогенного впливу продуктивність знижується. Вид зникає при очищенні ставків, осушенні, поглибленні каналів. Дерновинний вид, висота 40-100 см. Листя 5-10 мм шириною. Якщо насіння в рік збору були висушені, а потім висівали, то через 10-12 днів проростало 30%, а через 40 днів 70% посіяних насіння.

Накопичення важких металів вищими прибережноводними рослинами вибірково: акумуляція заліза найбільш інтенсивно виражена у манника великого, хвоща і осоки гострої, марганцю – у рогозу широколистого та очерету озерного, міді – у стрелолістан, хрому – у очерету озерного і рогозу широколистого.

Погано переносять засолення комиш лісовий, єжеголовнік, аїр, осоки берегова, гостра, гостролистого, лисяча (осоки приблизно до 0,69 г / л по хлору). Рогіз вузьколистий та очерет озерний – приблизно до 2 г / л, а рогіз широколистий більш солестійкий. До солевиносливих можна віднести тростини і бульбокамиш – до 15 г / л, очерет табернемонтана, євпаторіум, осоку двохтичинкову.

Згідно дослідам з очищення води від нафти та нафтопродуктів (нігрол, автол, машинне масло) з допомогою повітряно-водних рослин (рогози, очерет озерний, єжеголовнік, сусак, очерет, очерет, осоки) – концентрація нафти 10 г / л пригнічує рослини, 100 г / л – згубна для них. Внесення в судини сирої товарної нафти 1г / л стимулює ріст рослин. Емульговану нафту в посудинах з гелофітов зникала на 5-7день, з зануреними видами – на 10-13, неемульгованих – на 9-13. У контролі емульгованих зникала до 15-16 дня, неемульгованих – до 18. У дослідах з рогозом нафтова плівка товщиною 0,06 мм зникала на 4-5 день, а з очеретом-на 18-20 день з усіма рослинами.

Н.Н.Смірнова [6] досліджувала зольні елементи у водних рослинах водойм Кілійської дельти Дунаю: нею було відмічено, що в молодих затоках з більш мінералізованою водою рослини містять менше азоту і більше фосфору, ніж у старих, опріснених затоках. Середні показники зольності зростають в ряду від прибережно-водних до занурених видів, вміст золи в рослинах, як правило, обернено пропорційно мінералізації води.

На підставі власних досліджувань і літературних даних можна зробити наступні основні висновки:

1. Найбільші перспективи водних рослин для використання в інженерно-біологічних спорудах є очерет звичайний, рогіз вузьколистий.

2. Для заселення нових інженерно-біологічних споруд вищими водними рослинами застосуємо метод висаджування відрізків кореневищ, можливо їх попереднє культивування в контейнерах.

Література.

1. Оксіюк О.П, Мережко А.І., Волкова Т.Ф. використання вищих водних рослин для поліпшення якості води та укріплення берегів каналів / / Водний. Ресурси. -1978, № 4. – С.97-104

2. Коцар О.М. ГІдроекологІчнІ основи енергоефективних. Використання біотехнологій для кондиціювання зворотніх вод з неканалізованіх територій. Зб. Наукових робіт ІГМЕ, -2006, С.112-115

3. Захарченко М, Рижикова І. Розробка низьковитратних природоохоронних заходів у басейні Західного Бугу. Озера та штучні водойми України: сучасний стан й антропогенні Зміни. Матеріали 1 міжнар науково-практ. конф. 22-24 травня 2008р.-Луцьк, -2008, с.216-219.

4. Ейнор Л.О. Ботанічна майданчик – біоінженерних споруд для очистки стічних вод / / Водний. ресурси. – 1990, № 4. -С.149-161.