ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА ОСНОВЕ КОНСОРЦИУМА ВЫСШИХ ВОДНЫХ РАСТЕНИЙ И МИКРОВОДОРОСЛЕЙ

АННОТАЦИЯ

Результаты проведенного нами исследования по изучению возможностей в очистке загрязненных водных экосистем на основе консорциума высших водных растений и их роли в окислительно-восстановительной деструкции органо-минеральных соединений в загрязненных сточных водах имеют научное и практическое значение. Полученные в этих экспериментах данные могут быть использованы для изучения процессов биоремедиации водоемов. Для экологии – это основа для создания биопрепаратов с целью альголизации загрязненных водоемов. Для биотехнологии – это создание новых кормовых добавок для кормления сельско-хозяйственных животных и птиц.

ABSTRACT

The results of our study on the relationship between different types of phototrophic and heterotrophic microorganisms in order to identify their ability to clean contaminated water ecosystems, and the role of micro-algae in the redox destruction of organo-mineral compounds in contaminated wastewater have scientific and practical value. The results obtained in these experiments, the data can be used to study processes for bioremediation of water bodies by their algolizatsii and create conditions for the enrichment of ponds contaminated useful algo- and microflora. At the same time there is an accumulation of algae biomass, which can be used in a variety of ways. For ecology - is the foundation for the creation of biological products for the purpose of algolizatsii polluted water. For biotechnology - is the creation of new feed additives for feeding of agricultural animals and birds. It is known that microalgae have high nutritional value and therefore can be used as valuable biologically active feed additives for livestock and poultry.

Ключевые слова: микpoвoдopocли, циaнoбaктepии, кoнcopциyм, мoнoкyльтypa, cимбиoз, aнтaгoнизм, кceнoбиoтики, биopeмeдиaция.

Keywords: microalgae, cyanobacteria, consortium, monoculture, symbiosis,antagonism, xenobiotics, bioremediation.

В последние годы в различные экосистемы от антропогенного воздействия большой интерес представляют вопросы биологического разнообразия. Сложные экологические условия, происходящие во многих регионах мира,биогеохимический оборот тяжелых металлов в биосфере возможен только при и не только, но и в связи с антропогенной деятельностью.  Проблема загрязнения среды различными экотоксинами связана с урбанизацией и затрудняет промышленности. Наиболее вероятным загрязнителям окружающей среды тяжелые металлы, нефтепродукты, нитраты, нитриты и различные ароматические полициклические углеводороды. В связи с этим токсикантами загрязнение биоразнообразия в настоящее время является важнейшей проблемой экологии.

Нами были проведены исследования по изучению процесса очистки сточных вод от тяжелых металлов с использованием подобранного фитоальгоцианобактериального консорциума в случае промышленных сточных вод. При проведении исследования, помимо органолептических показателей основной группы, мы обращали внимание на химико-органолептические показатели и рН воды. Содержание взвешенных частиц в условиях эксперимента на протяжении всего периода исследования имеет тенденцию к уменьшению. В первые 2 дня эксперимента в варианте №1 (Chlorella vulgaris+ Pistia stratiotes) наблюдались хорошие результаты, размер взвешенных частиц уменьшился на 15%, размер взвешенных частиц в варианте № 2 (Scеnеdеsmus quadricauda+ Pistia stratiotes) уменьшился на 13%. Через 4 дня эти показатели составили 56-58%. На заключительный момент эксперимента общее снижение содержания взвешенных частиц было высоким, в варианте №1 - 87%, в варианте №2-71%.

Большое значение в биологической очистке сточных вод имеет содержание азота и фосфора. По результатам нашего исследования, показатели азотного обмена имеют значительную колебательную тенденцию. Это связано с высоким содержанием аммиачного азота (13,7 мг/л) в зависимости. Особенно заметно его содержание снижается при культивировании консорциума в варианте № 1. В первые 2 дня эксперимента наиболее интенсивно окисляется аммиачный азот. Из данных динамики нитрит-ионов видно, что при очистке с помощью консорциума фито-альгоцианобактерий происходит интенсивное окисление аммиачной формы азота.

Таблица 1.

 Результаты очистки сточных вод с помощью консорциума

Абсорбционные свойства консорциума №1 по отношению к ионам тяжелых металлов были выше, чем у консорциума №2, поэтому его можно рекомендовать к применению в мерах биологической очистки сточных вод.

Для очистки от ионов тяжелых металлов и органоминеральных примесей с помощью микроводорослей необходимо иметь оптимальное соотношение между количеством клеток и ионами металлов. Вторичные отходы в этом случае могут использоваться в качестве сырья с целью получения дополнительной товарной продукции. Например, золоотход может использоваться в производстве строительных материалов. Данный вариант технологической схемы вполне подходит для использования в целях очистки бытовых и сточных вод, загрязненных тяжелыми металлами.

Таким образом, можно решить экологические проблемы путем утилизации сточных вод, снижения концентрации нитратов, фосфатов, тяжелых металлов и других загрязняющих веществ до предельно допустимых концентраций, что может послужить основой для создания экологически чистых технологий, безопасных для экологии водоемов, путем естественной биологической очистки сточных вод в биологических прудах высших растений, микроводорослей и цианобактерий.

По полученным результатам сделаны соответствующие выводы:

1. в водах, взятых из различных этапов системы очистки бытовых сточных вод, скорость роста растения Пистия была выше, чем в водных растениях более высокой стадии, которые были исследованы;

2. по результатам исследования была отмечена высокая устойчивость исследуемой культуры Chlorella vulgaris Z-1 в различных образцах бытовых загрязненных сточных вод;

3.доказано, что в лабораторных условиях эффективно использовать консорциум высших водных растений и микроводорослей в процессе очистки сточных вод.

Список литературы:

1. Заядан Б.К., Маторин Д.Н. Биомониторинг водных экосистем на основе микроводорослей. – М.: Изд-во «Алтекс», 2015. 252 с.
2. Заядан Б.К., Экологическая биотехнология фототрофных микроорганизмов, Монография. –Алматы: Изд-во «Арыс», 2011.-368с.
3. Макарова Е. И., Отурина И. П., Сидякин А. И. Прикладные аспекты применения микроводорослей – обитателей водных экосистем // Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2009. Вып. 20. С. 120–133.
4. Минюк Г. С. Одноклеточные водоросли как возобновляемый биологический ресурс // Морской экологический журнал. – 2008. –Т. 7, № 2. – С. 5–23.
5. Ашихмина Т.Я.Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е,   - М.: Академический Проект, 2006. – С.17.
6. Абакумов В.А. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. - 319 с.
7. Остроумов С.А. Биоконтроль загрязнения водной среды: проблемы реабилитации и ремедиации, включая фиторемедиацию и зооремедиацию // Токсикологический вестник. -2009. -№.6, -С.31-38.
8. M. H. Fulekar  Bioremediation Technology: Recent Advances. Springer Science & Business Media. - 2012 г. – 290 p.
9. Тимофеева, С. С. Биотехнология обезвреживания сточных вод // Хим. и технол. воды.– 1995. –№ 5. – С. 525–532.
10.  J. S. Dunbabin, K. H. Bowner Potential use of constructen wetlands for  treatment of industrial wasterwaters containing mettals // Sci. Total. Environ. – 1992. 111. – № 2/3. – Р. 56–60.
11. S. D. Lloyd, T. D. Fletcher, T. H. F.Wong, R. M. Wootton  Assessment of Pollutant Removal Performance in a Bio-filtration System: Preliminary Results // 2nd South Pacific Stormwater Conf.; Rain the Forgotten Resource, 27–29 June 2001, Auckland, New Zealand. – Р. 20–30.
12. G. F. Dawson, R. F. Loveridge, D. A. Bone Grop production and sewage treatment using gravel bed hydroponic erridation // Ibid. – 1989.21. –№ 2. – Р. 57–64
13.  Белякова Р.Н., Л.Н. Волошко, О.В. Гаврилова и др. Водоросли, вызывающие "цветение" водоёмов Северо-Запада России. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. - 367 с.
14. Снитько Л.В., Сергеева Р.М. Водоросли разнотипных водоёмов восточной части Южного Урала // Под ред. Т.В. Догадиной. - Миасс: ИГЗ УрО РАН и НИСО УрО РАН, 2003.- 166 с.
15. Bulgakov N.G., Levich A.P. The nitrogen:phosphorus ratio as a factor regu-lating phytoplankton community structure // Arch. Hydrobiol.- 1999.- Vol. 146, № 1. - P. 3 - 22.
16. Анищенко О.В., В.И. Колмаков, М.И. Гладышев. Изучение влияния метеорологических факторов на флуоресцентные показатели фитопланктона поверхностного слоя воды "цветущего" водоема // Доклады Академии наук. - М.: Наука, 2004. - Т. 397, № 1. - С. 124 - 127.
17. Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. - Л.: Наука, 1990. - 179 с.
18.  Копылов А.И., Косолапов Д.Б. Микробиологические индикаторы эвтрофирования пресных водоёмов // Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем. - СПб.: ЛЕМА, - 2007. - С. 176-181.
19.  Станиславская Е.В. Водоросли перифитона озерно-речной системы Вуокса // Состояние биоценозов озерно-речной системы Вуоксы. - СПб.: ВВМ, 2004. - С. 64 - 72.
20. Ахмед А.Исса, Абдель-Бассет. Токсическое действие соединений фенола на Anabaena cylindrica Lemm. и Nostoc muscorum Ag. в экспериментах с использованием хемостата// Альгология N 4, 1999, т.9, стр.41-47,122-123.