ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИДРОБИОНТОВ ДЛЯ РЕАБИЛИТАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ ВОДОЕМОВ

АННОТАЦИЯ

В статье определены физические свойства и химический состав сточных вод хвостохранилищ Горно-металлургического завода-3 Навоийского горно-металлургического комбината, видовой состав микроорганизмов, микроскопических водорослей и простейших животных. По результатам физико-химического анализа, выявлены средние концентрации цианид ионов, в сточных водах  хвостохранилищ  выше 10 мг/л,  роданид ионов еще выше  1299,4 - 340,0 мг/л, которые создают опасные, экстремальные условия для жизни живых организмов. Обоснована возможность очистки сточных вод хвостахранилищ с использованием интродуцентных высших водных растений - азоллы, пистии, эйхорнии и малой ряски.  Получены результаты эффективности очистки сточных вод с использованием высших водных растений за 10 суток: эйхорнии, пистии и ряски была более чем 50%.

ABSTRACT

The article determines the physical properties and chemical composition of wastewater from the tailings of the Mining and Metallurgical Plant-3 of the Navoi Mining and Metallurgical Combine, the species composition of microorganisms, microscopic algae and protozoa. According to the results of physico-chemical analysis, average concentrations of cyanide ions in the wastewater of tailings are above 10 mg/l, thiocyanate ions are even higher than 1299,4 – 340,0 mg/l, which create dangerous, extreme conditions for the life of living organisms. The possibility of treating wastewater from tailings dumps using introduced higher aquatic plants - azolla, pistia, eichornia and duckweed - is substantiated. The results of the efficiency of wastewater treatment using higher aquatic plants for 10 days were obtained: eichornia, pistia and duckweed were more than 50%.

Ключевые слова: водная растительность, водоросли, гидробионты, органическое вещество, бактерии, зоопланктон, зообентос

Keywords: aquatic vegetation, algae, hydrobionts, organic matter, bacteria, zooplankton, zoobenthos

Введение. В настоящее время очень интересным и актуальным направлением в решении проблем реабилитации водоемов является использование водной растительности, водорослей  и других гидробионтов. Все живые организмы не только существуют в водоеме, но и выполняют определенную экологическую функцию, поддерживая  процесс жизнедеятельности всей экологической системы в целом.

Высшая водная растительность играет большую роль в самоочищении воды и насыщении ее кислородом. Обитающие в толще воды низшие водоросли (фитопланктон) обогащают воду кислородом и создают основную массу органического вещества в процессе фотосинтеза. Бактерии, в свою  очередь, перерабатывают это органическое вещество, разлагая его на минеральные составляющие. В то же время сами бактерии служат пищей для многих мельчайших беспозвоночных, обитающих в толще воды (зоопланктона) или в грунте (зообентос). Зоопланктон и зообентос, как и фитопланктон, служат пищей для рыб. Эти звенья составляют пресноводную  пищевую (так называемую трофическую) цепь [2,3,4]. На современном этапе развития горнодобывающего производства основное  внимание уделяется  очистке сточных промышленных вод, в  которых  содержаться вредные, ядовитые  вещества,  наносящие вред окружающей среде.  В основном горнодобывающие  предприятия влияют на окружающую среду геолого-геохимическими особенностями и  использованием различных технологий для разработки месторождений полезных ископаемых.

Одним из важных направлений природоохранной деятельности Навойского горно-металлургического комбината является грамотный процесс управления отходами и хвостохранилищами для снижения воздействия промышленной деятельности комбината на окружающую среду.

 Методология исследования. В исследованиях очистки сточных вод хвостохранилищ Навоийского горно-металлургического комбината использовали эйхорнию (Eichhornia srassipes (Solms.), пистию Pistia (Pistia strtiotes L.) и малую ряску (Lemna minor L.). Эксперименты проводились в лабораторных условиях в течение 10 суток в пластмассоых емкостях объемом 12 л, заполненных сточными водами. В начале эксперимента pH раствора составлял 8,5, во время эксперимента температура воздуха и воды составляла 26-21⁰С на 8:00 часов, освещенность 3000 люкс, в 12:00 температура составляла 32-26⁰С, освещенность 5000 люкс, а в 16: 00 температура 30-25⁰С, освещенность 3000 люкс, в 20:00 температура- 27-22⁰С, а освещенность составляла 2500 люкс [1].

Остальные три вида растений в экспериментальном и контрольном вариантах выращивали в аналогичных условиях, и значение pH раствора, температура воздуха и воды, интенсивность освещения регистрировались четыре раза в день. До культивирования E. srassipes в сточных водах КЕМИКС Горно-металлургического завода - 3 pH составлял 9,4, цианистый натрий 10 мг/л, силикат-ионы 38,3 мг/л, ионы кальция 801,6 мг/л, ионы магния 10 мг, л, ионы натрия 1465 мг/л, ионы калия 72 мг/л, ионы железа 24,4 мг/л, ионы меди 14 мг/л, цинк 1,65 мг/л, свинец 0,14 мг/л, марганец 0,08 мг/л, никель 1,6 мг/л , кобальт 0,26 мг/л, хром 0,05 мг/л, алюминий 10 мг/л, хлорид-ионы 1276,2 мг/л, карбонаты 364,7 мг/л, нитрит- и нитрат-ионы 7,08 мг/л, роданид 1299,4 мг/л, мышьяк 2 мг/л и сульфатов 3,1 мг/л.

В стоках Хвостхоза Горно-металлургического завода - 3 pH стоков составлял 7,3, цианид натрия 10 мг/л, силикат-ионы 5 мг/л, ионы кальция 531 мг/л, ионы магния 534 мг/л, ионы натрия 1133 мг/л. , ионы калия 209 мг/л, ионы железа 0,06 мг/л, ионы меди 2,8 мг/л, цинк 0,1 мг/л, свинец 0,16 мг/л, марганец 0,03 мг/л, никель 8,4 мг/л, кобальт 2,1 мг/л. л, хром 0,06 мг/л, алюминий 10 мг/л, хлорид-ионы 779,9 мг/л, карбонаты 5 мг/л, нитрит- и нитрат-ионы 6, 84 мг/л, роданид 340 мг/л, мышьяк 2 мг/л, и сульфаты 5,2 мг/л.

Как видно из приведенных выше  полученных данных, после опытов с высшими водными растениями содержание в сточных водах анионов и катионов, таких как силикат, хлор, кальций, магний, натрий, калий, никель, кобальт, хром, снизилось в 2-3 раза. Кроме того, хотя количество карбонат-ионов в водах КЕМИКС Горно-металлургического завода - 3 было изначально 367,7 мг/л, через 10 дней результаты биологической обработки показывают, что эти ионы полностью очищены. Эксперименты проводились с четырьмя разными видами, чтобы изучить возможность очистки сточных вод с помощью высших водных растений. Это эйхорния, пистия ряска, азолла, среди которых растения эйхорния и ряска оказались более устойчивыми к сточным водам. Предварительные эксперименты проводились в лаборатории и на последующих этапах продолжались на открытом воздухе для имитации природных условий среды сточных вод. Мы видим, что содержащиеся в сточных водах железо, медь, цинк, никель, кобальт и хром относительно хорошо усваиваются растениями.

В частности, мы можем видеть резкое снижение с 3,1 мг / л до 0,09 мг / л в результате десятидневной биологической обработки эйхорнией, тогда как содержание железа в сточных водах изначально составляло 24,4 мг / л. Из  полученных результатов видно, что ионы карбоната в сточных водах полностью усваиваются во всех трех вариантах эксперимента. Хотя сухой остаток в сточных водах составлял 8,1-8,7 г/л, концентрация солей в растворе или общее содержание солей (солесодержание) было выше 5000-10000 мг/л, что отрицательно сказалось на физиологии водно-солевой обмен в растениях.

В опытах видно, что под воздействием высших водных растений концентрация таких элементов, как никель и медь, в сточных водах снизилась в 10-20 раз, а концентрация таких элементов, как свинец и цинк, в 2-5 раз.

В связи с тем, что эксперименты проводились в открытом воздухе и уменьшенный объем сточных вод, испарившихся под действием температуры горячего воздуха, заполнялся водопроводной водой один раз в 3 дня, количество отдельных ионов и элементов изменялось непропорционально исходному содержанию ионов в растворе.

Заключение. По данным физико-химического анализа, средняя концентрация цианид ионов в сточных водах  хвостахранилищ выше 10 мг/л, а роданид ионов еще выше, т.е. 1299,4 - 340,0 мг/л, что создает опасные, экстремальные условия для жизни живых организмов. Это означает, что его нельзя выливать сельскохозяйственные угодья и естественные водоемы.

При анализе анатомической структуры листьев, корней и стеблей пистии и эйхорнии, выращенных и адаптированных к сточным водам, было обнаружено, что в основном в корнях растений накапливаются макро- и микроэлементы.

По результатам экспериментов общая эффективность очистки сточных вод с использованием высших водных растений (ВВР) за 10 суток: эйхорнии (E. crassipes Solms.), пистии (P. stratiotes L.) и ряски (L. minor L.) была более чем 50%. Этот показатель имеет сезонное значение, так как, интенсивность вегетации растительных культур несколько понижена в зимний период. Основываясь на результаты исследований можно сделать вывод что, из числа испытанных растений наиболее высшие показатели ремедации показали эйхорния (E. crassipes Solms.) и ряска (L. minor L.). А остальные виды растении можно использовать в комплексной очистке как вспомагательные.

Список литературы:

1.  Ахмедова Н.М. и др. Очистка сточных вод горнодобывающих предприятий Узбекистана с применением высших водных растений. Науч. журнал Безопасность Труда в Промышленности. 2023, январь с.77-83
2.  Сапожников Ю.А., Алиев Р. А., Калмыков С.Н. Радиоактивность окружающей среды. Теория и практика. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 286 с.
3.  Трапезников А.В., Трапезникова В.Н., Коржавин А.В., Николкин В.Н. Радиоэкологический мониторинг пресноводных экосистем, Том I – Екатеринбург: Изд-во «АкадемНаука», 2014. – 496 с. 
4. Трапезников А.В., Трапезникова В.Н., Коржавин А.В., Николкин В.Н. Радиоэкологичекий мониторинг пресноводных экосистем, Том II – Екатеринбург: Изд-во "АкадемНаука", 2016. – 480 с.