Биологическая реабилитация водоемов методом коррекции альгоценоза

Еще в 50-х годах прошлого была осознана серьезность проблемы поиска оптимального и безопасного для природы способа борьбы с "цветением" водоемов, и многие ученые успешно разрабатывали отдельные вопросы посвященные загрязнению и самоочищению водоемов, предотвращению их "цветения" синезелеными водорослями, зарастания высшей водной растительностью.

В настоящее время все эти проблемы объединены в новое научное направление - биологическая реабилитация водоемов.

Биологическая реабилитация - это восстановление экосистемы водоема до естественного уровня и безопасного состояния для человека и окружающей среды.

Схема биологической реабилитации водоёмов ежегодно включает действия, направленные на поглощение загрязняющих веществ, улучшение санитарного состояния, предотвращение "цветения" воды, биологическую мелиорацию высшей водной растительности и, наконец, вылов рыбы и прочих биологических объектов. Причем рыба рассматривается не как объект промыслового или любительского лова, а как компонент экосистемы, предназначенный для выноса из водоёма первичной продукции, которая трансформируется в рыбную продукцию, в виде ихтиомассы.

Цикл ежегодного развития фитопланктона можно описать следующим образом. Структура зимнего, ранневесеннего и позднего сенного альгоценозов характеризуется значительным преобладанием диатомовых водорослей, не требовательных к питательным веществам и редко достигающих массового развития. Летом, происходит бурное развитие синезеленых водорослей, влекущее массу негативных экологических последствий.

Известно, что между зелеными и синезелеными водорослями в фитопланктонном сообществе складываются антагонистические отношения.

Существует метод биологической реабилитации водоёмов, используемых в качестве источников водоснабжения, разведения рыбы, приемников технико-бытовых сточных вод очистных сооружений сельскохозяйственных и промышленных предприятий. Он основан на введении в водоем оригинального штамма одноклеточной зеленой микроводоросли Chlorella vulgaris (альголизация).

Штамм защищен патентом РФ № 1751981 и принят на депонирование Институтом физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской Академии Наук.

ООО НПО "Альгобиотехнология" производит хлореллу указанного штамма с 2006 года. Производство организовано с применением последних достижений в биотехнологии и сертифицировано по ветеринарной безопасности. Отработаны регламент и технология альголизации водоёмов.

Попадая в водоем, планктонный штамм хлореллы не осаждается на дно и не прилипает к высшей растительности, а парит в верхнем (до 40 - 120 сантиметров) слое воды интенсивно делясь. За несколько дней хлорелла становится доминирующей микроводорослью в указанном биотопе. В результате фотосинтеза происходит насыщение воды кислородом. В процессе онтогенеза хлорелла активно потребляет органические и неорганические вещества, что приводит к улучшению качества воды. В результате насыщения воды кислородом происходит снижение содержания тяжелых металлов и нефтепродуктов. Тяжелые металлы переходят в высшие степени окисления и образуют с анионами нерастворимые соединения.

Кислород в период выделения, находясь в атомарном состоянии, (instatum nascendi), обладает повышенной окислительной способностью. Именно в этот момент атомарный кислород окисляет (разрывает) длинные цепочки гидрофильных углеводородов, входящих в состав нефтепродуктов, образуя гидрофобные обрывки радикалов нефтепродуктов, которые оседают на дно водоемов, где подвергаются дальнейшему разложению с помощью нефтеперерабатывающих бактерий.

Поскольку хлорелла является наилучшим кормом для зоопланктона, то численность его в водоеме увеличивается в разы, создавая тем самым благоприятную обстановку для развития высших гидробионтов.

При альголизации водоема в весенние месяцы массового развития цианобактерий не происходит, так как хлорелла успевает поглотить биогены необходимые для их развития. Когда водоем уже заражен синезелеными водорослями введение нашего штамма позволяет лизировать их скопления и перевести продукты разложения в процессе фотосинтеза в белок, липиды, и т. д. входящие в структуру хлореллы.

В течение ряда лет (с 2001 года) эта биотехнология применяется на Пензенском водохранилище хозяйственно-питьевого назначения и показывает высокую эффективность в сдерживании развития синезеленых водорослей. Внедренные штаммы хлореллы, в отличие от аборигенных, постоянно присутствующих в каждом водоеме, обладают хорошо выраженными планктонными свойствами и подавляют развитие синезеленых водорослей, тем самым предотвращая "цветение" воды.

Работы по предотвращению "цветения" водохранилища синезелеными водорослями имеют этапный характер, включающий подледное, послепаводковое и летнее вселение. Весь весенне-летний и осенний периоды ведется гидрохимический и гидробиологический мониторинг водохранилища.

Биологическая реабилитация методом коррекции альгоценоза основана на искусственном увеличении численности зеленых водорослей, приводящем к подавлению развития цианобактерий.

Таким образом, хлорелла борется с синезелеными водорослями за счет прямой конкуренции.

За четырехлетний период наступает освобождение водоёма не только от вегетативных форм синезеленых водорослей, но от их спор, а планктонные штаммы хлореллы "приживаются" в гидробиоценозе.

Практика показала, что вегетативные формы и споры синезеленых водорослей уменьшаются в своем количестве, за каждый год проведения биологической реабилитации методом коррекции альгоценоза примерно вполовину. Необходимо отметить, что отсутствие "цветения" водоёма после проведенной альголизации не является признаком полного освобождения водоёма от синезеленых водорослей. Их остается порядка 6% от начального количества - для этого необходимо проведение альголизации в течение четырех лет и при этом ни один год водоём "цвести" синезелеными водорослями не должен.

В последующие четыре года проводится альголизация водоёма однократно в год и только в зимний период для наращивания биомассы хлореллы планктонных штаммов, которая была снижена за счет выедания зоопланктоном и личинками рыб. При этом "цветения" воды синезелеными водорослями не должно быть.

Следующие четыре года водоём не альголизируется, но за ним ведется наблюдение и проводится ежегодная регистрация отсутствия "цветения" воды синезелеными водорослями.

По такой схеме была проведена биологическая реабилитация Пензенского водохранилища хозяйственно-питьевого назначения, которое не "цветет" с 2001 г. по настоящее время (август 2012 г.).

Следовательно, приведенная схема биологической реабилитации водоёмов сможет предотвратить "цветение" синезелеными водорослями на длительный период времени, возможно, на несколько десятилетий.

Метод не имеет экологических проблем, так как все процессы, которые он вызывает в водоёме, направлены на улучшение качества воды, увеличение в ней растворенного кислорода и уничтожение патогенного бактериопланктона. Сама хлорелла является полезным кормом для микрофауны водоёма. Метод применим для любого водоёма как искусственного, так и естественного происхождения, соленость которого не превышает 18 промилле. От маленького пруда до крупного водохранилища. В результате выполнения своей миссии этот метод восстанавливает требуемый баланс флоры и фауны водоема.

Метод не имеет экономической альтернативы, так как затраты на его осуществление в десятки раз ниже любого другого способа борьбы с "цветением" воды.

К настоящему времени вышеуказанный метод применялся и применяется на Матырском, Белоярском, Черноисточинском, Верхне-Выйском, Нижнетагильском и Леневском водохранилищах, на других водоемах питьевого и рыбохозяйственного назначения во всех географических зонах Европейской части Российской Федерации. Положительные результаты подтверждены документально. Отрицательных - нет.