МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ПРОЦЕССОМ ЭВТРОФИКАЦИИ

Борьба с эвтрофированием складывается из двух групп методов – это восстановительные (регулирующие) и профилактические методы [2].

Восстановительные методы включают в себя такие методы, как:

• спуск водохранилищ;
• разбавление вод для снижения концентрации биогенных элементов;
• сбор фитомассы и биоманипуляции;
• обработку водной толщи реагентами для связывания и осаждения биогенных элементов или уничтожения водорослей.

Профилактическими методами являются:

• контроль сброса биогенных веществ;
• удаление биогенных веществ из сточных вод;
• использование предварительных отстойников;
• стратегическая перестройка управления водопользованием в бассейне.

Эти методы включают в себя прекращение сброса в водоемы неочищенных сточных вод бытовых стоков и промышленных предприятий. Что бы реализовать профилактические мероприятия нужно длительное время, так как этот процесс очень сложный и непременно связан с расширением биологических и технических проблем.

Восстановительные методы включают в себя физические методы. Это искусственная аэрация, повышение кислородного режима воды и деструкция органических веществ. При процессе аэрации фитопланктон распределяется по глубине равномерно, численность синезеленых водорослей падает, и начинают развиваться безопасные зеленые водоросли [1].

В зависимости от используемых процессов, аэрация подразделяется на три класса: химико-физический, гидромеханический и биологический.

К химико-физическим способам аэрации относят внесение в водоемы химических реагентов и электролиз воды. Под воздействием электрического тока происходит разложение воды, в результате чего выделяется кислород, который используется для насыщения водной толщи.

Гидрохимический способ разделяется на четыре группы: подача воды в воздух, подача воздуха в воду, перемешивание и изменение их параметров. Очень часто применяется методы подачи воздуха в воду и перемешивание воды.

В биологическом способе аэрации, насыщение водной толщи кислородом протекает в результате процессов фотосинтеза водных растений, а также происходит минерализация вод при помощи аэробных биохимических процессов с участием микроорганизмов и гидробионтов [6]. В основном этим методом очищают прежде всего сточные воды, что бы биогенные элементы не попадали с ними в водоем, так как биологически очистные сооружения (БОС) являются биологическим экраном, ограждающие природные водоемы от поллютантов – компонентов сточных вод. По своей природе это защитный барьер, который способствует сохранению природных гидробиоценозов и защищает от поступления в водоем загрязняющих веществ [5].

Остроумов С.А. в своей статье «Синэкологические основы решения проблемы эвтрофирования» говорит о двухкомпонетном решении защиты эвтрофированных водоемов. В качестве первого компонента он отмечает снижение поступлений биогенов в водоем, а в качестве второго компонента – снижение поступления поллютантов, которые в свою очередь ослабляют способность экосистем удалять биомассу фитопланктона благодаря активности фильтраторов. Поллютанты включают в себя синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), детергенты и некоторые другие. Иными словами, в этой статье говорится о снижении фильтрационной активности организмов, то есть о снижении поступления в водную экосистему токсичных веществ, которые в свою очередь подавляют активность консументов водорослей [4].

Еще один метод борьбы с эвтрофированием – это иннактивация фосфатов. Под инактивацией фосфатов понимается удаление фосфора из воды и прекращение его поступления из донных отложений. Удаление фосфора происходит при внесении химических добавок. Такими веществами, связывающими фосфор, являются соединения алюминия, железа и кальция. Самым эффективным веществом, удерживающим фосфор, являются соли алюминия, далее следуют соли железа, замыкают эту группу соли кальция. Эти элементы вносят в виде солей, например, алюминий вносят в виде алюмината натрия, сульфата и хлорида алюминия (Al₂(SO₄)₃, AlCl₃, Na₂Al₂O₄). Железо вносят в виде хлорида (FeCl₂ и FeCl₃), сульфата (FeSO₄), хлоросульфата железа (FeClSO₄). Кальций вносят в виде карбоната и гидроксида. Но гидроксид кальция опасен для макрофитов и гидробионтов, так как при этом может наблюдаться повышение pH среды. Также на pH воды влияет внесение алюминия. Например, нерастворимые полимеризованные образования гидроксида алюминия, которые хорошо удерживают фосфорные соединения, образуются при pH воды от 6 до 8, что характерно для многих пресноводных озер. Когда pH воды составляет от 4 до 6, образуются разные растворимые формы алюминия, а при pH ниже 4, в воде находится алюминий в ионной форме (Al³⁺), которая является остротоксичной для гидробионтов и особенно для рыб [3].

В тех водоемах, где щелочность низкая или средняя, соли алюминия могут привести к большому снижению pH, при этом усиливается доля токсичных форм таких как Al⁺ и Al(OH)₂⁺[3]. Поэтому нужно очень осторожно проводить процедуру внесения указанных сорбентов. Если выполнить эти условия, то можно оставить pH неизменным, при этом снизить концентрацию фосфора.

Как говорилось выше, осаждать фосфор также могут соединения железа и кальция. Они не снижают pH воды и не токсичны. Кроме того, гидроксид железа дополнительно образует окисленные микрозоны на поверхности донных отложений, которые могут удерживать фосфор и препятствовать обратному поступлению биогенных элементов в водную толщу.

Реже всего, в качестве соединений способных осаждать фосфор, используются соединения кальция. В основном это гидроксид и карбонат кальция. Помимо всего прочего их отличает то, что они более безопасны, чем соединения алюминия и железа, но успешное использование данного связывающего реагента, также как и железа, сопряжено с применением дополнительных мер, например, подщелачиванием придонных слоев воды [7].

Соединения алюминия, железа и кальция – хорошие вещества при водоочистке, но у них есть некоторые недостатки, поэтому приходится искать все новые и новые вещества, способные связывать фосфор. К ним относятся бентонитовая глина и модифицированные препараты на ее основе, например, PHOSLOCK™ – бентонит, обогащенный лантаном.

Высокая сорбционная емкость к фосфору и нетоксичность для гидробионтов, вместе с низкой стоимостью по сравнению с традиционными реагентами, делает использование таких веществ особенно перспективным. Доза внесения PHOSLOCK™ подбирается индивидуально для каждого водоема, как правило, она близка к соотношению 100:1 – 100 грамм препарата на 1 грамм биодоступного фосфора (Robb, 2003; Egemose, 2010; Yan, 2010; Lürling, 2010, 2012). Стоимость подобной очистки составляет около 200 тыс. руб. за тонну сорбента, при расходе 2,5 тонны препарата на гектар.

Таким образом, изучены основные способы оперативной борьбы с эвтрофированием по данным зарубежной и отечественной литературы. Показано, что среди традиционных способов, применяемых для сорбционного устранения фосфора (основного агента эвтрофирования), соединения располагаются в следующий ряд по своей эффективности: соли алюминия > соли железа > соли кальция. Перспективной альтернативой является применения сорбентов на основе глинистых алюмосиликатных минералов – бентонитовых глин.

Список литературы:

1. Акимов В.А., Гуенко В.С., Савченко Ю.А. Технические средства аэрации рыбоводных прудов. – М.: Агропромиздат, 1990. – 79 c.
2. Зилов Е.А. Гидробиология и водная экология. – Иркутск: Иркут. ун-т, 2008.
3. Остроумов С.А. Синэкологические основы решения проблемы эвтрофирования // Доклады академии наук. – 2001. – Т. 381, № 5. – С.709-712.
4. Петров М.П., Шагидуллин Р.Р. Антропогенная нагрузка на водные объекты и проблемы функционирования биологических очистных сооружений // Георесурсы. – 2011. – № 2. – С. 14-20.
5. Субботина Ю.М. Методы биологической очистки сточных вод // Ученые записки Российского государственного социального университета. – 2011. – № 6. – С. 385-389.
6. Cooke G.D. Restoration and management of lakes and reservoirs. Boca Raton: CRC Press, 2005. 591 p.
7. Robb M., Greenop B., Goss Z., Douglas G., Adeney J. Application of Phoslock™, an innovative phosphorus binding clay, to two Western Australian waterways: preliminary findings // Hydrobiologia. – 2003. – Vol. 494. – P. 237-243