Биологические методы очистки воды. Ботаническая площадка – единый гидробиоценоз

Разделы: Биология, Конкурс «Презентация к уроку»


Презентация к уроку

Загрузить презентацию (2,3 МБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.


В настоящее время в нашем обществе наблюдается повышенный интерес к здоровью.

Наивно думать, что чистая вода не является наиглавнейшей ступенью к здоровью. Строительство ботанических площадок, по сути, решается экологическая проблема - формируется единый гидробиоценоз, который создается как биоинженерное сооружение для очистки воды. На территории нашего поселения находится МТФ, при большом паводке с фермы течет вода, которая насыщает грунтовые воды наших колодцев запахом навоза. Во времена советского союза ферма была окружена рвами. Сейчас это лишь мелкие канавки по которым течет вода богатая навозом. Актуальность данной работы заключается в воспитании патриотизма, любви к малой Родине через  изучение окружающей среды. Данная проблема широко освещена в литературе. Для написания работы использована энциклопедическая и научно-популярная литература. Методологической основой данной работы является объективность, использование биолого-сравнительного и биолого-системного метода.
Практическая значимость работы в том, что всем нам нужна чистая и вкусная вода, а бизнесмены и предприниматели думают не о нашем с вами здоровье, а о своем кошельке, засоряя или не строя элементарно простые по своей сути сооружения, которые мы вам предлагаем.

Введение

Вся земная цивилизация, как известно, существует за счет разнообразнейших природных ресурсов, но к ним по странному обычаю, воду долгое время не относили. Лишь сейчас, когда реки и озера загрязнены всевозможными отходами хозяйственной деятельности, мы спохватились, что вода – важнейший из сырьевых ресурсов. Её стало не хватать даже в местностях, всегда изобиловавших природными источниками. Население планеты растет, увеличивается и потребление воды для промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных нужд, так что бездумное отношение потребителей воды к её чистоте грозит превратить реки в зловонные сточные канавы.

Сколько бы мы ни повторяли общеизвестную истину о необходимости беречь воду, охранять её источники от загрязнения и засорения, пока не повысится общечеловеческая культура, получать чистую воду – жидкость без запаха и цвета, прозрачную и приятную на вкус, воду, в которой неопределенно долго без всякого вреда для себя могут жить самые  разные организмы, будет всё труднее.

Наивно думать, что сейчас можно избежать загрязнения вод там, где интенсивно развиваются индустрия и аграрная деятельность. Ни экономия, ни замкнутые производственные циклы не могут снизить потребность в чистой воде настолько, чтобы она не иссякла и не загрязнялась. Надо искать способы, которые позволили бы и сохранить запасы чистой воды, и восстановить чистую уже загрязненной. Изучив небольшую территорию нашего поселения, я решила, что моя статья поможет некоторым предпринимателям заинтересоваться методами очистки воды. О возможностях улучшить её качество биологическими методами и пойдет речь в  статье. Я предлагаю использовать
такую очистку всем предприятиям нашего города и района.

Самоочищение в реках изучал А.В.Францев и пришел к выводу, что оно обеспечивается чередованием широких плесов, мелких перекатов, омутов и песчаных пляжей.

Затем А.И.Мережко исследовал эколого-физиологические особенности высших водных растений, образующих заросли. Идея очистки с помощью высаженных водных растений распространилась за рубежом, особенно успешными  оказались  опыты К.Зайдель по созданию биоплато на канале, куда отводились загрязненные воды Рейна.

Сначала рейнская вода проходила через песчаный фильтр, затем медленно просачивалась через 800 метровой длинны заросли камыша озерного и становилась чистой.

Ботанические площадки, являющие собой водоохранные объекты, многообразны: это те же естественные заросли на плесах (а каждый плес - свой гидробиоценоз) и специально созданные человеком. Природные участки, как правило представляют собой болотистые участки, где поток  расширяется и скорость течения замедляется. Чаще всего за ними нет никакого ухода, вода очищается сама, площадка функционирует без вмешательства человека. Уход довольно прост: скосить траву в конце вегетации, обнести земляным валом  берега и  частично очистить ложе от ила.

Линия защиты из растений.

  Рассмотрим  эколого-физиологические качества основных водных растений, образующих естественные ботанические площадки.
Число видов  в них обычно весьма невелико, в России это, например, растения родов рогоз, тростник, камыш. В береговой зоне водоемов виды последовательно сменяются друг друга: на берегу и в зоне уреза воды развиваются осоки, канареечник, манник, аир и  другие гелофиты, плавают ряски, водокрас и листья гречихи земноводной, наконец, толщу воды, до глубины, на которую проникает свет, занимают гидрофиты - некоторые виды рдеста, роголистник, элодея и др. Разумеется, число видов водных растений может достигать несколько десятков, однако большинство из них встречаются редко и поэтому на качество воды почти не влияют.

На пути наиболее загрязненных птицеводческими, животноводческими и большинством хозяйственно-бытовых стоков первым встаёт рогоз- главный обитатель сырых мест, зависимый от обилия в воде биогенных элементов. Рогоз плохо переносит сильное затопление (до 1 м) и ещё хуже колебание уровня воды. При хорошей освещенности он вытесняет другие виды гелофитов благодаря высокой скорости роста. Весной заросли на 1 м поглощают до 30 г азота и 4 г фосфора. Эта способность достигает максимума в начале – середине июня, т.е. в период  интенсивного роста. Соединения этих элементов накапливаются во всех органах растений, примерно 45 %их количества из надземных частей поступают в подземные. Корневища и корни биомасса которых равна или больше биомассы остальной части растений, середины июля до середины сентября поглощают эти соединения, где они хранятся до следующей весны. При мощном развитии рогоз извлекает также калий и кальций (до 30 г/м), а также натрий (до 12 г/м), но в подземных органах они надолго не задерживаются.

Рогоз растет во всех климатических зонах, у нас же чаще всего встречаются рогоз  широколистный и узколистный. Под снегом и льдом зиму переживают корневища, от которых весной отрастают побеги.

В неочищенных водах птицефабрики надземные части рогоза узколистного мощнее развивались там, где было выше содержание азота и фосфора, т.е. в верхней части ботанической площадки. В целом соотношение надземных о подземных органов меняется в течение сезона  вегетации и зависимости от антропогенной нагрузки. Рогоз выдерживает довольно высокие концентрации солей (до 1 % натрий хлор) уступая по этому показателю, видимо только тростнику.  Приспособившийся к разным условиям обитания, он часто первым из водных растений заселяет влажные места, различающиеся и климатом, и содержанием в грунте и воде питательных веществ, и скоростью течения. Обменные процессы в корневищах  не затухают под снегом и льдом.  По всем характеристикам, а также своей способностью поглощать ионы тяжелых металлов растения этого рода особенно интересны как составная часть биоценозов ботанических площадок.

Камыш также обладает высокими очистными качествами, причем  не вызывает вторичного загрязнения водоемов, поскольку стебель, имеющий воздухоносную ткань и снаружи покрытый воском, всплывает после отделения от подземных органов, а ветер выбрасывает его на берег. Спектр поглощаемых из воды загрязнителей у этих растений весьма широк (они очищают воду от фенолов), а кроме того, камыш обеззараживает воду от патогенной микрофлоры (кишечной палочки, сальмонелл) и убивает личинок аскарид. Считается, что в зарослях камыша при прохождении стоков ил не откладывается и дно остается чистым.

Тростник наряду с рогозом относится к растениям, которыми самопроизвольно зарастают канавы, ручьи и небольшие речки с загрязненными водами, и выдерживает значительные антропогенные нагрузки. Размножается он довольно глубоко уходящими в грунт долгоживущими корневищами, от которых каждой весной одновременно выбрасываются отростки из разных почек. Главный побег в конце вегетации отмирает, но за счет множества новых побегов популяция распространяется у уреза воды.

Манник, как и тростник – род из семейства злаковых, внешне они похожи друг на друга. Но корневища манника проникают на такую глубину, как у тростника, и живут не столь долго.

Вообще честно говоря, вегетативное размножение преобладает над семенным у многих гелофитов: рогоза, тростника, манника. Но и с помощью семян эти виды распространяются на большие расстояния и заселяют новые участки акватории.

Тростник широко распространен на разных широтах, манник же – лишь в умеренном и холодном поясах. Это следует учитывать при создании ботанических  площадок.

Камыш, манник, тростник имеют воздухоносные ткани, которые обеспечивают им хорошее снабжение кислородом из атмосферы даже подземных органов, уходящих на глубину до 1-2 м. Поэтому гелофиты достаточно глубоко укореняются и устойчивы к волнобою. Крепче всех  из них  «сидит» камыш, его полый стебель без листьев не ломается, в то время как под ударом волны такой же силы тростник или другие полупогруженные растения с листьями на стебле и неглубокой корневой системой переламываются и вымываются. Это необходимо иметь в виду при устройстве биоплато на водоемах, где возможен разгон волны, на ботанических площадках оно роли не играет.

Ботаническая площадка - единый гидробиоценоз.

Перечисленные характеристики водных растений позволяют подобрать подходящие для конкретного участка виды.  Но прежде надо построить это достаточно сложное биотехническое сооружение. Для него надо выбрать участок с необходимым уклоном, чтобы вода не застаивалась, а поток растекался по всей ширине площадки. В конструкции, которую мы предлагаем, предусмотрено создание двух горизонтов: верхнего -  аэробного – для закрепления растений и нижнего – анаэробного - для заселения сообществом анаэробных микроорганизмов. Нижний горизонт – это слой любого химически инертного материала (гальки щебня или битого стекла), уложенный на водоупорный слой или специально подготовленную подложку. Поверх него насыпается песок и формируется верхний слой, т.е. укладывается грунт с корневищами растений.

На площадке такой конструкции вода подвергается глубокой очистке, так как в анаэробном слое органические вещества недоочищенных стоков (с животноводческих ферм, птицефабрик….) разлагаются до простых соединений - углекислоты, метана, аммиака, подобно тому как это происходит в метантенка .  Газы, поднимающиеся из нижнего слоя  перемешивают воду между слоями, при этом на дно оседают мелкие частицы. На ботанической площадке такого типа очистка воды может идти круглый год за счет деятельности бактерий.

Скошенные растения можно использовать в качестве удобрения или топлива.  Даже в богатой Швеции специально собранный тростник измельчают  в порошок на передвижных мельницах и используют на фермах как  топливо (две тонны его заменяют тонну нефти) годится фитомасса и на корм сельскохозяйственным животным, но обязательно  после обеззараживания, например силосованием.  Разумеется, если заросли использовались  для очистки  стоков, загрязненных  тяжелыми металлами или  вредными веществами, для подкормки животных фитомасса не годится.

Если уборку не производить, надводная часть после окончания вегетации отмирает и засоряет площадку.

Фото-приложение.

Заключение.

Проблемой сохранения вод  в чистоте и формирования их качества на биологической основе много лет занимаются специалисты разных стран: ищут способы защиты водоемов, строят модели, переносят удачные решения в практику. Проблема из чисто академической переходит в прикладную, и надо признать, гидробиологи ещё не в полнее готовы удовлетворить запросы инженеров-гидротехников. Нерешенных вопросов, пока, к сожалению, больше чем найденных ответов. Мы все еще идем методом проб и ошибок.

Следует четко осознавать - чем большему антропогенному воздействию подвергается водный объект и чем важнее его значение для разных нужд человека, тем значительнее понадобятся усилия по управлению качеством воды. Строительством ботанической площадки, по сути, решается экологическая проблема – формируется единый гидробиоценоз, который создается как биоинженерное сооружение для очистки разных стоков.  Сегодня угроза со стороны сельскохозяйственных производств особенно велика (см фото выше), они лишь прикрываются  лишь, что занимаются очищением вод, поэтому так важны водоохранные зоны, специальные  обеззараживающие буферные водоемы, за которыми идет последняя линия защиты – искусственный  гидробиоценоз, созданный по правилам природы.

Я считаю, что  его строительство и уход за ним стоят дорого, но здоровье людей не мысленно без чистой, биологически полноценной воды.
Ведь вода - это жизнь.

Список литературы.

  1. Францев А.В. «Некоторые вопросы управления качеством воды, Теория и практика биологического самоочищения загрязненных вод». М., 1972.
  2. Эйнор Л.С. «Водные ресурсы». М., 1990.
  3. Большая Советская Энциклопедия.