О возможности экологической реабилитации Воронежского водохранилища
О возможности экологической реабилитации Воронежского водохранилища
В. Т. Лухтанов, В. В. Кульнев abt-vrn@yandex.ru
ООО Научно-производственное объединение «Альгобиотехнология», Воронеж, Россия
Экологическая реабилитация представляет собой систему мер, направленных на улучшение экологического состояния водоема и прилегающей территории с применением современных инвайроментальных технологий. Также экологическая реабилитация водоема предполагает комплексный подход, включающий улучшение качества воды, увеличение биологического разнообразия гидробионтов, очистку и укрепление берегов, организация водоохранных зон, снижение объема поступающих сточных вод, создание ливневых коммуникаций автомобильных мостов с целью отвода дождевых вод, создание и поддержание в чистоте рекреационных зон.
Особенное значение экологическая реабилитация имеет в отношении искусственных водоемов, расположенных в пределах селитебных зон.
Ежегодно на всех континентах вступают в эксплуатацию сотни новых водохранилищ. В настоящее время нет ни одной страны, в которой не было бы водохранилищ. Сегодня на Земле эксплуатируется более шестидесяти тысяч водохранилищ – и три тысячи из них – в Российской Федерации.
Создание водохранилищ вызвано необходимостью перераспределения стока между сезонами года и годами различной водности, между днями недели и часами суток в интересах гидроэнергетики, ирригации, водоснабжения городов, развития водного транспорта; вовлечения в хозяйственное использование непродуктивных земель, путем аккумуляции на них водных ресурсов и создания в ряде случаев более продуктивной водной среды (рыбоводство и рыболовство); улучшение природных условий, прилегающих территорий, выражающееся, в частности, в смягчении климата.
Наиболее ощутимыми отрицательными последствиями создания и эксплуатации водохранилищ являются – затопление земель, абразия берегов, повышение уровня подземных вод и вызываемое им подтопление земель, изменение абиотических условий жизнедеятельности наземной и водной биоты в долине реки, вероятность наводнения, в результате прорыва плотины, уменьшение «жизненной силы» реки, создание преграды на пути нерестовой миграции лососевых и осетровых пород рыб, коренная перестройка экосистем самого водотока, изменение качества воды вследствие замедления стока, создание благоприятных условий для развития патогенной микрофлоры в застойных зонах и избыточное развитие синезеленых водорослей, приводящее к попаданию в воду цианотоксинов (микроцистин, анатоксин и др.), представляющих серьезную угрозу здоровью людей.
Воронежское водохранилище является сложным природно-техногенным объектом, и было образовано в 1972 году в пойме реки Воронеж для водоснабжения промышленных предприятий города. Вследствие мощного техногенного прессинга, оказываемого на водоем, небольшой глубины (средняя глубина водохранилища – 2,9 м.), хорошей прогреваемости водной толщи, в летний и осенний периоды водохранилище подвержено интенсивному «цветению».
В период «цветения» значительно ухудшаются органолептические характеристики воды. Снижается рекреационный потенциал. Помимо этого экологическое состояние Воронежского моря ухудшается поступлением в воду тяжелых металлов (железа, марганца), нефтепродуктов, неорганических форм азота, и других поллютантов – классических агентов техногенного загрязнения. Соединения азота обладают канцерогенными реакциями и вызывают онкологические заболевания.
Ситуация усугубляется еще и тем, что, Воронежское водохранилище является, по сути, питьевым водоемом, так как водозабор осуществляется с глубин от 20 до 40 метров от дневной поверхности. В эксплуатируемый водоносный горизонт из водохранилища происходит инфильтрация вод сквозь песчаную толщу. Известно, что все растворенные загрязняющие вещества, в том числе и цианотоксины, песком не задерживаются. Поэтому в целях обеспечения города качественной питьевой водой водоканал Воронежа расходует огромные финансовые средства.
В последние годы экологическое состояние Воронежского водохранилища ухудшается, хотя при этом, техногенная нагрузка, по сравнению с индустриальными годами советской власти (до 1985 года), уменьшается, мы это связываем с дисбалансом в альгоценозе водоема. Он выражается во все большем преобладании синезеленых водорослей по численности и биомассе во все более широком временном интервале (с мая по октябрь). Поэтому принятие решения о проведении научно-практической конференции мы считаем давно назревшей необходимостью. Широкое обсуждение способов восстановления экологического состояния Воронежского водохранилища позволило выявить пять вариантов.
В их числе:
дноуглубление;
увеличение проточности, вследствие намывки грунтов;
применение сорбционного метода;
промывка весенней водой реки Воронеж и сбросной водой Матырского водохранилища во время паводка;
биологическая реабилитация методом коррекции альгоценоза.
Поскольку наше объединение занимается альголизацией водоемов более шести лет, то хотелось бы более подробно остановиться на последнем варианте.
Метод коррекции альгоценоза является научно обоснованным и многократно практически подтвержденным способом улучшения экологического состояния любого континентального водоема. В основе данного метода лежит постулат о том, что между синезелеными и зелеными водорослями в фитопланктонном сообществе складываются антагонистические отношения. Хлорелла борется с «цветением» воды посредством прямой конкуренции, а не только аллелопатии, как предполагалось ранее. Помимо существенного снижения степени «цветения» водоема, хлорелла насыщает воду кислородом (до 14 мг/дм3) и обеспечивает улучшение качества воды по содержанию загрязняющих веществ. В их числе – тяжелые металлы (железо, медь, марганец, свинец, цинк…), фенолы, нефтепродукты, неорганические формы азота и полифосфаты. Вследствие этого, происходит снижение значений таких важных показателей качества воды как химическое и биохимическое потребление кислорода. Также в результате альголизации улучшаются органолептические показатели, и восстанавливается рекреационный потенциал водоема. Вместе с тем, ежегодная альголизация создаст предпосылки для организации на водохранилище весьма продуктивного рыбхоза. Ведь хлорелла является лучшим кормом для зоопланктона, увеличение численности которого приведет к увеличению рыбного стада. То есть альголизация приводит к возрождению экологической системы водохранилища.
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. Через четыре года непрерывной альголизации их остается порядка 6% от начального количества, что не даст стать синезеленым водорослям доминирующими в альгоценозе в летний период. Это и определяет четырехлетний цикл проведения основных работ.
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.).
Применение дноуглубительных работ, по нашему мнению, недопустимо вследствие сравнительной дороговизны и, с экологической точки зрения, поскольку, все загрязняющие вещества, содержащиеся в донных отложениях, окажутся в воде. То есть в первые годы мы получим мертвый водоем. В связи с этим параллельное применение альголизации позволит снизить концентрацию поллютантов и существенно улучшить качество воды.
Намывка грунтов имеет ряд положительных черт – увеличение проточности, создание свободных площадей под строительство. Но вместе с тем имеет и ряд важных отрицательных сторон. Во-первых, аутогенные грунты, содержащие карбонатные частицы, будут приводить к увеличению содержания солей кальция и магния, которое обусловит увеличение жесткости воды. Во-вторых, повышение жесткости увеличит коррозионную активность воды и усилит образование накипей в отопительных системах и бытовых приборах.
Применение сорбционного метода путем введения органических и неорганических ионитов. Иониты — твердые нерастворимые вещества, способные обменивать свои ионы на ионы из окружающего их раствора. Органические иониты представляют собой синтетические ионообменные смолы, а неорганические – минералы группы цеолитов. Их применение позволяет уменьшать жесткость воды, содержание тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, кадмий, кобальт), удалять аммонийный азот. Но в отличие от хлореллы применение ионитов ограничено следующими факторами. Синтетические органические смолы – вещества не свойственные для природной среды, и, соответственно, встанет вопрос об их изъятии из водоема и утилизации. Цеолиты будут работать, только если минерализация воды будет выше 80 мг/дм3, при меньшем содержании солей или при рН среды менее 6 происходит растворение алюмосиликатного каркаса цеолита.
Промывка весенней водой реки Воронеж и сбросной водой Матырского водохранилища во время паводка не имеет смысла, поскольку интенсивное «цветение» водохранилища происходит в июле – августе.
Биологическая реабилитация методом коррекции альгоценоза, является составной частью экологической реабилитации, а последняя включена в федеральную целевую программу «Развитие водохозяйственного комплекса в 2012 – 2020 гг.».
Таким образом, применение биологической реабилитации Воронежского водохранилища методом коррекции альгоценоза в купе с другими технологиями позволит улучшить экологическое состояние Воронежского водохранилища и прилегающей селитебной зоны, что самым положительным образом скажется на жизни и деятельности людей.
Страницы статьи в сборнике 297-302