Проблемы водоснабжения из-за жары

Я корреспондент отдела экономики "Новой газеты". В настоящее время наша редакция готовит материал, посвященный проблемам с водоснабжением, которые возникли в разных регионах России из-за аномальной жары. Особенно нас волнуют вопросы, связанные с состоянием поверхностных вод - многие водохранилища мелеют и "зацветают". Чем это чревато для потребителей воды? Какие микроорганизмы могут активно размножаться в воде в таких условиях? Способны ли очистные сооружения справляться с такими загрязниями?

Здравствуйте, Зинаида!

Большое спасибо за интерес к нашему сайту.

Воды поверхностных водоёмов подвержены всем видам контаминации. Загрязнение их микроорганизмами, попадающими со сточными, ливневыми, талыми водами, резко изменяет микробный фон и санитарный режим водоёма.

Основной путь микробного загрязнения водоёмов — попадание неочищенных городских отходов и сточных вод в близлежащие озёра, пруды, реки. При паводках, разливах рек, наводнениях или сильных ливнях возможно переполнение колодцев, родников и попадание в них сточных вод.

Количество микроорганизмов в воде поверхностных стоков в летний период может увеличиваться до 2,8-3 млн в 1 мл. В период паводка возможно вторичное загрязнение водопроводной сети. Микрофлора хозяйственно-фекальных сточных вод состоит из микроорганизмов, выделяемых из кишечника человека и животных, среди которых имеются представители нормальной и условно-патогенной флоры.

Каждый водоём – сложная живая система, где обитают бактерии , водоросли , высшие водные растения. Общая их деятельность обеспечивает самоочищение водоёмов. Факторы самоочищения многообразны. Их можно разделить на 3 группы: физические, химические и биологические. Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. К химическим факторам самоочищения относится окисление органических и неорганических веществ. Санитарный режим водоёма характеризуется, прежде всего, количеством растворённого в нём кислорода. К биологическим факторам самоочищения водоемов относятся полезные микроорганизмы: сапрофитные бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли, для которых основным источником энергии и жизнедеятельности является потребление неживого органического материала. Полезная микрофлора водоема отвечает за своевременное удаление неживой органики, поддержание баланса питательных элементов, уничтожение вредных и патогенных микроорганизмов. Чрезмерное загрязнение подрывает самовосстановительные способности водоемов, в загрязненном водоеме полезная микрофлора подавляется, меняются соотношения между отдельными группами микроорганизмов и в целом изменяется направление метаболизма. В постоянно загрязняемых водоемах число полезных микроорганизмов в субстратах загрязнителях насчитывает, не более нескольких тысяч единиц на 100 граммов субстрата, одни группы микроорганизмов сохраняют присутствие, в то время как количество других критически уменьшается.

С экологической точки зрения микрофлору водоемов принято де лить на аутохтонную и аллахтонную.

Аутохтонная миклофлора - естественная постоянная микрофлора дан ного водоема. Огромное большинство видов, сюда относящихся, мезофилы-оптимум их роста при температуре 18-20°С. В водоеме с низкой температурой развиваются психорофильные микробы, в горячих водо источниках - термофильные. В целом аутохтонная микрофлора спо собствует самоочищению водоемов.

Аллохронная микрофлора поступает в водоемы извне - со стоками, смывами. Эта микрофлора в воде обычно длительно не сохраня ется, так как водная среда, куда она попадает, по своему химическо му составу, температуре, концентрации водородных ионов, как прави ло, не соответствует оптимальным условиям существования данных ви дов. Более длительному сохранению в водоемах аллохтонной микро флоры может способствовать одновременное поступление в эти же во доемы субстратов, в которых находилась эта микрофлора (например - фекалий, мокроты).

Формирование микрофлоры водоемов за висит от следующих факторов:

1.      обилия и постоянства источников загрязнения; 

2.      близости и величины населенных пунктов, расположенных по бе регам водоемов; 

3.      сезонных и метеорологических факторов;

4.      физико-химических особенностей водоема;

5.      глубины водоема и характера донных отложений;

6.      видового состава и количества гидробионтов;

7.      широты местности.

Ниже приводятся материалы о патогенной микрофлоре открытых пресноводных водоемов по материалам работ последних десятилетий.

Гельминты. На большинстве территорий СНГ в воде чаще других обнаруживаются яйца аскарид. Так, по данным Н.Н.Еремеева (1953) яй ца паразитов обнаруженных в воде рек и каналов по видовому составу распре делялись следующим образом: яйца аскарид -78,2%, широкого лентеца - 18,2%, власоглава - 2%, остриц - 1,6%. Зараженность воды гельминатами на разных территориях колеблет ся в широких масштабах. Так, на Украине она составляла, в районе Харькова, в среднем 2,4 яйца на 1 литр (С.М. Вишневская с соавт, 1956), в районе Львова на р. Полтаве от 0,3 до 9,5 на 1 литр (В.Ф.Малашенко, 1957). Значительно выше эти показатели в каналах, проходящих через территорию г.Ташкента (Е.А.Баннова, 1959). Здесь яйца гельминтов обнаружены в 5,5-19% проб. Повсеместно отмечается, что чем ближе от места выпуска сточных вод отбираются пробы, тем чаще обнаружи ваются в них яйца гельминтов. Инфестированность водоемов зависит и от времени года. Яйца гельминтов находят не только в воде, но и в донных отложениях.

Условно-патогенная кишечная миклофлора. Эту группу микроорганизмов представляют кишечные палочки, энтерококки, клебсиеллы, клостридии, грибы рода Candida, простейшие и др.), но могут находиться и патогенные — возбудители кишечных инфекций (сальмонеллы, шигеллы, вибрионы, возбудители туляремии, лептоспиры, вирусы полиомиелита, гепатитов А, Е и др.). Опасность заражения последними особенно велика, если в водоёмы попадают недостаточно обеззараженные сточные воды инфекционных больниц или канализационные воды. Контаминация воды водоёмов происходит также при купании людей и животных.

 

В Акуловском водохранилище, находящимся в зоне строгого режима общее микробное число в разные времена колебалось от 18 до 60; а коли-ин декс от 9 до 200; в Клязьменском водохранилище, находящемся в зо не охраны II пояса, соответствующие показатели были от 47 до 370 и от 23 до 6000; и, наконец, в Химкинском водохранилище, расположен ном вне зон санитарной охраны, где имеется речной порт и пляжи общее микробное число колебалось от 300 до 1800, а коли-индекс от 9 (зимой) до 22000 (осенью). Эти данные убедительно показывают за висимость аллохтонной микрофлоры от санитарного состояния окру жающей водоем территории и особенностей использования самого во доема.

Загрязнение поверхностных вод стало столь значительным, что вызывает тревогу во многих странах. Процессы загрязнения внутренних водоемов обусловлены сбросом в водоемы неочищенных сточных вод; смывом органических веществ и удобрений ливневыми осадками; вмешательством человека в экосистему водоема и прибрежной зоны. В настоящее время в связи с ростом населения, расширением старых и возникновением новых городов значительно увеличилось поступление органических веществ и питательных элементов во внутренние водоемы. Ливневые стоки городов становятся источником заражения рек и озер болезнетворными бактериями. Угрожающие размеры приобрел процесс эвтрофикации водоемов, когда усиливается развитие фитопланктона, особенно сине-зеленых водорослей.

Существует различные "сценарии" интенсивного загрязнения водоемов. Во-первых, загрязнение водоемов органическими веществами происходит в результате естественного поступления в водоем ливневых вод, наноса, опавшей листвы, хвои, веток, стеблей растений, пыльцы цветов, пуха, накапливания в водоеме экскрементов рыб и водоплавающих птиц, отмерших водных растений. Во-вторых, загрязнение водоемов происходит в результате поступления в водоем техногенных отходов - механического мусора, удобрений, навоза, фекалий, нефтепродуктов. Весь этот органический материал частично растворяется в воде, частично тонет, формируя на дне водоема толщу из органических отложений, непрерывно подвергающихся разложению гнилостными грибками и бактериями. Гниение органических веществ забирает из воды огромные количества растворенного кислорода, взамен насыщая воду продуктами распада - соединениями азота, фосфора, так называемыми питательными или биогенными элементами. Еще одним источником поступления питательных элементов в водоем являются отходы ферм и приусадебных участков: удобрения, навоз. Пониженный уровень растворенного кислорода и избыток питательных элементов в водоеме приводят к необратимым процессам нарушения биологического равновесия.

О интенсивном загрязнении водоема свидетельствует любой из следующих признаков. В водоеме высокий уровень донного осадка. Чрезмерное скопление на дне органики, сопровождается размножением вредных микроорганизмов. При этом значительно понижается содержание в воде кислорода. Последствия этого могут быть разными - появившаяся на поверхности маслянистая пленка, разросшаяся ряска, образование анаэробных газов, неприятные запахи и т. п. Вода в водоеме всегда мутная, особенно в теплый период. Мутная вода более интенсивно поглощает солнечные лучи, в результате чего нарушается естественный температурный режим водоема. От водоема исходит неприятный запах. В насыщенной питательными элементами воде начинается скачкообразный рост отдельных видов водных растений, подавляющих остальную флору водоема - простейших водорослей (бурых, сине-зеленых), ряски. Происходит потеря видового разнообразия, то есть заполнение водоема одним видом растительности, который практически полностью вытесняет все остальные. Особенно опасно загрязнение питательными элементами для мелких водоемов. Дело в том, что с наступлением весны мелководье быстро прогревается и донные осадки - отмершие растения, продукты жизнедеятельности рыб и животных - выделяют соединения фосфора и азота, так называемые биогенные вещества, которые попадают в водную толщу и вызывают вспышку цветения микроводорослей. Насыщение водоема питательными веществами приводит к постепенному изменению типа водной экосистемы пруда или озера на эвтрофный - заболачиванию.

Известно несколько стадий загрязнения водоёма. Во-первых, это засорение механическим мусором - опавшей листвой, хвоей, ветками, засохшими стеблями растений, пыльцой цветов, пухом, а также полиэтиленовыми пакетами и другими бытовыми отходами. Весь этот мусор в течение нескольких дней держится на поверхности воды, а потом тонет и начинает гнить. Также "грязным" считается водоём, поверхность которого затянута маслянистой пленкой. От него обычно плохо пахнет. Следующая стадия - потеря видового разнообразия, то есть заполнение водоема одним видом растительности, который практически полностью вытесняет все остальные. Обычно природные водоёмы подвергаются экспансии ряски, рогоза (это растение с широкими листьями и коричневыми соцветиями-початками в обиходе ошибочно именуют камышом), синезеленых водорослей (при сильных вспышках цветения они выделяют опасные для животных, рыб и человека органические токсины).

Избыток в водоеме органических веществ и питательных элементов приводит сначала к нарушению биологического равновесия и подавлению биологического самоочищения водоема а затем к изменению типа экосистемы прудов, озер на эвтрофный - т.е. к заболачиванию. Признаками интенсивного загрязнения являются высокий уровень донного осадка, высокая мутность воды особенно в теплый период, пленка на поверхности водного зеркала, неприятный запах, активное газообразование, периодические заморы, неконтролируемое размножение фитопланктона: сине-зеленые водоросли, тина, ряска. Вспышки размножения cине-зеленых водорослей ("цветение" водоема) чередуются с заморами, т.к. разложение биомассы отмирающих сине-зеленых водорослей забирает из воды жизненно необходимый кислород и вырабатывает питательные элементы для нового массового "цветения".

Загрязнение водоема в первую очередь отрицательно воздействует на ключевой элемент биологического равновесия и самоочищения водоема - состав полезной микрофлоры водоема (биоценоз). Число полезных микроорганизмов в 1 мл. загрязненной воды резко сокращается, обедняется и изменяется их видовой состав, в то же время в грязной воде активно развиваются потенциально опасные микроорганизмы функционирующие при +30-37 С, таким образом загрязнением подавляются микробное самоочищение и самообеззараживание водоема. Водоемы с нарушенным микробиологическим самоочищением быстрее перенасыщаются неокисленной органикой и биогенными элементами, что необратимо приводит к эвтрофикации (заболачиванию) водоема - изменению типа водной экосистемы закрытого ли слабопроточного пруда или озера на болотный. Для спасения и восстановления водоема необходима интенсивная очистка воды и донных отложений от гниющей органики и биогенных элементов, восстановление кислородного режима и механизмов биологического самоочищения водоема. Борьба с загрязнением водоема сине-зелеными водорослями, тиной, ряской также не рассматривается отдельно от очистки водоема от органического и биогенного загрязнения, восстановления биологического баланса и самоочищения.

Для того, чтобы помочь водоему самостоятельно справиться с загрязнением, требуется дополнительная очистка воды от органических веществ и питательных элементов и удаление донных отложений.

Для каждого конкретного водоема имеется комплекс факторов обуславливающих его микробное заражение. Роль отдельных факторов при заражении тех или иных водоемов может меняться в зависимости от характера исследования этого водоема.

Существует четыре основных способа очистки воды: механический, биологический, химический и с помощью ультрафиолетового излучения. Механическая очистка водоема позволяет избавиться от механического мусора. Биологическая нормализует содержание в воде биогенных веществ. Воздействие ультрафиолетовым излучением убивает бактерии и одноклеточные водоросли. Химическая очистка водоема нормализует химический состав водоема.

Из всех методов очистки, только биологическая очистка с помощью специально подобранных штаммом микроорганизмов позволяет восстановить биохимическое самоочищение за счет искусственного восстановления видового состава полезной микрофлоры многократным увеличением концентрации полезных микроорганизмов в водоеме. Восстановление видового состава полезной микрофлоры многократно активизирует процессы самоочистки, ускоряя восстановление биологического равновесия. Для этого в загрязненный водоем вносятся высокие концентрации специально подобранных микроорганизмов, которые присутствуют в почве и экосистемах здоровых незагрязненных водоемов в очень малых количествах, селекционированных и размноженных в форме готового к применению концентрированного биопрепарата.

Примером успешного применения биопрепарата Микрозим(tm) Понд Трит служит очистка в 2003 году Краснопресненских прудов в г. Москва, общей площадью 3000 кв.м., и глубиной 1.5-2 метра. Находящиеся на территории Московского Зоопарка пруды уже на протяжении многих десятилетий служат гнездовьями для таких водоплавающих птиц как пеликаны, лебеди, утки. Берега этих прудов плотно обсажены деревьями. В результате накапливания на дне прудов фекалий водоплавающих птиц, опавшей листвы и веток загрязнение приобрело интенсивный характер: высокая мутность воды, уровень донного осадка толщиной 1 метр, неприятные анаэробные запахи. Начиная с Июня 2003 года по Сентябрь пруды обрабатывались дозами биопрепарата ПОНД ТРИТ. В результате было получено полное исчезновение неприятного запаха в течение одного месяца с начала обработки водоема, существенное увеличение прозрачности воды через два месяца, и снижение уровня донного осадка к Сентябрю. Повторная обработка водоемов препаратом проводилась летом 2004 года. Как сейчас выглядят эти водоемы видно на фотографиях. Последующее применение препарата на водоемах Москвы и Подмосковья в 2004 г., в частности на прудах Историко - Литературного Музея-Заповедника А.С. Пушкина, общая площадь которых составляет 4 гектара, а глубина в отдельных местах достигает 6 метров, показало высокую эффективность биологического самоочищения. Так благодаря применению препарата, было остановлено наступление ряски на эти знаменитые пруды, находившиеся в состоянии близком к заболачиванию, а вода вновь обрела чистоту и прозрачность.

С уважением,

К.х.н. О. В. Мосин