CC BY
18УДК 6271628:574
ОБ ОПЫТЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА АЛЬГОЛИЗАЦИИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ ЦИМЛЯНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
© 2010 г. В.И. Муковский, Ю.С. Нифонов
Федеральное государственное учреждение «Управление водными ресурсами Цимлянского водохранилища», г. Цимлянск
Ключевые слова: Цимлянское водохранилище, альголизация, Chlorella vulgaris, синезеленые водоросли.
В статье рассказывается о применении метода альголизации с использованием штамма планктонной зеленой микроводоросли Chlorella vulgaris в целях улучшения качества воды в акватории Цимлянского водохранилища. Доклад был представлен 2 декабря 2009 г. в г. Москва на заседании Научно-технического совета Федерального агентства водных ресурсов по теме «Об опыте альголизации штаммом хлореллы в водоемах с интенсивным размножением синезеленых водорослей».
L шЯ
В.И. Муковский
Ю.С. Нифонов
Цимлянское водохранилище образовано в долине р. Дон в результате строительства и ввода в эксплуатацию Цимлянского гидроузла в 1952 г. Водохранилище является одним из крупнейших искусственных водоемов юга России, осуществляющих регулирование стока р. Дон.
Цимлянское водохранилище — единственное водохранилище, созданное на р. Дон, и вместе с ежегодным накоплением водных ресурсов стока реки происходит накопление иловых отложений и химических соединений, поступающих в его акваторию со стоком реки. А если учесть
Водное хозяйство России № 1, 2010
Водное хозяйство России
тот факт, что Дон до впадения в Цимлянское водохранилище протекает по территории шести субъектов Российской Федерации и в него впадает около тысячи больших и малых притоков, каждый из которых несет в своих водах продукты химического и биологического характера жизнедеятельности населения, промышленного и сельскохозяйственного производства, то можно представить, сколько загрязняющих веществ поступает ежегодно в акваторию водохранилища, где происходит их аккумуляция.
В результате ежегодного накопления в акватории водохранилища химических и биологических загрязнений, а также высокого температурного режима в летний период, создаются благоприятные условия для активного развития синезеленых водорослей (рис. 1).
Следует отметить, что Цимлянское водохранилище, как и все равнинные водохранилища, имеет многоцелевое назначение. Основными направлениями использования акватории водохранилища являются ры-бохозяйственное, энергетическое, воднотранспортное, хозяйственно-питьевое, а также орошаемое земледелие и рекреация.
Водохранилище является воднотранспортной артерией, соединяющей водные пути Дона и Волги, ежегодно по этому пути проходит более 6 тысяч транзитных судов, в том числе 60—65 % нефтеналивных, и это не считая более тысячи единиц флота маломерных и крупнотоннажных судов, базирующихся непосредственно на акватории водохранилища.
По берегам водохранилища размещено более 120 объектов рекреационного назначения: это базы отдыха, спортивно-оздоровительные комплексы, санатории, дома отдыха, детские оздоровительные лагеря. В водоохранной зоне водохранилища размещено более 50 водозаборных сооружений для изъятия воды различного типа и назначения, а также около 300 различных водопользователей, в том числе 2 грузовых речных порта в г. Волгодонск Ростовской области и г. Калач-на-Дону Волгоградской области.
Такая антропогенная нагрузка оказывает негативное влияние как на техническое состояние водохранилища, так и на качество его водных ресурсов, что также создает дополнительные оптимальные условия и способствует развитию синезеленых водорослей. Развитие синезеленых водорослей в Цимлянском водохранилище, в свою очередь, существенно ухудшает качество водных ресурсов, их химическое и биологическое состояние. В результате ежегодного накопления органических продуктов происходит гниение и, как следствие, повторное загрязнение.
Один из путей решения данной проблемы — прекращение поступления химических и биологических загрязняющих веществ в акваторию Цимлянского водохранилища, что в данных условиях осложняется недо-
¡О РО<
Водное хозяйство России
Водное хозяйство России № 1, 2010
Водное хозяйство России
статочными мерами со стороны природоохранных органов к имеющим место нарушениям Водного законодательства различными водопользователями в субъектах Федерации, расположенных на водосборной территории р. Дон выше Цимлянского водохранилища. Это — Волгоградская, Воронежская, Белгородская, Тамбовская, Липецкая и Тульская области с их промышленным, сельскохозяйственным и коммунально-бытовым производствами. Опыта применения механических методов борьбы с синезелеными водорослями в масштабах такого водохранилища не существует. Борьба с развитием водорослей химическим путем исключается по той причине, что помимо водорослей в водохранилище обитает множество ценных пород промысловых рыб, а также земноводных и теплокровных животных. К тому же вода забирается на хозяйственно-питьевые нужды, а акватория водохранилища используется в рекреационных целях населением регионов.
Оптимальным методом борьбы с развитием синезеленых водорослей является биологический. Тем более что по этому методу имеются определенные разработки, метод был апробирован на других водохранилищах России и имеются результаты апробации.
С 2005 г. на Цимлянском водохранилище Волгоградским отделением ФГНУ «Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства» (ФГНУ ГосНИОРХ) проводились работы по теме «Разработка практических рекомендаций по улучшению качества воды Цимлянского водохранилища» (борьба с синезелеными водорослями) методом альголизации с использованием штамма планктонной зеленой микроводоросли Chlorella vulgaris. Заказчиком выступило ФГУ «Управление водными ресурсами Цимлянского водохранилища». Сроки выполнения работ: 2005—2007 гг.
Также в этом направлении в 2007 г. проводились работы по теме «Внедрение биотехнологии регулирования гидробиотического состояния воды на Цимлянском водохранилище методом альголизации». Заказчик — Донское бассейновое водное управление Федерального агентства водных ресурсов.
Для проведения работ были получены положительные заключения Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Федеральной службы по надзору в сфере природопользования, Волгоградской областной ветеринарной лаборатории.
Все работы проводились в несколько этапов:
1 этап (2005 г.) — анализ исходного материала, обобщение многолетних данных по биомониторингу водохранилища.
2 этап (2006 г.) — биологическое обоснование на вселение штамма хлореллы (по данным автора патента Н.И. Богданова, однократное
¡о РО(
Водное хозяйство России
Таблица 1. Финансирование работ по альголизации Цимлянского водохранилища в 2005—2008 гг. (тыс. руб.)
Годы Федеральный бюджет Инвестиции Волгодонской АЭС
2005 1050,0 —
2006 1000,0 —
2007 1100,0 1500,0
2008 — 1500,0
Всего: 3150,0 3000,0
вселение хлореллы в водоем составляет 20 л на 1 млн м3, при объеме Цимлянского водохранилища равного 23,86 км3 составит 477,2 м3 суспензии). Проводилось определение масштабов «цветения» воды на акватории, биомониторинг, пробная альголизация водохранилища.
3 этап (2007 г.) — расширение альголизации водохранилища с привлечением инвестиций Волгодонской АЭС.
4 этап (2008—2009 гг.) — поддерживающая альголизация водохранилища Волгоградским отделением ФГНУ ГосНИОРХ за счет внутренних резервов и инвестиций Волгодонской АЭС.
Объем финансирования работ представлен в табл. 1.
Объем вселения альголизата (штамма Chlorella vulgaris) за период 2006—2009 гг. составил: 2006 г. — 4500 л, 2007 г. — 26 860 л, 2008 г. — 3150 л, 2009 г. — 380 л (средства ФГНУ ГосНИОРХ), всего: 34 890 л (рис. 2).
Количество альголизированных (экспериментальных) заливов: 2006 г. — 4, 2007 г. — 15, 2008 г. — 16, 2009 г. — 7.
Данные Волгоградского отделения ФГНУ ГосНИОРХ по масштабам «цветения» воды синезелеными водорослями в разгар процесса (июль-октябрь) в Цимлянском водохранилище за 2006—2009 гг. (биомасса возбудителей «цветения») представлены в табл. 2.
В 2008 г. наблюдалось улучшение показателей качества воды по кислородному режиму водоема, уровню содержания в воде общего (ХПК) и легкоусвояемого (БПК5) органического вещества (табл. 3).
В 2009 г. работы по альголизации не проводились. Интенсивность развития синезеленых водорослей находится в зависимости от гидрометеорологических условий года. Одними из наиболее существенных режимов развития водорослей в 2009 г. явились температурный и уровневый режимы. Сочетание теплой весны, длительного, жаркого лета, маловодности года, нагонных явлений при ветрах восточного направления благоприятствуют бурному развитию синезеленых водорослей и концентрации их на приплотинном участке и в заливах.
Водное хозяйство России № 1, 2010
Водное хозяйство России
Водное хозяйство России № 1, 2010
Водное хозяйство России
Таблица 2. Биомасса возбудителей «цветения» воды в Цимлянском водохранилище за 2006—2009 гг.
Показатели 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г.
Максимальная биомасса по станциям наблюдений, мг/л (г/м3): — пределы величин 10,4—3736,0 1,2—815,0 0,1—86,9 0—942,0
— средние значения 450,6 161,3 15,0 53,8
Биомасса, средневзвешенная для водохранилища, мг/л (г/м3) 73,1 63,8 5,5 17,0
Валовый объем сырой водорослевой массы в общем объеме водохранилища (при НПУ), тыс. т 1288 1124 111 381
Таблица 3. Некоторые показатели качества воды в Цимлянском водохранилище в 2006—2009 гг.
Показатели 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г.
Величина кислородной стратификации, % 50—70 — 20 —
ХПК, мг О2 /дм3 47,0 30,9 27,1 29,0
БПК5, мг О2 /дм3 4,12 2,87 2,42 2,66
За трехлетний период наблюдений (2005—2008 гг.) за интенсивностью развития синезеленых водорослей на Цимлянском водохранилище впервые отмечено снижение масштабности «цветения» и его концентрация, что является результатом трехлетней регулярной альголизации водоема штаммом хлореллы.
В целом, в высокоэвтрофном Цимлянском водохранилище сохраняется мощная продукционная база и изменить ее за короткое время (2—3 года) вряд ли возможно. Тем не менее, положительные результаты вселения хлореллы проявились довольно четко уже на данном этапе апробации биотехнологии.
Для получения устойчивых практических результатов на Цимлянском водохранилище, продолжения работ по альголизации всей акватории в 2009 г. Волгоградским отделением ФГНУ ГосНИОРХ были разработаны, утверждены и рекомендованы к применению «Методические указания по применению биотехнологии предотвращения обильного «цветения» воды в водоемах синезелеными водорослями». Согласно данной методике, для эвтрофных и высокоэвтрофных водоемов ориентировочной величиной может быть величина равная 0,1 л на 1 га площа-
Водное хозяйство России № 1, 2010
Водное хозяйство России
ди акватории. Исходя из площади зеркала водохранилища при НПУ равной 2702 км2 или 270,2 га, объем ежегодного вселения составит 27,02 л.
При продолжении проведения работ по альголизации Цимлянского водохранилища необходимо составить прогноз возможных негативных последствий внедрения штамма хлореллы на экологическое состояние водохранилища и водных ресурсов Нижнего Дона.
Для более эффективной борьбы с синезелеными водорослями целесообразно рассмотреть возможности применения альголизации в комплексе с другими биомелиоративными мероприятиями:
— уменьшением поступления в водоем загрязняющих и эвтрофи-рующих веществ;
— регулированием зарастаемости высшей водной растительностью;
— локальным проведением дноуглубительных работ в местах хранения биофонда синезеленых водорослей (мелководья, заливы).
Разработанный комплекс мероприятий будет положен в основу практического применения на высокоэвтрофных водоемах и позволит использовать приемлемые экологически безопасные и экономически целесообразные меры предотвращения интенсивного «цветения» воды для решения важных экологических и народнохозяйственных проблем:
— снижения интенсивности развития синезеленых водорослей до экологически безопасных концентраций;
— повышения качества воды для водопользователей и сокращения расходов на ее очистку;
— улучшения санитарно-гигиенического состояния и рекреационного значения водоема;
— уменьшения уровня биологического загрязнения и улучшения качества воды по содержанию кислорода, органических веществ.
Сведения об авторах:
Муковский Виктор Иванович, директор ФГУ «Управление водными ресурсами Цимлянского водохранилища», г. Цимлянск, (86391) 2-15-50, fguuvrcv@list.ru;
Нифонов Юрий Семенович, главный инженер ФГУ «Управление водными ресурсами Цимлянского водохранилища», г. Цимлянск, (86391) 2-15-50, fguuvrcv@list.ru.
Водное хозяйство России
