Растения и чистота природной среды
Шрифт:
Растения очищают не только воздух, но и воду. При сравнительно небольшом загрязнении водоемы обладают способностью к самоочищению. Под самоочищением понимают совокупность всех процессов, направленных на восстановление первоначального химического состава и свойств воды. Так, например, сразу же у выходного отверстия городских коллекторов обычно довольно высокие концентрации нечистот, однако через несколько километров ниже их сброса вода бывает довольно чистой. Самоочищение представляет собой сложное явление, в котором можно выделить ряд процессов: физических,
Среди физических факторов, способствующих самоочищению водоемов, первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих в водоемы загрязнителей. Химические факторы самоочищения — окисление органических и неорганических веществ. Одним из важнейших компонентов самоочищения является использование веществ, загрязняющих воду, живыми организмами (бактериями, водорослями, плесневыми и дрожжевыми грибами и т. п.). Этот процесс составляет основу так называемого биологического самоочищения. Биологическое самоочищение включает ряд последовательных этапов:
1) использование веществ сточных вод гетеротрофными микроорганизмами;
2) рост и размножение зоопланктона и зообентоса за счет бактерий, взвешенного и растворенного органического вещества;
3) развитие водорослей и стимулирование процесса фотосинтетической аэрации;
4) развитие высшей водной растительности.
Высшая водная растительность, препятствуя процессу антропогенного евтрофирования, способствует ликвидации последствий загрязнения водоемов (Синельников, 1978).
Одним из наиболее активных поглотителей вредных веществ являются бактерии. Некоторые из них окисляют органические вещества в присутствии кислорода, другие осуществляют их распад в анаэробных условиях. Весьма важно, чтобы процесс распада органических веществ осуществлялся в аэробных условиях. В отсутствие кислорода органические вещества разлагаются анаэробными микроорганизмами с образованием вредных веществ типа сероводорода, аминов, метана.
Жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в самоочищении водоемов, зависит от температуры. Неудивительно, что в умеренной климатической зоне самоочищение реки происходит на участке 200–300 км, a на Крайнем Севере — до 2000 км.
Другим условием успешного протекания процесса самоочищения воды является присутствие в воде вредных примесей в слабой концентрации. При наличии большого количества ядовитых соединений происходит гибель всех организмов, в том числе и участвующих в самоочищении воды.
На способности бактерий обезвреживать вредные примеси основано их использование для биологической очистки сточных вод при помощи аэробных биохимических процессов. Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях часто осуществляется на специальных подготовленных участках земли — нолях орошения или полях фильтрации. На полях орошения одновременно с очисткой вод выращивают кормовые сельскохозяйственные культуры или травы (обычно это костер безостый, овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер белый).
Первые поля орошения для очистки бытовых сточных вод появились в XVIII в. в Великобритании под Эдинбургом, а затем в Ашбертоне и Девоне. В 1857 г. в Лондоне была создана специальная комиссия, которая после изучения вопроса о способах очистки сточных вод пришла к заключению, что сбрасывать их в реки, даже очищенными, опасно. Лучше всего орошать сточными водами земледельческие угодья. В почве произойдет очищение воды, и водоемы окажутся чистыми.
В России первые поля орошения появились сначала в Одессе в 1887 г., затем в Киеве (1894 г.) и, наконец, в Москве (1898 г.).
В конце XIX в. стоки использовались для орошения в Германии, Франции, США, Австралии, Южной Африке, Индии.
Поля орошения существуют и в настоящее время. Однако широкого распространения орошение стоками не получило. Этот метод очистки сточных вод до сих пор изучен недостаточно. Между тем состав сточных вод непостоянен и не везде одинаков. Даже в одном и том же населенном пункте он меняется с течением времени. Кроме того, многие опасаются, что орошение сточными водами приведет к накоплению вредных веществ в продуктах питания, будет способствовать распространению инфекционных заболеваний.
В последние годы интерес к очистке воды путем орошения резко повысился. Это связано главным образом с нехваткой воды. Очистка сточных вод путем орошения привлекает к себе тем, что содержащиеся в них питательные вещества (азот, фосфор, микроэлементы) будут использоваться растениями. Кроме того, удастся получить на орошаемых землях гарантированные высокие урожаи. В экспериментах, проведенных в ГДР и ПНР, в результате орошения полей сточными водами урожай кормовых культур и трав значительно увеличился. Расчеты и практический опыт показывают, что уже за 3–4 года окупаются затраты на создание систем орошения сточными водами и хозяйства начинают получать прибыль. Наконец, очень важным представляется и то, что будет исключена опасность загрязнения водоемов этими стоками. Напомним, что это был один из основных аргументов специальной английской комиссии по изучению способов очистки сточных вод, которая работала еще в середине прошлого столетия.
В 1973 г. в пос. Купавна под Москвой был создан Всесоюзный научно-исследовательский институт по сельскохозяйственному использованию сточных вод. Исследования, проведенные в этом институте, позволили установить, что на поля можно направлять стоки от предприятий пищевой промышленности (сахарных, пивоваренных, дрожжевых заводов), а также некоторых текстильных фабрик. Токсикологические анализы на лабораторных животных показали, что на поле, орошаемом сточными водами тонкосуконной фабрики, вырастают вполне доброкачественные корма. Необходимо лишь соблюдать определенные санитарно-гигиенические требования (например, косить траву не раньше, чем через две недели после прекращения полива). Из скошенных трав можно готовить витаминизированную травяную муку.
В связи со строительством крупных животноводческих комплексов остро встал вопрос, куда девать так называемые «навозсодержащие стоки», образующиеся в громадных количествах. Для их хранения созданы специальные резервуары, возведены дамбы. Однако это едва ли лучший способ их употребления. Дело в том, что в случае разрушения дамб «навозсодержащие стоки» оказываются в водоемах, вызывая сильное загрязнение окружающей среды, массовую гибель рыбы и других водных организмов. Между тем «навозсодержащие стоки» содержат ценные вещества, необходимые для роста растений. В Белгородской области стоки от животноводческих комплексов стали использовать для полива земледельческих полей орошения. На орошаемых полях кормовые травы, свекла и кукуруза дают урожай в 2–3 раза больший, чем на богарных землях. Кроме того, сократился расход на орошение чистой воды, а также минеральных удобрений.