Вадим Артамонов - Растения и чистота природной среды

В настоящее время указанные растения используются в Донбассе для очистки шахтных вод. При этом стоки поступают в водоемы шахтного отлива, занимающие большие пространства. Наиболее распространенными макрофитами здесь являются тростник обыкновенный, камыш озерный, рогоз узколистный, широколистный и Лаксмана, а также некоторые другие растения. Сформировавшиеся в прудах-накопителях растительные сообщества снижают содержание взвешенных частиц на 90 %, а количество солей — на 25–30 %.

Отмеченные выше растения нашли применение не только в Донбассе, но и в других местах. Специальные ботанические площадки для очистки шахтных вод с помощью растений созданы в Подмосковном угольном бассейне (Новомосковск). А в г. Волжском Волгоградской области стали пропускать по специальным каналам, засаженным водными макрофитами, стоки химических предприятий.

Эксперименты подобного рода проводятся и в других странах. Выше мы отмечали сильную загрязненность вод Рейна. Когда рейнскую воду пропустили через 800-метровый канал, засаженный камышом, то на выходе был получен чистый поток.

Следует заметить, что воду очищают не только те растения, которые непосредственно произрастают в воде. Оказалось, что лес надежно предохраняет воду наземных источников от загрязнения вредными веществами. Мутность водного потока после прохождения через лесную полосу шириной 30 м уменьшилась в 100–150 раз. С уничтожением леса на водосборах и в прибрежной зоне загрязненность воды в реке увеличивается в 8—10 раз.

С развитием промышленности, ростом городов и повышением уровня их благоустройства объем сточных вод и, следовательно, осадка, получаемого при их очистке, с каждым годом возрастает. В связи с этим возникла проблема утилизации этого продукта цивилизации. Ведь скопление большого количества осадков затрудняет работу очистных сооружений и создает угрозу вторичного загрязнения окружающей среды. Ученые пришли к заключению, что получаемый при очистке стоков осадок целесообразно использовать в качестве удобрений сельскохозяйственных культур, так как он содержит в своем составе значительное количество органических веществ и питательных элементов (Покровская, Гладкова, 1977). Особенно эффективно его использование на бедных почвах, а также на участках, нарушенных добычей полезных ископаемых. Таким образом, растения и в этом отношении играют важную роль.

Загрязнение водоемов органическими веществами представляет собой крайне неприятное явление, поскольку ведет к истощению запасов водного кислорода, расходующегося на окисление органики. Благодаря фотосинтезу населяющих водоемы растений в водную среду поступает свободный кислород, ускоряющий процессы окисления органических веществ. Но дело не только в этом. Обитатели водоемов обладают способностью непосредственно поглощать органические вещества и разрушать их. В качестве примера рассмотрим превращение ими фенола, одного из наиболее часто встречающихся и опасных загрязнителей водоемов.

Уже давно известно, что некоторые микроорганизмы, например бактерии из рода Pseudomonas, осуществляют окисление фенолов. Это обстоятельство широко используется для очистки от фенольных загрязнений промышленных и бытовых стоков самого разнообразного происхождения. Фенол активно поглощается из воды водными растениями. Если воду с растворенным в ней фенолом пропустить через «сито» из тростника, то содержание фенола в ней значительно уменьшится. За 8 дней тростник удаляет из каждого литра воды 10 мг фенола. Камыш также обладает способностью очищать воду от этого загрязнителя. 300 г биомассы камыша освобождают от фенола 5 л раствора концентрации 10 мг/л за 4 дня, 40 мг/л — за 12 дней, 100 мг/л — за 29 дней. В настоящее время сооружаются водоемы, в которых будут высажены тростник и камыш для очистки воды от фенола.

Фенол не только поглощается из воды растениями, но и подвергается детоксикации. Некоторая часть этого соединения, не включенная растениями в обмен веществ, выделяется в атмосферу через устьица.

Помимо фенола водные растения поглощают и обезвреживают и другие органические вещества, присутствующие в воде: индол, ксилол, пирокатехин, резорцин, пиридин. Особо следует остановиться на роли растений в освобождении водной среды от нефти и нефтепродуктов.

Наличие на поверхности воды пленки нефти резко снижает способность водоемов к самоочищению, поскольку эта пленка препятствует поступлению в воду атмосферного кислорода. В этом случае в водоеме создаются анаэробные условия, которые иногда способствуют еще большему повышению содержания в воде вредных веществ.

Разрушение нефти в водоеме происходит в результате самоочищения воды с помощью микроорганизмов. Там, где вода загрязнена нефтью, всегда обнаруживаются микроорганизмы, окисляющие керосин, соляровое масло, парафин и нафталин. Исследования, проведенные Арктической экспедицией МГУ в 1974 г., показали наличие нефтеокисляющей микрофлоры во всех пробах воды, взятых на трассе Северного морского пути. Количество нефтеокисляющих бактерий в поверхностном слое морской воды довольно велико и составляет 1500–7000 клеток в 1 мл. С увеличением глубины содержание микроорганизмов падало. Исследователи выделили большое количество чистых культур нефтеокисляющих микроорганизмов. Они хорошо росли на средах, содержащих в качестве единственного органического вещества дизельное топливо или сырую нефть. Микроорганизмы, окисляющие нефть, выделены также из воды и грунтов Каспийского моря, из вод р. Енисея.

Высшие растения также принимают участие в очищении водоемов от нефти. Установлено, что при концентрации нефти 1 г/л пленка на поверхности воды исчезала в присутствии высших растений через 5—10 дней, тогда как без них — через 28–32 дня. Наиболее устойчивы к нефтяному загрязнению тростник, рогоз узколистный и камыш озерный. Причем прирост растений в высоту в присутствии нефти был на 10–15 см больше, чем в варианте без нефти (Кроткевич, 1982).

Тростник обыкновенный хорошо поглощает из воды ДДТ. Правда, при концентрации 2 мг/л этот пестицид подавляет процесс фотосинтеза на 30–36 %. Еще более сильное ингибирующее влияние оказывает на процесс фотосинтеза тростника гексахлоран. Он ослаблял интенсивность этого процесса на 47 %.

В США проведены эксперименты по очистке водоемов от гербицидов. Для этой цели использовались водяной гиацинт, уруть, рдест, а также зеленые водоросли.

Попадание пестицидов в водоемы происходит, в частности, в результате смыва их с полей осадками. Оказалось, что лесные насаждения, расположенные по берегам водоемов, интенсивно поглощают из поверхностных стоков эти вещества. Наилучшими показателями в этом отношении характеризуются сосновый и кленово-липовый лес.