Как искусственные плавающие острова очищают сточные воды.

Наша цивилизация не может отказаться от промышленности и эксплуатации природных ресурсов. Уходить в леса и строить шалаши ещё рано — человечество движется по технологическому пути развития и останавливаться пока что не собирается. Поэтому там, где есть производство, всегда будут отходы и вредные выбросы. Вопрос в том, чтобы вредное воздействие на окружающую среду было как можно меньше.

Например, как сделать очистку промышленных сточных вод дешевле, эффективнее и экологичнее? Своими идеями на этот счёт делится кандидат биологических наук Александр Лапиров, доцент, заведующий лабораторией высшей водной растительности Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН.

Фитоочистная система с использованием искусственных плавающих островов на пруду-отстойнике Яковлевского ГОК. Фото предоставил А. Лапиров.

— Александр Григорьевич, вы занимаетесь темой очистки стоков промышленных предприятий с помощью растений. О каких предприятиях идёт речь?

— Сначала мы работали с Череповецким металлургическим комбинатом, а сейчас — с Яковлевским горно-обогатительным в Белгородской области. В Череповце и на Яковлевском ГОК мы начинали работу вместе с заведующим лабораторией физиологии и токсикологии нашего института, доктором биологических наук Григорием Михайловичем Чуйко. Он отвечал за одну часть работы, касающуюся химических и токсикологических аспектов, я же отвечал за всё, что касается фитокомпонента — за те растения, которые необходимо выбрать для того, чтобы они эффективно очищали сточные воды.

— Что это за растения?

— Таких растений очень много. Существуют разные их экологические группы — есть растения, которые полностью погружены в воду, где и проходит весь их жизненный цикл. Среди них различают как прикреплённые к грунту виды, так и те, которые не закрепляются и свободно плавают в толще воды. Есть растения, у которых только листья плавают на поверхности воды. Например, всем известная кубышка, с жёлтыми цветами, хорошо заметными на поверхности воды. Иногда в обиходе её называют кувшинкой так же, как камышом ошибочно называют тростник южный.

— Есть такая песня — «Шумел камыш, деревья гнулись». Хотя рогоз — растение, похожее на эскимо, которое часто путают с тростником, шуметь не может...

— Именно так. У тростника шумят листья, когда они под ветром раскачиваются и задевают друг о друга. Есть растения, у которых одна его часть находится в воде, а вторая располагается над поверхностью воды. Или растения, которые находятся около уреза воды и дальше него, ближе к берегу. Это всё разные экологические группы, в каждой из которых имеются растения, которые способны очищать воду.

— Как я понимаю, все такие растения уже присутствуют в воде и сами очищают её по мере необходимости. Для чего тут нужны учёные?

— Справедливый вопрос. Растений много, но не все они способны эффективно очищать воду от разных загрязняющих веществ. Одни растения лучше очищают воду от одних загрязняющих веществ, другие — от других. И наша задача была в том, чтобы подобрать такие виды растений, которые будут наиболее эффективно осуществлять очистку сточных вод от тех загрязняющих веществ, которые находятся в данном месте. Ведь сточные воды предприятий не сразу сбрасываются в тот или иной водный объект, до этого они проходят определённые стадии очистки. И один из таких элементов — пруды-отстойники, где происходит осветление, очистка стоков и другие важные физико-химические процессы. При этом не всегда в водоёмах растут высшие водные растения.

Кроме того, не всегда эти высшие водные растения, или, как мы их по-научному называем, «растения вод», находятся в тех местах, которые позволяли бы наиболее эффективно осуществлять очистку сточных вод. Именно поэтому наша задача состояла не только в подборе, но и в создании элементов фитоочистной системы на том или ином предприятии.

— Что представляют собой эти системы?

— Существуют разные типы фитоочистных систем. Даже некоторые естественные системы типа болот, луговых сообществ тоже способны очищать воду. Но дело в том, что законами запрещено сбрасывание сточных вод на рельеф. Поэтому необходимо было продумать разные фитоочистные сооружения, которые эффективно очищали бы сточную воду.

— Чем же ваши фитоочистные системы отличаются от других?

— Это комплекс искусственных плавающих островов разного размера. Мы сделали их модульными, поэтому из них можно составить любую структуру. Надо квадрат — мы можем его сделать. Надо их в шеренгу построить — построим. Надо полукругом — сделаем.

Александр Лапиров, заведующий лабораторией высшей водной растительности Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН. Фото из личного архива.

— Вы сами определяете, какие на плавающих островах будут расти растения?

— Да. Но перед этим мы предварительно провели большую серию экспериментов в лаборатории высшей водной растительности нашего Института, а затем на Череповецком комбинате, для которого выращивали растения здесь, в нашей лаборатории или собирали необходимые растения в окрестностях Борка, после чего перевозили их в Череповец. На Яковлевском ГОКе работу с растениями осуществлял наш партнёр — НОЦ «Ботанический сад» НИУ «БелГУ», и мы на его базе проводили экспериментальные работы. Сотрудники Белгородского ботанического сада под руководством его директора, доктора биологических наук Валерия Константиновича Тохтаря занимались выращиванием тех растений, которые были нужны для создания фитоочистной системы. В задачу сотрудников ботанического сада входила отработка моментов, связанных с выращиванием растений, оказание помощи в их посадке в фитоочистную систему, само соединение этих модульных конструкций с помощью специальных лент в единую систему.

— Где же эти острова плавают?

— Сейчас они плавают на пруде-отстойнике Яковлевского ГОКа, где доочищают сточные воды предприятия.

— Можно ли её пить после такой очистки?

— Вы же понимаете, что не любую даже речную воду можно пить, а здесь речь идёт о сточной воде, которую я бы вообще никому не рекомендовал употреблять внутрь, несмотря на то, что с помощью искусственных плавающих островов мы достигаем определенной степени очистки от тех или иных загрязняющих веществ. Безусловно, эффект от работы этих островов есть, иначе предприятие не стало бы вкладывать в это средства.

— А как себя чувствуют растения, которые входят в состав этого острова?

— В целом, они активно растут, формируя обширную надземную часть и развитую корневую систему.

— Применяют ли где-нибудь ещё подобный метод очистки стоков?

— Да. Яковлевский ГОК вместе с Череповецким металлургическим комбинатом и Оленегорским ГОК первыми из промышленных предприятий России применили такую фитоочистную систему в виде искусственных плавающих островов. Свои работы по фитоочистке Оленегорский ГОК осуществляет вместе с сотрудниками Полярно-альпийского ботанического сада-института КНЦ РАН. И всё. Больше никто, насколько я знаю, подобные системы на предприятиях не применяет.

— В Оленегорске тоже плавающие острова?

— Да, но острова совсем не такие, как у нас. Они отличаются и структурой, и составом растений, и подходами к очистке. Они занимаются очисткой вод только от элементов азотной группы. А мы занимаемся широким спектром загрязняющих веществ.

— А кто вообще придумал такие плавающие искусственные острова?

— Сама идея таких островов не нова. В Европе и Америке подобные фитоочистные системы появились раньше, чем у нас. Хотя, у нас в стране тоже велись схожие разработки. Эти системы раньше называли «биоплато», их использовали при очистке стоков животноводческих хозяйств, птицеводческих ферм, других сельхозпредприятий. Здесь вся основная «фишка» в том, какова структура такого острова и какие растения используются. Вот это уже разработка нашей лаборатории, нашего института.

Выращивание растений в лаборатории высшей водной растительности ИБВВ РАН для работы в Череповце. Фото предоставил А. Лапиров.

В этой работе крайне важно учитывать специфику региона. Не все растения, которые использует Оленегорский комбинат, мы можем взять. Растения, которые мы использовали в Череповце, не все и не всегда подходят для Белгорода. Череповец расположен на севере, Белгород — на юге. Разный температурный режим, разный режим солнечной инсоляции, влажности, разный состав стоков. Очень важно, чтобы растения и среда чётко соответствовали друг другу. Скажем, для очистки городских стоков, и не только их, широко использовалась, например, эйхорния. Но это южное растение, которое в природе растёт в Южной Америке и не выдерживает наши зимы, гибнет. Его можно использовать только в определённый период, а задача стоит — использовать растения постоянно, в течение всего года. Именно поэтому мы стараемся использовать в фитоочистной системе местные виды, хорошо приспособленные к условиям того или иного региона.

— В пределах нашей страны ещё где-то требуются такие разработки, как ваша?

— Думаю, что да. К нам неоднократно обращались из разных мест, но кто-то доводил это дело до внедрения, а кто-то нет. Ведь, несмотря на то, что мы старались минимизировать финансовые затраты, для некоторых это показалось дорого. Хотя, если использовать существующие системы очистки, то наша система несопоставимо дешевле, не менее эффективна и намного экологичнее всех остальных. Мы же её встраиваем в ландшафт, она не является чем-то ему чуждым. В этом году мы будем продолжать свои работы, дооснащать уже имеющуюся фитоочистную систему, достраивать, дополнять, доделывать, совершенствовать.

— А зимой, когда кругом снег и лёд, у плавучих островов получается что-то очищать?

— Вот сейчас — зимний период, а фитоочистная система у нас стоит, работает. Все слышали про гидропонику. Примерно так же работают растения и в тех местах, где нужна доочистка сточных вод. Основную роль в процессе очистки играет корневая система и та микробиологическая составляющая, которая на ней селится. Именно за счёт бактерий происходят физико-химические процессы очистки сточных вод от загрязняющих веществ. Но для этих бактерий нужна среда, на которой они бы размножались. Вот эту среду создают своими корнями те растения, которые мы выращиваем на искусственных плавающих островах.

— Если представить, что вот такие ваши «плавучие островки» движутся по нашим рекам, плавают в прудах и озёрах, и где нужно, очищают воду. Это была бы идеальная картина? Вы бы хотели, чтобы так когда-нибудь случилось?

— Безусловно! Хотя не надо думать, что запустил такой искусственный остров — и свободен. Да, присутствие человека нужно только на отдельных этапах. Но оно необходимо. Какие-то растения не выживают, их надо заменять. Относиться к этому надо вдумчиво, серьёзно, с большой ответственностью и со знанием дела. Если появилась система, за ней надо ухаживать.

Взятие растений из природы для их последующего культирования на плавающих островах. Фото предоставил А. Лапиров.

Такое уже было в нашей истории, когда на нефтяном комплексе в Сибири пытались делать фитоочистные сооружения. Но после того как перестали за ними наблюдать, всё сошло на нет. Нельзя так делать. Мне нравится подход тех предприятий, с которыми мы сотрудничаем: они понимают, что затратили средства на изготовление островов, посадку и выращивание растений. Они не бросают начатое дело, ведут себя ответственно, понимают, что эти системы, несмотря на кажущуюся простоту, нуждаются в постоянном мониторинге. И тогда всё может получиться.

— И тогда мы всё-таки сможем пить воду из ближайшей реки?

— Может быть, когда-нибудь… Мы же пьём воду из Байкала. А пока наша задача — довести сточные воды до уровня, когда в результате сброса их в какой-то водный объект — реку или озеро — не будет происходить негативных явлений.

— А какие могут быть негативные явления?

— Если различные загрязняющие вещества попадают в воду, то может болеть рыба, могут погибать растения и другие живые организмы. Будет нарушаться экосистема, а это очень плохо. Конечно, есть организмы, которые приспособлены жить в определённых средах. Например, есть водоросли, которые растут на снегу. Есть микроорганизмы, которые существуют в очень сильно загрязнённых водоёмах. Но это не нормальная ситуация, она выходит за пределы нормы. Мы же стремимся к тому, чтобы уровень загрязняющих веществ в водоёме не превышал так называемый рыбохозяйственной ПДК, безвредный для большинства населяющих его живых организмов.