Доочистка загрязненной металлами воды наядой мелкозубчатой

медь, никель, алюминий, сточная вода, наяда водорослями и т.п.) и высшей водной растительностью, так называемое биологическое самоочищение. Выделяя органогенный кислород и аэрируя воду, высшая водная растительность способствует окислению органических веществ бактериями, одновременно используя полученные продукты распада для своей жизнедеятельности. Кроме того, она обладает способностью поглощать органические вещества и разрушать их, накапливать некоторые металлы и трудно разлагаемые органические вещества.

В настоящее время с целью доочистки воды целенаправленно культивируются такие виды высших водных растений, как водный гиацинт (эйхорния), аир тростниковый, циперус очереднолистный, камыш озерный и лесной, рогоз узколистный и широколистный и др. Разные виды растений обладают неодинаковой степенью устойчивости к тяжелым металлам. Так, например, водный гиацинт очень энергично поглощает из воды ионы свинца, кадмия, никеля, серебра, ртути и других металлов. Камыш, водяной орех, рдест красный активно извлекают из воды марганец, а ряска – медь и бор. Хорошей устойчивостью обладает тростник обыкновенный, выдерживая без существенного вреда для себя высокие концентрации ионов меди, ртути, хрома, цинка [2]. Выбор растения для доочистки воды диктуется также климатическими условиями. В средней полосе России в зимний период использование большинства предлагаемых высших водных растений ограничено, т.к. их фотосинтезирующие части находятся над водой и при по- ниженных температурах погибают. В данных условиях интерес представляют растения, полностью погруженные в воду. К этой категории относится наяда мелкозубчатая (Najas microdon).

Наяда мелкозубчатая – это вечнозеленое растение с тонкими ломкими ветвистыми стеблями, с расположенными на них узколинейными листьями светло-зеленого цвета. Листовая пластинка достигает 1,5-2,0 мм ширины и 25-30 мм длины. Неприхотливое, легко размножающееся вегетативно растение – новые растения быстро формируются из небольших фрагментов побега. Может существовать как в толще воды, так и в укорененном виде, закрепляясь в грунте с помощью нитевидных корней белого цвета.

Ранее проводились исследования способности поглощения наядой мелкозубчатой ряда биогенных веществ неорганической природы – нитратов, нитритов, фосфатов, ионов аммония [3], а также органических веществ ряда ароматических аминов и ряда фенолов [4]. Исследования дали положительные результаты. Актуален вопрос о возможности использования наяды мелкозубчатой для доочистки сточных вод от тяжелых металлов.

Цель работы: провести исследование способности поглощения фитомассой наяды мелкозубчатой из образцов сточной воды некоторых металлов (железа, цинка, меди, никеля, алюминия).

Материалы и методы исследования. Объектом исследования являлись образцы сточных вод после первичного отстойника очистных сооружений МП «Самараводоканал»; а также фитомасса наяды мелкозубчатой. Забор образцов воды производился в весенне-летний период 2010 г. (март-июнь). В исследуемых образцах сточных вод определяли содержание металлов – железа, цинка, меди, никеля, алюминия – методом атомно-эмиссионной спектрометрии в соответствии с нормативно-техническим документом [5]; прибор – эмиссионный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой Optima 4000. Исследовали динамику поглощения вышеуказанных металлов фитомассой наяды мелкозубчатой из образцов сточных вод. Экспозиция фитомассы в образцах сточных вод составляла 12 часов; отбор проб воды производили с интервалом 3 часа; содержание фитомассы в сточной воде – 5 и 10 г/л.

Таблица 1. Динамика поглощения металлов из сточной воды наядой мелкозубчатой при плотности биомассы 5 г/л

Таблица 2. Динамика поглощения металлов из сточной воды наядой мелкозубчатой при плотности биомассы 10 г/л

Результаты и их обсуждение. В отобранных образцах сточных вод диапазон исходных концентраций металлов был следующим: железо (общее) – 0,257-0,672 мг/л; цинк – 0,0611-0,1010 мг/л; медь – 0,0110-0,0520 мг/л; никель – 0,0026-0,0042 мг/л; алюминий – 0,1680-0,4090 мг/л. Группа измерений при плотности фитомассы наяды мелкозубчатой 5

г/л составила 8 серий, при плотности 10 г/л – 5 серий. Результаты измерения концентраций металлов (средние величины) в образцах сточных вод на различных этапах времени экспозиции в них фитомассы наяды мелкозубчатой с плотностью 5 г/л представлены в таблице 1, с плотностью 10 г/л – в табл. 2.

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 12, № 1(8), 2010

Для всех рассмотренных случаев наблюдается положительная динамика поглощения металла фитомассой наяды мелкозубчатой. Основное количество загрязнителя поглощается в первые 6 часов эксперимента (рис. 1-5). Максимальное поглощение в первые 3 часа характерно для железа, цинка и никеля при плотности фитомассы 5 г/л; для меди – при 10 г/л; для алюминия – при 5 и 10 г/л. Максимальное поглощение на момент 6 часов экспозиции характерно для железа, цинка и никеля при плотности фитомассы 10 г/л; для меди – при 5 г/л. Некоторое увеличение концентрации металлов в образцах сточных вод наблюдается после 9 часов экспозиции фитомассы наяды мелкозубчатой.

Выводы: полученные результаты указывают на возможность и целесообразность использования наяды мелкозубчатой для проведения доочистки сточных вод, содержащих железо, цинк, медь, никель, алюминий.

Рис. 1. Динамика поглощения железа наядой мелкозубчатой

Рис. 2. Динамика поглощения цинка наядой мелкозубчатой

Рис. 3. Динамика поглощения меди наядой мелкозубчатой

Рис. 4. Динамика поглощения никеля наядой мелкозубчатой

Рис. 5. Динамика поглощения алюминия наядой мелкозубчатой