Микроорганизмы и растения, в новых технологиях очистки воды

Организмы, обитающие в водах и водоемах, обладают способностью удалять загрязняющие вещества из воды. /Луис Бертранс/

В настоящее время мы наблюдаем одну из самых сильных засух на Пиренейском полуострове и в большей части Европы. Однако, по прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), это только начало серьезных засух, которые в ближайшие годы будут более частыми и масштабными из-за изменения климата.

Засухи вызывают значительное сокращение водных ресурсов, в маловодных реках Средиземноморского региона. Они чрезвычайно чувствительны к последствиям изменения климата, а также подвергаются другим видам антропогенного давления.

Многие из этих потоков в урбанизированных районах продолжают течь благодаря стокам очистных сооружений. Стоки очистных сооружений могут оказаться хорошим вкладом в поддержание водных экосистем в системах такого типа. Однако на европейском уровне мы наблюдаем правовой вакуум в области очистки городских сточных вод.

Очистка сточных вод в малых городах

В небольших городах  (<10 000 жителей) строгий контроль за сбросом сточных  вод не является обязательным, что приводит к увеличению загрязнения ручьев и, следовательно, к увеличению опасности воздействия на речные и соседние экосистемы.

Загрязнение может быть вызвано увеличением уровня питательных веществ, главным образом азота и фосфора, что приводит к эвтрофикации; из-за присутствия фармацевтических и косметических продуктов или возможного появления бактериальных сообществ, устойчивых к некоторым антибиотикам, — вида воздействия, который сегодня мало исследован, но приобретает все больший интерес и актуальность.

На очистных сооружениях, обслуживающих небольшое население, специфическая обработка по снижению содержания азота и фосфора не требуется.  До сих пор нет законодательной базы по по утилизации фармацевтической продукции, косметики, устойчивых к антибиотикам бактерий, а также новых загрязнителей, которые регулярно появляются.

В районах с небольшим населением, редко применяется третичная очистка, тип биологической очистки, который позволил бы очищать сточные воды более эффективно. В отсутствие специального законодательства по очистке  воды в таких условиях, необходимо и важно искать природные альтернативы, подобные тем, над которыми мы работаем в Группе прикладной экологии и глобальных изменений Технологического центра БЕТА Университета Центральной Каталонии.

Решения, подсказанные природой

Природные решения (NBS – Nature-Based Solutions) относятся к устойчивому использованию природных особенностей и процессов для решения проблем с новой социально-экономической точки зрения, нацеленной на то, чтобы приносить пользу и людям, и природе.

Наиболее распространенным NBS  в этой области является создание простых биологических сообществ и угодий, с использованием  микроорганизмов и растений, встречающихся в естественных водных экосистемах, но адаптируя  их для предоставления экосистемных услуг обществу.

Организмы в этих натурализованных системах способны использовать питательные вещества для своего развития и поглощать, накапливать и/или разлагать другие загрязнители (лекарства, антибиотики, пестициды и т. д.).

Лабораторный эксперимент с природными микробными сообществами по удалению загрязнений из воды. Луис Бертранс, CC BY-NC-SA

Наше решение основано на использовании планктонных и донных микробных сообществ, способных усваивать питательные вещества и в основном, имитирующих аналогичные природные образования, которые можно найти в реках и ручьях. В этих водных экосистемах изобилуют сообщества или биопленки, образованные преимущественно зелеными водорослями, цианобактериями, диатомовыми водорослями и бактериями.

Этот тип очистки сточных вод позволит снизить текущие экономические и энергетические затраты на очистные сооружения большей мощности. Полученные к настоящему времени результаты показывают, что этот подход может снизить поступление питательных веществ, новых загрязнителей и некоторых бактерий, устойчивых к к антибиотикам, в принимающие экосистемы,- данном случае,- водные потоки ручьев и малых рек.

Хотя путь к его реализации долог, подобные исследования являются первым шагом, который позволит предложить альтернативы государственным администрациям для улучшения очистки городских сточных вод в малых городах и снижения воздействия стоков очистных сооружений на водные экосистемы.

Кроме того, они улучшат водоснабжение этих экосистем, на которые может неоднократно влиять изменения климата.

Таким образом, две проблемы, связанные с изменением климата и антропогенным давлением на реки и ручьи, будут решены с помощью одного и того же природного решения.