НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ





предыдущая главасодержаниеследующая глава

Основные принципы прогнозирования и пути регулирования развития водорослей в каналах

Регулирование состава и обилия водорослей в каналах возможно на основе знания закономерностей формирования и динамики фитопланктона и фитобентоса в них. Главнейшей особенностью каналов является то, что они представляют собой искусственные водотоки с регулируемым режимом. Поэтому в них возникают большие возможности для регулирования состава и обилия водорослевых сообществ путем подбора в зависимости от конкретных условий местности и назначения каналов наиболее рациональных вариантов режима их эксплуатации и морфометрических особенностей.

Очень большое значение имеет прогнозирование развития и распределения водорослей в каналах, особенно водопроводных, в связи с тем, что водоросли (как это было показано выше) нередко являются причиной возникновения существенных помех в эксплуатации каналов и водоснабжении из них, а проведение мероприятий по ограничению помех в уже действующих каналах сопряжено с очень большими трудностями. Эти мероприятия должны быть предусмотрены еще при проектировании и строительстве каналов, исходя из прогноза особенностей развития фитопланктона и фитобентоса в них.

Фитопланктон каналов слагается из трех основных компонентов: 1) фитопланктона, внесенного из водоисточника; 2) фитопланктона, продуцируемого в канале; 3) водорослей бентоса, вегетирующих на откосах канала и попавших в планктон. Роль, степень участия и абсолютное количество каждого из этих компонентов варьируют как в разных каналах, так и на протяжении одного канала. Прогноз фитопланктона канала должен исходить из характера фитопланктона, свойственного его водоисточнику и поступающего в канал, и всего многообразного и сложного комплекса условий, создающихся в самом водотоке.

В каналах, берущих начало непосредственно из горных рек, как в горах и предгорьях, так и на равнине, и отличающихся высокой мутностью воды, свойственной этим рекам и вытекающим из них каналам в течение почти всего вегетационного периода в связи с весенне-летними паводками, большими уклонами и скоростью течения воды, следует прогнозировать крайнюю бедность или практически отсутствие фитопланктона. В планктоне могут спорадически попадаться единичные экземпляры водорослей донных сообществ, попадающих с откосов канала или вынесенных из придаточной системы (прибрежных заводей, коллекторов, дрен и т. п.). И лишь в конечных участках таких магистральных каналов и в оросителях последних порядков, где течение воды замедляется и происходит частичное осаждение взвесей, в прибрежьях можно ожидать развития высшей водной растительности, а также довольно разнообразной альгофлоры.

В водохранилищах, сооруженных на горных реках, вследствие выпадения взвешенных частиц происходит значительное осветление воды и хорошо развиваются планктонные водоросли, которые вместе с водой выносятся в каналы, вытекающие из этих водохранилищ. Дальнейшая судьба их будет зависеть от особенностей каналов. В каналах, расположенных в горном и предгорном поясах, в случае отсутствия твердого покрытия, грунтовое ложе благодаря большим уклонам и быстрому течению воды (свыше 1 м/сек) интенсивно размывается и довольно быстро происходит вторичное помутнение воды, вследствие чего водоросли уже на первых километрах трассы будут выпадать из планктона, оседая на дно. Далее эти водотоки аналогичны рассмотренным выше каналам, берущим начало из горных рек. В каналах, протекающих по каменистому грунту или имеющих твердые облицовки (бетон, каменную наброску, щебень и т. п.), поступившая из водохранилищ осветленная вода может на значительном протяжении сохранять достаточную для развития водорослей прозрачность. В них основным отрицательным фактором, воздействующим на фитопланктон, является большая скорость течения воды при наличии значительных уклонов, перепады воды на специальных сооружениях, уменьшающих уклоны по трассе. Можно ожидать, что в облицованных каналах (распространенных, например, в Закавказье) фитопланктон, внесенный из водохранилищ, будет транспортироваться на значительные расстояния, постепенно видоизменяясь в результате выпадения планктонных водорослей и попадания в толщу воды бентосных. В ходе этого процесса в каналах будет происходить количественное обеднение фитопланктона, за исключением случаев массовой вегетации и поступления в планктон водорослей донных сообществ (что должно встречаться довольно редко вследствие большой скорости течения воды и недостатка биогенных веществ в водоемах горного и предгорного поясов).

Особый тип представляют собой каналы, вытекающие из водохранилищ, сооруженных на горных реках по выходе их на равнину. Такие равнинные каналы обычно отличаются от каналов горного и предгорного поясов меньшими уклонами и более медленным течением воды (до 0,9 м/сек). Вторичное помутнение воды в них происходит в более ограниченных масштабах. При этом необходимо учитывать наличие облицовки, а в необлицованных каналах - размываемость грунтов, по которым проходит трасса. При сохранении по трассе канала удовлетворительной прозрачности воды (выше 20-30 см по диску Секки) фитопланктон представлен довольно хорошо как за счет приноса из водохранилища, так и за счет автохтонных процессов. При значительном видовом разнообразии фитопланктона в каналах этой группы, как правило, следует ожидать невысоких его количественных показателей (численность в большинстве случаев до 1 тыс., реже 2-3 тыс. кл/мл, биомасса до 0,1, реже до 0,4 мг/л).

Необходимо иметь в виду, что среди факторов, лимитирующих развитие фитопланктона в этих каналах, помимо значительной скорости течения воды и ее мутности, основным является недостаток биогенных веществ, возникающий вследствие малого содержания их в воде горных рек и почвах территорий, прилегающих к трассе каналов.

Поэтому при внесении в водохранилища органических и минеральных удобрений с целью интенсификации рыбного хозяйства следует ожидать возрастания обилия фитопланктона не только в водохранилищах, но и вытекающих из них каналах. Такой же эффект может дать попадание в канал сточных вод, особенно на участках замедленного течения и высокой прозрачности воды.

В каналах, питающихся водой равнинных рек и водохранилищ на них, следует прогнозировать очень богатый и разнообразный фитопланктон, так как здесь, как правило, возникает комплекс условий, благоприятствующих массовой вегетации водорослей (значительное количество биогенных веществ за счет поступления из водоисточника и смыва с прилегающих территорий, особенно при прохождении трассы по плодородным возделываемым почвам и густонаселенным местностям; обычно достаточная прозрачность воды в течение большей части вегетационного периода; умеренная проточность- до 0,5-0,6 м/сек). В этих каналах следует ожидать более или менее регулярного возникновения "цветения" воды как в результате поступления из водоисточников, так и вследствие развития в самих искусственных водотоках. В каналах, забирающих воду из равнинных рек, в фитопланктоне на всем протяжении трассы будут доминировать диатомовые и зеленые водоросли; в каналах, вытекающих из водохранилищ, к ним в качестве ведущих будут присоединяться еще и синезеленые, в основном поступающие из водоисточников.

Для прогнозирования динамики фитопланктона по трассе каналов следует учитывать прежде всего условия прозрачности воды и скорости ее течения, а также особенности отношения к последнему фитопланктона различного систематического состава. В необлицованных каналах, трасса которых проходит по грунтам, подверженным водной эрозии с преобладанием глинистых и илистых фракций, и в которых проектируется значительная скорость течения воды (свыше 0,5 м/сек), обилие фитопланктона не будет очень высоким. Его снижение следует ожидать также на участках, где мутность воды повышается в результате судоходства, работы землеройной техники и т. п.

Скорость течения воды в водоснабжающих каналах сильно колеблется в зависимости от сезона. Весной и осенью при сравнительно небольшой проточности и доминировании диатомовых, интенсивное развитие фитопланктона следует прогнозировать по всей трассе канала. Летом уровень обилия фитопланктона, развивающегося в условиях максимальной проточности, в каналах должен быть значительно меньшим. В искусственных водотоках, получающих массу синезеленых из водохранилищ, высокие количественные показатели летнего фитопланктона будут наблюдаться лишь в начальных участках. Далее по трассе следует ожидать значительного снижения абсолютных величин численности и биомассы этих водорослей, хотя они будут сохранять свое ведущее положение в фитопланктоне.

При медленном течении воды в канале (до 0,25 м/сек), что свойственно, в частности, судоходным каналам, а также конечным участкам водоснабжающих каналов, или при прекращении течения в периоды нерегулярной работы фитопланктон может достигать очень большого обилия. При скорости течения воды свыше 0,3-0,4 м/сек значительного увеличения биомассы планктонных водорослей по трассе канала вряд ли следует ожидать, а в условиях большой проточности (около 0,9 м/сек) будет происходить уменьшение их количества.

Необходимо иметь в виду, что наличие по трассе каналов водохранилищ, а также сооружений, обеспечивающих судоходство (в частности, шлюзов), может привести к нарушению закономерностей распределения фитопланктона вследствие дополнительного поступления в каналы водохранилищного планктона и возникновения обратных течений при сработке водохранилищ и шлюзовании.

При прогнозировании динамики фитопланктона по длине каналов должно учитываться наличие насосных станций, неблагоприятно влияющих на развитие водорослей и способствующих их выпадению из планктона, особенно синезеленых, и уменьшению его общего обилия. Однако нужно иметь в виду, что на численности диатомовых в периоды их интенсивной вегетации работа насосных станций существенно не сказывается.

В каналах, благодаря постоянному перемешиванию воды и сравнительно небольшой глубине, следует прогнозировать значительное количество водорослей во всей толще воды. В небольших каналах, где соотношение площади откосов и протекающей водной массы невелико, следует ожидать наличия в планктоне случайно планктонных элементов. В каналах, облицованных твердыми покрытиями или зарастающих высшими водными растениями, на которых образуется огромная масса перифитона, обилие бентосных форм в планктоне может быть очень высоким.

В осушительных каналах и каналах родникового питания следует прогнозировать бедный фитопланктон, представленный в основном бентосными и факультативно планктонными видами.

Прогнозируя развитие и распределение фитобентоса в каналах, необходимо исходить из условий, определяющих его вегетацию: прежде всего характера ложа, а также прозрачности воды, скорости течения, наличия биогенных веществ, обилия и состава фитопланктона, термического режима. В каналах, при сооружении которых проектируется применение твердых покрытий (щебня, бетона, камня и т. п.), будут создаваться благоприятные условия для развития бентосных водорослей из-за устойчивости субстрата, что очень важно в условиях водотоков. В облицованных каналах, которые будут получать из водоисточников мутную воду, следует ожидать слабой вегетации фитобентоса. В каналах, берущих начало из горных рек и водохранилищ на них, фактором, ограничивающим развитие донных водорослей, может быть в определенной мере низкая температура воды, а также недостаток в воде биогенных веществ. При проведении в водоисточниках таких каналов интенсификационных мероприятий необходимо иметь в виду, что внесение удобрений, повышая содержание биогенных веществ в воде, поступающей в каналы, будет способствовать усилению обрастания их откосов.

При удовлетворительной прозрачности воды и наличии достаточного количества биогенов в облицованных каналах (как равнинных, так и горных) следует прогнозировать обильную вегетацию на откосах макро- и микрофитобентоса. Огромную биомассу в них могут образовывать зеленые нитчатые водоросли, а при нарушении облицовки также харовые. Умеренное течение воды (0,1-0,6 м/сек) будет благоприятствовать их вегетации и лишь при очень быстром течении (около 1 м/сек) можно ожидать их угнетения. В некоторых случаях заиление откосов канала также может снижать интенсивность развития зеленых нитчаток на отдельных участках трассы, так как при покрытии твердых субстратов подвижными иловыми отложениями создаются менее благоприятные условия для вегетации бентосных водорослей. Однако такое положение будет кратковременным, в связи с тем, что илонакопление будет способствовать зарастанию канала высшей водной растительностью, вследствие чего вскоре снова возобновятся условия, благоприятствующие интенсивному развитию зеленых нитчаток. Следует ожидать образования микроскопическими водорослями видимых невооруженным глазом скоплений, довольно толстых пленок, налетов и т. п. Необходимо иметь в виду, что при накоплении большой биомассы им свойственна периодичность развития. В связи с этим следует предвидеть закономерное отделение от субстрата, попадание в толщу воды и разрушение пленок микрофитобентоса, чему будут способствовать колебание уровня воды, ветровые волнения и т. п. Микрофитобентосные сообщества на твердых субстратах будут интенсивно вегетировать и в каналах с усиленной проточностью (около 1 м/сек).

В необлицованных каналах первостепенное значение при прогнозировании необходимо придавать скорости течения воды и устойчивости грунтов к эрозии. В этом отношении каналы с каменистым ложем (в частности, в горных областях) аналогичны облицованным. Очень важным обстоятельством для прогнозирования сообществ донных водорослей в необлицованных каналах является то, что они подвержены зарастанию высшей водной растительностью. При наличии последней в канале условия для развития бентосных группировок меняются - возникает твердый субстрат в виде высших водных растений, течение воды замедляется, ее прозрачность увеличивается, что будет благоприятствовать интенсивной вегетации макро- и микробентических форм водорослей.

В дренажных каналах, мелких оросителях, отличающихся небольшими размерами, интенсивным зарастанием высшими растениями, медленным течением, хорошей прогреваемостью воды и богатством биогенными веществами, следует прогнозировать чрезвычайно обильное развитие фитобентоса. При увеличении проточности, влекущей за собой размывание ложа и повышение мутности воды, в более крупных осушительных каналах его количество будет уменьшаться.

В водоснабжающих необлицованных каналах в горах и предгорьях с большой скоростью течения, размываемым ложем и мутной водой бентосные водоросли будут вегетировать слабо. Более интенсивное их развитие можно ожидать в летнее время на гидротехнических сооружениях (причем лишь в верхних горизонтах воды) и в конечных участках, где будет происходить замедление течения и осветление воды, а в южных районах также и в осенне-зимний период, когда расходы воды снижаются и увеличивается ее прозрачность. В равнинных необлицованных водоснабжающих каналах при обычно проектируемой для них скорости течения воды (до 0,5-0,6 м/сек) следует прогнозировать интенсивное развитие фитобентоса, представленного весьма разнообразно; однако нужно ожидать, как правило, значительно меньшего обилия фитобентоса (в несколько раз), чем в облицованных. При этом в каналах с грунтами тяжелого механического состава с преобладанием глинистых и илистых фракций (при прочих равных условиях) фитобентос будет значительно беднее в флористическом и в количественном отношении, чем в каналах, ложе которых представлено грунтами с доминированием более крупных песчаных фракций, так как последние в меньшей мере подвержены эрозии и условия прозрачности воды в них лучше. Необходимо учитывать, что факторы, способствующие взмучиванию грунтов в канале (увеличение скорости течения воды, работа землеройной и другой техники, колебания уровня воды, периодическое осушение и т. п.), будут вызывать неустойчивость фитобентоса и снижать его продуктивность.

Каналы, имеющие ленточное крепление откосов твердыми покрытиями, сочетают в себе черты облицованных и необлицованных искусственных водотоков. В них при благоприятных условиях будут обильно развиваться различные донные группировки водорослей, как обрастания твердых облицовок, так и сообщества водорослей, характерные для необлицованного грунта, и перифитон на высших водных растениях. Следует прогнозировать очень высокие показатели численности и биомассы водорослей на их откосах, не ниже, а может быть даже выше, чем в облицованных каналах.

В водотоках, которым свойственно массовое содержание фитопланктона, следует ожидать систематическое наличие планктонных водорослей на дне. Особенно большое значение это обстоятельство будет иметь в каналах, вытекающих из водохранилищ, которым свойственно "цветение" воды, вызываемое синезелеными водорослями. Последние, поступая в каналы, будут выпадать из планктона и в массе оседать на дно. Возможно отрицательное воздействие обильного фитопланктона на развитие бентосных водорослей.

* * *

В зависимости от назначения каналов и роли в них фитопланктона и фитобентоса мероприятия по регулированию развития водорослей отличаются коренным образом: в одних каналах они должны быть направлены на интенсификацию их развития и увеличение их продуктивности, а в других, - напротив, на сокращение их обилия.

В оросительных каналах, где водоросли, выносимые на поля, выполняют функцию удобрений, мы заинтересованы в максимальном содержании фитопланктона, за исключением тех случаев, когда оно лимитируется эксплуатацией ирригационных фильтров и устройством поливных агрегатов. Водозабор в такие каналы целесообразно производить из водохранилищ, где обилие планктонных водорослей выше, чем в соответствующих реках. В водохранилищах на равнинных реках следует обеспечить поступление воды преимущественно из поверхностных слоев, особенно летом в период массового развития синезеленых. Однако необходимо иметь в виду, что обилие водохранилищного фитопланктона в каналах может значительно сокращаться. Для сохранения фитопланктона необходимо по мере возможности устранять факторы, способствующие его выпадению, как-то большие скорости течения воды (около 1 м/сек), перепады воды, работу насосных станций, увеличение мутности воды за счет эрозии ложа каналов. В каналах с медленным течением и прозрачной водой, особенно самотечных, создаются более благоприятные условия для высокого обилия фитопланктона, как за счет транспортировки внесенных из водохранилища водорослей, так и за счет их развития в самом канале.

В каналах, вытекающих из водохранилищ на горных реках, вегетацию водорослей в которых лимитирует недостаток биогенных веществ, добиться повышения обилия фитопланктона можно с помощью интенсификационных мероприятий, в частности внесения удобрений, что практикуется для повышения рыбопродуктивности водохранилищ (Цхомелидзе, 1967; Цхомелидзе и др,, 1970). В данном случае интересы рыборазведения и орошения совпадают и увеличение продуктивности фитопланктона водохранилищ может быть использовано не только для интенсификации рыбного хозяйства на этих водохранилищах, но и для повышения плодородия земель, орошаемых вытекающими из них каналами. Для улучшения транспортировки фитопланктона по этим каналам и предотвращения его выпадения целесообразно облицовывать их твердыми покрытиями, препятствующими эрозии ложа и помутнению воды, а в необлицованных каналах поддерживать небольшие скорости течения воды.

В водопроводных каналах фитопланктон при умеренном обилии обычно играет положительную роль, активно участвуя в процессах самоочищения и не вызывая существенных затруднений при обработке воды на водопроводных станциях. При высоком обилии, периодически имеющем место в каналах, питающихся из равнинных рек и водохранилищ на них, водоросли планктона причиняют серьезные помехи в централизованном водоснабжении, что вынуждает к принятию мер по ограничению содержания фитопланктона, а также усовершенствованию способов обработки воды на водопроводных станциях, получающих воду из них. Бороться с высоким обилием фитопланктона в водопроводных каналах очень трудно. Основные мероприятия в этом направлении должны быть предусмотрены еще при строительстве, так как их осуществление на уже действующих каналах связано со значительными затратами на реконструкцию. Огромное значение для состава и обилия фитопланктона в канале имеет прежде всего выбор его водоисточника, места и конструкции водозабора в нем. Особенно это важно на водохранилищах, которым свойственно "цветение" воды, вызываемое синезелеными водорослями. Водозабор в канал должен располагаться в наиболее глубоководной части водохранилища, а ни в коем случае не в мелководном заливе, и быть послойно регулируемым для того, чтобы во время массового развития синезеленых обеспечить поступление в канал воды из глубоких слоев, содержащих минимальное количество фитопланктона, так как в штилевую погоду синезеленые концентрируются в основном в поверхностных слоях воды (0-5 м), а при ветровых перемешиваниях распространяются глубже (в основном до 10 м). Хорошей иллюстрацией этого положения являются водозаборы в каналы Днепр - Кривой Рог и Краснознаменский из Каховского водохранилища (см. стр. 78).

При выборе места водозабора в канал (особенно из рек) необходимо учитывать локализацию сбросов сточных вод и возникающего на этой основе массового развития фитопланктона.

Для динамики обилия фитопланктона по трассе канала основное значение имеет режим его эксплуатации, в частности скорость течения воды и работа гидротехнических сооружений; поэтому одним из путей снижения количества планктонных водорослей в каналах является поддержание в них быстрого течения (около 1 м/сек). Этому же благоприятствует работа насосных станций. Низкие скорости течения воды (до 0,3 м/сек) в водопроводных каналах нежелательны, так как при них развивается обильный фитопланктон.

Для развития фитопланктона, как и фитобентоса, лимитирующими факторами являются повышенная мутность воды, а также недостаток биогенных элементов. Поэтому мероприятия, способствующие повышению содержания биогенных веществ в водопроводных каналах, равно как и в их водоисточниках (внесение удобрений, поступление сточных вод и т. п.) весьма нежелательны и при необходимости их проведения требуют строгого контроля.

Представляет интерес идея биологического извлечения биогенных веществ из воды каналов при помощи обрастаний, развивающихся на специально вводимых субстратах, и заселения отдельных участков моллюсками (Скадовский и др., 1961, 1965; Телитченко, 1966, и др.) или фильтрационных контейнеров с комбинированным набором растительных и животных организмов (Бервальд, 1965, и др.). Однако ее осуществление встречает очень большие технические трудности, связанные в основном с большими расходами воды в каналах и трудоемкостью эксплуатации таких установок. Значительно более перспективным является культивирование в крупных необлицованных каналах взамен дикорастущих специально подобранных, ежегодно убираемых высших водных растений, использование которых в сельском хозяйстве может сделать это мероприятие рентабельным (Францев, 1961а, 1961в, 1963, 1968 и др.). Заслуживает внимания и дальнейшей разработки идея А. В. Францева (1967, 1968 и др.) - сооружение каналов по типу реки с целью усиления процессов самоочищения и улучшения качества воды при транспортировке ее по каналам.

Необходимость регулирования развития фитобентоса, аналогично фитопланктону, зависит от роли, которую он играет в различных каналах. В ирригационных системах необходимость подавления вегетации возникает лишь по отношению к макроскопическим водорослям, участвующим в зарастании. В водопроводных, где фитобентос играет активную роль з формировании качества воды, как положительную, так и отрицательную, может появиться потребность в регулировании обилия также микрофитобентоса.

Основным фактором, определяющим развитие фитобентоса в каналах с прозрачной водой, богатой питательными веществами, является характер их ложа. Это обусловливает направленность мероприятий по регулированию состава и обилия сообществ донных водорослей. Ограничению обилия в условиях умеренной проточности (0,2-0,6 м/сек) способствует отсутствие твердых субстратов, благоприятствующих массовой вегетации перифитона, в частности зеленых нитчатых водорослей. При необходимости применения облицовки, что особенно часто вызывается требованиями борьбы с фильтрацией воды из канала, должен использоваться бетон. С гидробиологической точки зрения щебеночная облицовка совершенно непригодна. На щебне образуется огромная биомасса водорослей. Благодаря неровности его поверхность в 1,5-2 раза превышает поверхность бетона на единицу площади. Довольно быстро происходит заиление щебеночных откосов, и начинается интенсивная вегетация высшей водной растительности. Таким образом, щебень не предохраняет канал от зарастания. Литореофильные биоценозы, образующиеся на щебне и бетоне, являются биоценозами-накопителями органического вещества (Жадин, 1963). Процессы минерализации в них замедлены; распадается лишь часть продуцируемого органического вещества, что отрицательно влияет на качество воды в облицованных каналах. В облицованных водопроводных каналах абсолютно необходима регулярная очистка (Францев, 1961а, 1968) от водорослей и ила. Отрицательным моментом в каналах со щебеночным покрытием является то, что механизированная очистка в них практически почти невозможна. Преимущество бетонной облицовки заключается в том, что она легче поддается механизированной очистке.

Ленточное крепление откосов нежелательно, так как размывание необлицованной их части способствует заилению и затрудняет очистку канала. Наименее удачным из различных вариантов облицовки является применение ленточного крепления откосов щебнем, как это сделано, например, в канале Днепр - Кривой Рог. При такой облицовке создаются благоприятные условия для одновременной интенсивной вегетации водорослей на верхней облицованной части откосов и поселения высших водных растений на их нижней необлицованной части. Вследствие быстрого заиления щебня высшая растительность вскоре распространяется по всему откосу, а очистка такого канала крайне затруднительна.

Применение твердых покрытий можно рекомендовать в каналах с большой скоростью течения (свыше 1,0 м/сек), а также повышенной мутностью воды, ограничивающими развитие водорослей на откосах.

Необходимо иметь в виду, что степень воздействия фитобентоса на качество воды зависит от гидрологических и морфометрических особенностей каналов. Большие размеры каналов и значительные расходы воды уменьшают влияние сообществ донных водорослей на ее качество.

Обилие фитобентоса в необлицованных каналах при умеренной и сильной проточности значительно ниже, чем в облицованных, и очень редко превышает уровень, при котором его роль из положительной для формирования качества воды превращается в отрицательную. В слабопроточных каналах (скорость течения воды до 0,1-0,2 м/сек), в частности в дренах, возникают условия для очень интенсивного развития бентосных водорослей, которые могут образовывать здесь огромную биомассу и снижать их пропускную способность.

Вместе с тем необлицованные каналы подвержены зарастанию высшими водными растениями, которые играют двоякую роль: создают механические помехи и активно участвуют в процессах формирования качества воды. Правильная оценка значения высшей водной растительности в каналах требует дифференцированного подхода в зависимости от состава зарослей, занятой ими площади, размеров и назначения водотоков.

Как источник помех, связанных с уменьшением пропускной способности каналов и затруднением работы гидротехнических сооружений, водная растительность представляет опасность в небольших каналах, где возможно полное перерастание поперечного сечения; в крупных каналах наибольшие неприятности причиняют погруженные растения, особенно слабо укореняющиеся. Растущие в прибрежном поясе воздушно-водные растения могут выполнять функцию защиты берегов от размывания.

Значение высшей водной растительности в самоочищении и самозагрязнении каналов аналогично водорослям, отличаясь по существу тем, что большинство высших водных растений имеет продолжительный жизненный цикл. Это делает их более перспективными для использования в качестве биофильтров в борьбе за улучшение качества воды. Однако высшие водные растения в каналах являются хорошим субстратом для развития водорослей, которые, как это показано выше, могут быть источником возникновения существенных помех в эксплуатации водотока и водоснабжении из него. В конечном счете, роль высших водных растений в формировании качества воды определяется жизнедеятельностью всего биоценоза, состоящего из высшего растения и перифитона на нем, и положительное значение первого может быть анулировано вторым. Поэтому, рассматривая высшие водные растения как агент самоочищения, необходимо помнить о развивающемся на нем перифитоне, структурные и функциональные особенности которого, очевидно, на разных высших растениях и в различных условиях имеют свою специфику и существенно влияют на общий итог процессов формирования качества воды.

Поэтому в необлицованных каналах нередко возникает необходимость ограничения развития высших водных растений, особенно погруженных. Для борьбы с интенсивным зарастанием эффективны ежегодная механическая очистка, увеличение крутизны откосов и глубины канала. Кроме того, перспективным является применение биологических мер регулирования - использование растительноядных рыб, в частности белого амура, особенно в каналах со значительной самоочистительной способностью. Целесообразно это также в каналах со щебеночным покрытием, не поддающемся механизированной очистке, например, в каналах Днепр - Кривой Рог и Сев. Донец - Донбасс, где опыты по вселению белого амура, проведенные П. С. Вовком, дали хорошие результаты (Белоконь, 1971). Наиболее целесообразным является вселение годовиков белого амура в сроки, предшествующие началу вегетации растительности. Стоимость посадочного материала и возможность получения качественной рыбопродукции позволяют считать биологический метод борьбы с зарастанием каналов рентабельным.

Широкое распространение получили в разных странах мира химические меры борьбы с биологическими помехами в каналах, прежде всего с их зарастанием, в том числе и водорослями. Отмечается эффективность химического метода, однако в последнее время обращает на себя внимание отрицательный эффект применения пестицидов. Исходя из литературных данных и материалов, полученных в результате исследований, проведенных на каналах юга Украины, можно сделать следующие выводы о возможности использования альгицидов в каналах.

В водопроводных каналах применение химических мер борьбы с водорослями должно быть крайне ограниченным, так как оно по сути приводит к дополнительному загрязнению. Могут эпизодически применяться неорганические альгициды, например медный купорос (Гетьман, 1963; Слюсарева, 1963; Коврижных и Гетьман, 1970). Внедрение органических гербицидов (монурона, диурона, атразина и др.) не рекомендуется из-за их токсичности. Химические препараты, в том числе и купорос, целесообразно использовать для ограничения обилия водорослей, развивающихся в самом канале, в частности бентосных. В том случае, когда обильный фитопланктон перманентно вносится из водоисточника, применение этих препаратов не эффективно. Поэтому необходимо знать особенности формирования и динамики сообществ водорослей в каждом конкретном случае.

Химический метод борьбы с зарастанием, в том числе и водорослями, может найти применение на осушительных каналах, а также на внутрихозяйственной оросительной сети, отличающейся небольшой глубиной и периодическим осушением отдельных участков, что ограничивает возможность вселения растительноядных рыб. При обработке каналов гербицидами должны быть приняты меры для предотвращения возможного выноса их на поля, занятые сельскохозяйственными культурами. Наибольший эффект дает профилактическое внесение гербицидов в гранулированной форме по дну каналов на ранних этапах вегетации растений. При этом на срок действия гербицида должен быть обеспечен минимальный режим проточности и произведена последующая промывка канала. Могут быть рекомендованы диурон, монурон, зеазин и другие вещества, однако эффективными в каналах являются большие дозы этихГпрепаратов (70-100 кг/га по АДВ). Целесообразно сочетание химического метода борьбы с механическим.

Для ограничения развития водорослей в каналах эффективно уменьшение доступа к ним света. Некоторое затенение достигается посадкой деревьев по берегам (Жадин, 1949; Коган и Кошкалда, 1968; Таубаев, 1970, и др.). Лучшие результаты дает сооружение над водоемами крыши (Diederich, 1931; Saalbreiter, 1964), однако это осуществимо лишь на небольших водотоках.

Водопроводные станции, получающие воду из каналов, которые начинаются из равнинных рек и водохранилищ, должны быть готовы к очистке воды, содержащей в некоторые периоды большое число клеток водорослей, что требует усовершенствования методов обработки воды. Особую опасность для качества питьевой воды представляют сообщества водорослей, в состав которых входят ароматические формы, способные придавать воде неприятные запахи и привкусы. Для задержания фитопланктона применяются микросита, однако они не всегда эффективны, так как во многих случаях их отверстия значительно превышают размеры водорослей. Хорошие результаты дают повышенные дозы коагулянтов с применением флокулянтов, позволяющие максимально осадить водоросли в отстойниках (Кульский и др., 1968). Этому способствует предварительное хлорирование, так как мертвые клетки осаждаются значительно легче, чем живые. Целесообразно осуществлять подготовку фильтров к "цветению" (Вельмина, 1967). Она состоит в тщательной промывке фильтров водой из брандспойтов под давлением с целью освобождения их oт накопившихся остаточных загрязнений. Такие фильтры значительно лучше справляются с очисткой воды, содержащей обильный фитопланктон.

Перспективным для обработки воды, содержащей водоросли, является внедрение озонирования, значительно улучшающего качество питьевой воды и устраняющего неприятные запахи и привкусы. Распространенные в настоящее время на водопроводных станциях хлорирование (обычными дозами) и фильтрация через песок усугубляют неприятности, связанные с запахами и привкусами воды (в частности, рыбным), так как вследствие отмирания и разрушения клеток водорослей интенсивность запаха в воде резко усиливается, а взаимодействие ароматических веществ с хлором придает им еще более неприятные оттенки. При слабой ароматичности водорослей запах в водопроводной воде удается подавить перехлорированием; однако при очень интенсивной ароматичности перехлорирование не достигает цели. В таких случаях должны применяться другие мероприятия. Широко распространено использование активированного угля, но также не всегда даже при большом его расходе удается добиться полного эффекта. При возникновении в воде рыбного запаха, продуцируемого диатомовыми или другими водорослями, можно рекомендовать исключение предварительного хлорирования и применение повышенных доз коагулянта, чтобы достичь максимального осаждения живых клеток водорослей в отстойниках до хлорирования и свести до минимума поступление их на фильтры и вторичное хлорирование.

Одним из мероприятий по борьбе с неприятными запахами и привкусами воды, сообщаемыми водорослями, должно быть устранение факторов, способствующих повышению их ароматичности. Так, в частности, для предотвращения возникновения рыбного запаха, вызываемого массовым развитием диатомовых, необходимо ограничить поступление в канал и его водоисточник промышленных и бытовых стоков, содержащих соединения азота, увеличение концентрации которых в воде в значительной мере способствует повышению степени ароматичности этих водорослей.

Кроме специально водопроводных каналов, которых сравнительно немного, для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения довольно широко используются ирригационные системы, особенно для мелких водопроводов и непосредственного водопользования местного населения. В последних случаях очистке подвергаются небольшие количества воды и помехи, связанные с водорослями, сравнительно легко устраняются. Интенсивная фильтрация воды из каналов благоприятствует применению инфильтрационных водозаборов, с помощью которых воду предварительно очищают от фитопланктона и других взвесей. Однако в тех случаях, когда из оросительных систем должно осуществляться централизованное водоснабжение крупных городов, вопросам качества воды и его изменению под влиянием водорослей необходимо уделять особое внимание. Водопроводное назначение канала должно выдвигаться на первый план и превалировать над оросительным, что меняет отношение к водорослям, особенно при массовом их развитии.

Вопрос о комплексном использовании водопроводных каналов, из которых производится непосредственный водозабор на очистные станции, должен решаться прежде всего сточки зрения качества воды для водоснабжения. Комплексное использование таких каналов возможно только в случае, если оно не угрожает ухудшением качества воды, в частности в каналах с большой самоочистительной способностью при условии регулярного изъятия органического вещества в виде полезной продукции. Рыбохозяйственное их использование возможно лишь на основе естественных мероприятий с применением биологических методов интенсификации. С каналами, из которых вода не забирается непосредственно на водопроводные станции, а основным назначением которых является ее транспортировка в водопроводные водохранилища, дело обстоит проще, и возможности их комплексного использования шире, так как в этих случаях основная задача естественной подготовки воды и улучшения ее качества перед подачей на предприятия по очистке ложится на водохранилища (Францев, 1959, 1961, 1968).

Необходимо подчеркнуть, что мероприятия, направленные на регулирование состава и обилия водорослей в искусственных водотоках, должны разрабатываться в каждом конкретном случае, исходя из специфики их условий (ландшафтно-географической зоны, назначения, морфометрии, режима эксплуатации, водоисточника и т. д.) и общих закономерностей формирования и развития фитопланктона и фитобентоса в каналах.

предыдущая главасодержаниеследующая глава





© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2010-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://volimo.ru/ "VoLiMo.ru: Водоросли, лишайники, мохообразные в промышленности"