Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Metody i technologie rewitalizacji zdegradowanych środowisk wodnych Możliwości zastosowania w jeziorach mazurskich Prof. dr hab. Ryszard J. Chróst – Zakład.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Metody i technologie rewitalizacji zdegradowanych środowisk wodnych Możliwości zastosowania w jeziorach mazurskich Prof. dr hab. Ryszard J. Chróst – Zakład."— Zapis prezentacji:

1 Metody i technologie rewitalizacji zdegradowanych środowisk wodnych Możliwości zastosowania w jeziorach mazurskich Prof. dr hab. Ryszard J. Chróst – Zakład Ekologii Mikroorganizmów UW

2 Przyczyny i skutki eutrofizacji wód podlegające bioremediacji Nadmiar substancji biogennych w ekosystemie –wysokie stężenia N i P w wodzie –kumulacja biogenów w osadach dennych –„internal loading” kolumny wody biogenami z osadów dennych Masowe zakwity fitoplanktonu: –dominacja cyjanobakterii (sinic) –wytwarzanie cyjanotoksyn Nadprodukcja materii organicznej w ekosystemie: –wzrost stężenia DOM w wodzie –podwyższenie ilości zawiesiny organicznej POM w wodzie –wzrost miąższości osadów dennych (wypłycanie zbiornika) oraz zawartości w nich materii organicznej (POM + DOM)

3 Przyczyny i skutki eutrofizacji wód podlegające bioremediacji Spadek przezroczystości wody –pogorszenie warunków fotosyntetycznego natleniania wody Deficyty tlenowe w wodzie i osadach dennych –spadek odczynu pH oraz redox środowiska –przewaga mikrobiologicznych procesów anaerobowych –zahamowanie mineralizacji materii organicznej –wzrost ilości toksycznego siarkowodoru Niekorzystne zmiany w biocenozie: –spadek bioróżnorodności gatunkowej –zmniejszenie bioróżnorodności funkcjonalnej –zakłócona równowaga ekologiczna homeostazy

4 Metody rekultywacji jezior Selektywne usuwanie wód hypolimnionu,Selektywne usuwanie wód hypolimnionu, Sztuczne napowietrzanie jezior,Sztuczne napowietrzanie jezior, Usuwanie osadów dennych (bagrowanie),Usuwanie osadów dennych (bagrowanie), Przepłukiwanie/rozcieńczanie,Przepłukiwanie/rozcieńczanie, Inaktywacja fosforu,Inaktywacja fosforu, Metody biologiczneMetody biologiczne

5 Selektywne usuwanie wód hypolimnionu Po raz pierwszy na świecie przeprowadził ten zabieg Przemysław Olszewski na jeziorze Kortowskim w Olsztynie.

6 Selektywne usuwanie wód hypolimnionu  Zabieg ten jest możliwy tylko w jeziorach przepływowych, polega na odprowadzeniu (na zasadzie syfonu) silnie przeżyźnionych wód głębinowych, zamiast samorzutnego odpływu wód powierzchniowych.  Proces bardzo powolny, korzystne efekty po długim czasie stosowania (kilka-kilkanaście lat)  Odprowadzane wody hypolimnionu są silnie zanieczyszczone N i P, beztlenowe, zawierające toksyczny siarkowodór i metale ciężkie – wymagają specjalnej technologii oczyszczania  Metoda droga i mało skuteczna, dająca niewspółmierny efekt pozytywny w porównaniu z czasem koniecznym do zastosowania metody

7 Sztuczne napowietrzanie jezior Rodzaje rusztów napowietrzających

8 Sztuczne napowietrzanie jezior  Metoda bardzo energochłonna przez co bardzo kosztowna  Efektywność napowietrzania i poprawa jakości ekologicznej zbiornika (wzrost jakości wody, poprawa bioróżnorodności, itp.) jest procesem bardzo długim, wieloletnim,  Zaprzestanie napowietrzania powoduje bardzo szybkie pogorszenie jakości ekologicznej zbiornika do stanu pierwotnego

9 Usuwanie osadów dennych (bagrowanie) Schemat procesu bagrowania osadów dennych wraz z oczyszczeniem wody

10 Usuwanie osadów dennych (bagrowanie)  Metoda bardzo droga  Konieczność składowania osadów i ich kompostowania (kosztowne, niebezpieczne dla środowiska)  Nieprzewidywalne skutki bagrowania dla funkcjonowania zbiornika i jakości jego wód  „Katastrofa ekologiczna” dla zbiornika

11 Przepłukiwanie/rozcieńczanie  Metoda możliwa wyłącznie do zastosowania w przypadku zbiorników o małej objętości wód polegająca na doprowadzeniu do zanieczyszczonego zbiornika wody czystej (wodociągowej lub z sąsiedniego zbiornika o lepszej jakości wody).  Problem co zrobić/gdzie odprowadzić wodę z zanieczyszczonego zbiornika  Metoda całkowicie nieprzydatna w przypadku jezior

12 Inaktywacja fosforu Wytrącenie fosforu mineralnego (ortofosforanowego) z wody i/lub wody interstycjalnej osadów dennych przez chemiczne koagulanty. W zależności od zastosowanego koagulantu wytrącony na powierzchnię osadów dennych fosfor mineralny jest krócej lub dłużej immobilizowany i niedostępny biologicznie – metoda wyłącznie pomocna w kontroli biomasy fitoplanktonu w zbiornikach limitowanych fosforowo. W Polsce najczęściej stosowane są koagulanty oparte na wiązaniu fosforu mineralnego przez związki żelaza (PIX) lub aluminium (PAX) – wytrącone z wody i osadzone na powierzchni dna kompleksy fosforu z żelazem lub aluminium są nierozpuszczalne i stabilne wyłącznie w środowisku dobrze natlenionym, stają się rozpuszczalne w odtlenionych środowiskach. Aluminium Żelazo

13 Inaktywacja fosforu Najlepszym koagulantem do inaktywacji fosforu jest preparat Phoslock (opatentowany w 1998 r. w Australii, prawie niestosowany w Polsce) oparty na naturalnej glince kalinicie wzbogaconej w lantan. Połączenie fosforu mineralnego z lantanem jest bardzo trwałe i nie zależy od stopnia natlenienia środowiska. Schemat działania Phoslock w jeziorach

14 Metody biologiczne  Zmiany struktury gatunkowej ryb w piramidzie troficznej zbiornika (biomanipulacja)  Struktury biologiczne o dużej filtracji zawiesiny (np. Dreisena polymorpha), lub dużej powierzchni czynnej porośniętej peryfitonem asymilującym biogeny z wody  Fitoremediacje  Naturalne algicydowe właściwości słomy jęczmiennej – zapory balotowe  Bioremediacja mikrobiologiczna Zalety  Oparte na ekologicznych prawach funkcjonowania ekosystemów wodnych  Stosunkowo mało inwazyjne  Wykorzystujące naturalne właściwości i interakcje międzygatunkowe  Dosyć długotrwały efekt końcowy Wady  Wymagają długiego czasu stosowania i kontroli  Wymagają profesjonalnej wiedzy podczas kontrolowania zabiegów

15 Bioremediacja mikrobiologiczna  Stosowana w zbiornikach wodnych od kilkunastu lat na świecie.  W Polsce stosowana dopiero od 2-3 lat.  Metoda oparta na wykorzystywaniu naturalnych właściwości degradatywnych specjalnie dobranych zespołów mikroorganizmów o dużym potencjale biochemiczno- metabolicznym do rozkładu i wykorzystywania substancji organicznych.  Nieinwazyjna i bezpieczna w środowisku.  Działa zarówno na degradację zanieczyszczeń w wodzie jak i w osadach dennych.  Oparta na procesach i interakcjach mikrobiologicznych w ekosystemie.

16 Konsumpcja materii organicznej w zbiornikach wodnych ① Konsumpcja rozpuszczonej w wodzie materii organicznej (DOC) przez mikroorganizmy pikoplanktonowe (głównie bakterie) inicjuje transfer cząstkowej materii organicznej w obrębie sieci pokarmowych do wyższych poziomów troficznych. ② Najważniejszym etapem w tym procesie jest biotransformacja rozpuszczonej w wodzie materii organicznej (DOC) do cząstkowej (partykularnej) materii organicznej POM wyłącznie przeprowadzana przez bakterie heterotroficzne i wytworzenie ich biomasy.

17 Metabolizm bakterii w procesach przemian materii organicznej 10-30% Asymilacja materii organicznej 70-90% BIOMASAbakterii ENERGIA Powstaje w drodze biologicznego utleniania (biologicznego „spalania”) związków organicznych

18 Metabolizm bakterii w procesach przemian materii organicznej CO 2 BIOMASA Materia organiczna Biogeny mineralne (m.in. PO 4 3-, NH 4 + )

19 Metabolizm bakterii w procesach przemian materii organicznej Aktywny metabolizm bakterii w procesach asymilacji i mineralizacji materii organicznej doprowadza do: produkcji biomasy bakterii, w której związane zostały znaczne ilości związków organicznych i biogennych (C, N, P, S) szybkiej konsumpcji wytworzonej biomasy przez bakterio-żerców i organizmy zwierzęce z wyższych poziomów troficz-nych, których końcowymi ogniwami są gatunki o komercyjnym znaczeniu w gospodarce człowieka zasobami wodnymi (duże bezkręgowce, ryby, ptaki, ssaki). eksploatacja gatunków komercyjnych doprowadza do wyniesie- nia z ekosystemu dużej porcji materii organicznej w postaci odławianej biomasy zasadnicza część (70-90%) asymilowanej przez bakterie wodne materii organicznej jest mineralizowana w warun-kach tlenowej respiracji do dwutlenku węgla (CO 2 ), soli mineralnych N, P, S

20 Czym są Eco-Tabs TM ?  inokulum wyspecjalizowanych szczepów niepatogennych bakterii tlenowych oraz grzybów, mikroorganizmów występujących w środowiskach naturalnych wysoce aktywnych metabolicznie do biochemicz- nej degradacji materii organicznej  substancje buforujące wodę oraz laktozę - czynniki regulujące pH i dostarczające startowy dwucukier w metabolizmie bak- terii, które zapewniają optymalne warunki rozwoju  donor tlenu cząsteczkowego O 2 uwalnia- nego do wody w Technologii Separacji Microdot (TSM), nano-micro pęcherzyki tlenu doskonale natleniające wodę i powierzchnie zawiesiny warunkujące szybkie procesy mineralizacyjne materii organicznej Wielofunkcyjne tabletki zawierające:

21 Jak działają Eco-Tabs TM ? CO 2 BIOMASA bakterii Materia organiczna Biogeny mineralne (m.in. PO 4 3-, NH 4 + ) O2O2O2O2 Eco-tabs Stymulują i przyśpieszają naturalne procesy obiegu materii organicznej i mineralnej w środowisku

22 Jak działają Eco-Tabs TM w zbiornikach wodnych? EFEKTSKUTEK Wzrost natlenienia kolumny wody oraz osadów dennych  Stymulacja rozwoju bakterii i organizmów tlenowych w zbiorniku  Oksydacja H 2 S do siarczanów Wzrost biomasy bakterii i grzybów tlenowych w wodzie i osadach dennych  Zwiększona konsumpcja i respiracja bakterii na materię organiczną,  Wzrost zapotrzebowania pokarmowego na zawiesinę organiczną przez organizmy sieci troficznych w zbiorniku Gwałtowna mineralizacja materii organicznej przez mikroorganizmy, zwiększona ilość CO 2 w wodzie  Precypitacja chemiczna utlenionych form fosforanu mineralnego (zablokowanie P w osadach dennych)  Procesy nitryfikacji i anammox – usuwa- nie związków azotu w postaci N 2 Spadek zawartości materii organicz- nej DOM i POM w wodzie i osadach dennych  Wzrost przezroczystości wody  Spadek miąższości osadów dennych  Wzrost głębokości zbiornika

23 Jak działają Eco-Tabs TM w zbiornikach wodnych? EFEKTSKUTEK Zmniejszenie stopnia eutrofizacji zbiornika  Polepszenie jakości wody dla celów konsumpcyjnych i rekreacyjnych Korzystne zmiany w składzie fitoplanktonu, zooplanktonu i ryb  Ograniczenie zakwitów wody  Zmniejszenie ryzyka występowania toksycznych zakwitów cyjanobakterii  Zwiększenie atrakcyjności rekreacyjnej zbiornika Zwiększenie bioróżnorodności organizmów wodnych  Polepszenie ekologicznej jakości wód zbiornika  Zwiększenie stabilności homeostazy ekosystemu  Wzrost atrakcyjności rekreacyjnej zbiornika Odnowa biologiczna i ekologiczna zbiornika  Wzrost znaczenia gospodarczego i społecznego zbiornika  Wzrost atrakcyjności rekreacyjnej zbiornika

24 W jakich zbiornikach wodnych stosować biotechnologię Eco-Tabs TM ?  Płytkie jeziora i zbiorniki wodne  Płytkie zatoki dużych jezior  Stawy rybackie i hodowlane  Stawy miejskie i rekreacyjne  Laguny w oczyszczalniach ścieków  Starorzecza o niewielkim przepływie wód

25 Do czego stosować Eco-Tabs TM w bioremediacji zbiorników wodnych?  Dodatkowego natlenienia wód i osadów dennych  Wspomożenia naturalnych procesów samooczyszcza- nia się wód  Usunięcia nadmiaru skumulowanej materii organicznej w wodzie i osadach dennych  Usunięcia nadmiaru osadów organicznych  Mineralizacji zasobów fosforu organicznego i unieczyn- nienia nadmiaru fosforanów mineralnych w wodzie i osadach dennych  Kontroli silnych zakwitów fitoplanktonu i eliminacji dominacji cyjanobakterii (sinic)  Wzrostu efektywności rybackiej gospodarki hodowlanej poprzez poprawienie jakości biologiczno-chemicznej i sanitarnej wód oraz poprawę ich bioróżnorodności Zastosowanie Eco-Tabs TM w bioremediacji jest polecane w celu:

26 Dlaczego stosować biotechnologię Eco-Tabs TM w bioremediacji?  Naukowe podstawy biotechnologii Eco-Tabs TM oparte są na naturalnych procesach samooczyszczania się wód i mikroorganizmach prowadzących ten proces  Biotechnologia Eco-Tabs TM nie wprowadza do środowiska naturalnego syntetycznych substancji chemicznych i mikroorganizmów genetycznie zmodyfikowanych  Eco-Tabs TM są bezpieczne dla środowiska naturalnego a ich działanie polega na stymulacji przebiegu i intensyfikacji naturalnych procesów biochemicznych i biogeochemicz- nych samorzutnie zachodzących w środowiskach wodnych  Bioremediacja zbiorników wodnych w technologii Eco- Tabs TM nie powoduje niepożądanych skutków ubocz- nych dla środowiska naturalnego (w przeciwieństwie do wielu technologii powszechnie stosowanych w rekultywacji zbiorników wodnych, np. usuwania osadów, koagulacji chemicznej fosforu, itp.).

27 Eco-Tabs TM Nadzieja dla zdegradowanych zbiorników i środowisk wodnych Prof. dr hab. Ryszard J. Chróst – Zakład Ekologii Mikroorganizmów UW


Pobierz ppt "Metody i technologie rewitalizacji zdegradowanych środowisk wodnych Możliwości zastosowania w jeziorach mazurskich Prof. dr hab. Ryszard J. Chróst – Zakład."

Podobne prezentacje


Reklamy Google