Eco-Tabs. Nowa technologia w bioremediacji silnie zeutrofizowanych zbiorników wodnych

Transkrypt

1 TM Eco-Tabs Nowa technologia w bioremediacji silnie zeutrofizowanych zbiorników wodnych 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 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.

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

6 Metabolizm bakterii w procesach przemian materii organicznej CO2 Biogeny mineralne (m.in. PO43-, NH4+) Materia organiczna BIOMASA

7 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 bakteriożerców i organizmy zwierzęce z wyższych poziomów troficznych, których końcowymi ogniwami są gatunki o komercyjnym znaczeniu w gospodarce człowieka zasobami wodnymi (duże bezkręgowce, ryby, ptaki, ssaki). eksploatacja gatunków komercyjnych doprowadza do wyniesienia z ekosystemu dużej porcji materii organicznej w postaci odławianej biomasy zasadnicza część (70-90%) asymilowanej przez bakterie wodne materii organicznej jest mineralizowana w warunkach tlenowej respiracji do dwutlenku węgla (CO2), soli mineralnych N, P, S

8 Czym są Eco-TabsTM? Wielofunkcyjne tabletki zawierające: «inokulum wyspecjalizowanych szczepów niepatogennych bakterii tlenowych oraz grzybów, mikroorganizmów występujących w środowiskach naturalnych wysoce aktywnych metabolicznie do biochemicznej degradacji materii organicznej «substancje buforujące wodę oraz laktozę czynniki regulujące ph i dostarczające startowy dwucukier w metabolizmie bakterii, które zapewniają optymalne warunki rozwoju «donor tlenu cząsteczkowego O2 uwalnianego do wody w Technologii Separacji Microdot (TSM), nano-micro pęcherzyki tlenu doskonale natleniające wodę i powierzchnie zawiesiny warunkujące szybkie procesy mineralizacyjne materii organicznej

9 Jak działają Eco-TabsTM? Stymulują i przyśpieszają naturalne procesy obiegu materii organicznej i mineralnej w środowisku CO2 O2 Eco-tabs Materia organiczna Biogeny mineralne (m.in. PO43-, NH4+) BIOMASA bakterii

10 Jak działają Eco-TabsTM w zbiornikach wodnych? EFEKT Wzrost natlenienia kolumny wody oraz osadów dennych SKUTEK «Stymulacja rozwoju bakterii i organizmów tlenowych w zbiorniku «Oksydacja H2S 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 CO2 w wodzie «Precypitacja chemiczna utlenionych form fosforanu mineralnego (zablokowanie P w osadach dennych) «Procesy nitryfikacji i anammox usuwanie związków azotu w postaci N2 Spadek zawartości materii organicz- «Wzrost przezroczystości wody nej DOM i POM w wodzie i osadach «Spadek miąższości osadów dennych «Wzrost głębokości zbiornika dennych

11 Jak działają Eco-TabsTM w zbiornikach wodnych? EFEKT SKUTEK 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

12 W jakich zbiornikach wodnych stosować biotechnologię Eco-TabsTM? «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

13 Do czego stosować Eco-TabsTM w bioremediacji zbiorników wodnych? Zastosowanie Eco-TabsTM w bioremediacji jest polecane w celu: «Dodatkowego natlenienia wód i osadów dennych «Wspomożenia naturalnych procesów samooczyszczania się wód «Usunięcia nadmiaru skumulowanej materii organicznej w wodzie i osadach dennych «Usunięcia nadmiaru osadów organicznych «Mineralizacji zasobów fosforu organicznego i unieczynnienia 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

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

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

16

17

18 Zawartość materii organicznej w osadach dennych wybranych jezior (% suchej masy) Jezioro Materia organiczna (%) Źródło Jeziorak 22.4 Cieślewicz (2011) Zielone 42,7 Cieślewicz (2011) Stegowce 27.2 Cieślewicz (2011) Slim 29.6 Cieślewicz (2011) Mikołajskie 41.5 Więckowski (1966) Tałtowisko 40.0 Więckowski (1966) Dołgie Wielkie 32.6 Trojanowski i Antonowicz (2005) Kraksy Duże 32.9 IRŚ (1992) Kraksy Małe 25.0 IRŚ (1992)