Eco-TabsTM Nowa technologia w bioremediacji silnie zeutrofizowanych zbiorników wodnych

Prof. dr hab. Ryszard J. Chróst – Zakład Ekologii Mikroorganizmów UW

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)

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

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.

Metabolizm bakterii w procesach przemian materii organicznej

10-30%

Asymilacja materii organicznej

70-90% BIOMASA bakterii

ENERGIA

Powstaje w drodze biologicznego utleniania (biologicznego „spalania”)

związków organicznych

Metabolizm bakterii w procesach przemian materii organicznej

CO2

BIOMASA

Materia organiczna Biogeny mineralne (m.in. PO4

3-, NH4+)

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 (CO2), soli mineralnych N, P, S

Czym są Eco-TabsTM?

« 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 O2 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:

Jak działają Eco-TabsTM?

CO2

BIOMASA bakterii

Materia organiczna

Biogeny mineralne (m.in. PO4

3-, NH4+)

O2 Eco-tabs

Stymulują i przyśpieszają naturalne procesy obiegu

materii organicznej i mineralnej w środowisku

Jak działają Eco-TabsTM w zbiornikach wodnych?

EFEKT SKUTEK Wzrost natlenienia kolumny wody oraz osadów dennych

«  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 – usuwa-nie związków azotu w postaci N2

Spadek zawartości materii organicz-nej DOM i POM w wodzie i osadach dennych

«  Wzrost przezroczystości wody «  Spadek miąższości osadów dennych «  Wzrost głębokości zbiornika

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

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

Do czego stosować Eco-TabsTM 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-TabsTM w bioremediacji jest polecane w celu:

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 biogeochemicz-nych samorzutnie zachodzących w środowiskach wodnych

« Bioremediacja zbiorników wodnych w technologii Eco-TabsTM 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.).

Eco-TabsTM

Nadzieja dla zdegradowanych zbiorników i środowisk

wodnych

Prof. dr hab. Ryszard J. Chróst – Zakład Ekologii Mikroorganizmów UW

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)