Гуламанова Г.А., Тельцова Л.З.

Giuzel A. Gulamanova, Luiza Z. Teltsova
 

Башкирский государственный университет (Уфа, Россия)

УДК 574.635

Были изучены цианобактерии и водоросли активного ила очистных сооружений г. Мелеуз. Выявлено 27 видов водорослей и цианобактерий, относящихся к 4 отделам. Ведущим классом по числу видов является Cyanophyceae. Получены низкие значения общей родовой насыщенности – 1,24. В число наиболее часто встречающихся видов вошли 3 вида цианобактерий: Microcystis aeruginosa, Oscillatoria planctonica, Arthrospira platensis. Число таксонов цианобактерий и водорослей-индикаторов сапробности насчитывало 18 видов. Отмечены индикаторы всех зон сапробности, кроме ксеносапробной. Преобладают β-мезосапробы, которые составляют 72% от общего числа видов-индикаторов сапробности. Сделан вывод о том, что на очистных сооружениях формируются сообщества цианобактерий и водорослей с бедным видовым составом.

Ключевые слова: цианобактерии; водоросли; биоразнообразие; активный ил; очистные сооружения

Сточные воды подвергаются биологической очистке в специальных железобетонных резервуарах – аэротенках. Аэротенк представляет собой железобетонный резервуар одно- или многокамерной конструкции, в котором перемешиваются сточные воды и активный ил – коллоидная хлопьевидная масса, обильно заселенная микроорганизмами.

В состав такого искусственного биоценоза входят в основном хемотрофные и гетеротрофные бактерии, простейшие, водоросли, низшие грибы, черви, коловратки и т.д. Они перерабатывают загрязняющие вещества и очищают сточные воды в результате биохимического окисления, нитрификации, биосорбции и выедания органических веществ (Жуков и др., 2018).

Биологическая очистка, эффективно работающая только в условиях аэротенков, делает возможной окисление и минерализацию предельно высоких концентраций загрязняющей органики за короткий промежуток времени (Жмур, 2000).

При аэрации потоки воздуха постоянно перемешивают активный ил, обеспечивая подвижность хлопьев и контакт со сточными водами, а также равномерно распределяют кислород, необходимый для дыхания организмов.

Биоценоз активного ила аэротенков почти целиком гетеротрофен. Автотрофные бактерии и водоросли могут развиваться во вторичных отстойниках, в условиях присутствия света и отсутствия перемешивания. Массово развиваясь в обрастаниях стенок отстойников, автотрофные микроорганизмы принимают активное участие в очистке сточных вод. В аэротенки они привносятся с потоком циркулирующего активного ила, который непрерывно перекачивается из вторичных отстойников. Таким образом, водоросли и автотрофные цианобактерии являются облигатными для вторичных отстойников и факультативными – для аэротенков (Жмур, 2003).

Возможны также флуктуационные либо сукцессионные изменения в составе активного ила с последующим выпадением видов, чувствительных к токсикантам, недостатку кислорода, что приводит к снижению качества очистки сточных вод на выходе из аэротенков (Дудченко, Никитина, 2019).

Корректируя объем сточных вод можно регулировать скорость роста биоценоза, объем отработанного ила и качество очистки сточных вод (Джумагулова, Сметанин, 2019).

На территории Республики Башкортостан цианобактериально-водорослевые ценозы биологических очистных сооружений (БОС) городов изучались и ранее: под руководством Ф.Б. Шкундиной в разные годы были исследованы БОСы гг. Уфа, Белорецк, Давлеканово (Шкундина и др., 2006, 2013; Ядыкина, 2011; Shkundina, Gabidullina, 2014).

Пробы активного ила отбирались в зимний и летний периоды 2017–2019 гг. в БОС г. Мелеуз на входе и выходе в аэротенк. Методы сбора проб, определения водорослей соответствовали общепринятым методикам (Садчиков, 2003). Проверка таксономического положения выявленных видов проводилась по Международной электронной базе данных AlgaeBase (Guiry, Guiry, 2020). Для определения встречаемости выявляли наиболее часто встречающиеся и резервные группы: к первой группе были отнесены виды, выявленные в 75% проб.

Для сравнительной оценки состояния биоценоза активного ила были отобраны пробы воды в двух точках: на входе в аэротенк и на выходе из него.

Аэротенки на данных очистных сооружениях функционируют по принципу вытеснения, когда очищаемая сточная вода постепенно перемещается от места впуска к месту ее выпуска и концентрация органических загрязнений уменьшается по ходу движения воды.

За время исследования в пробах активного ила было обнаружено 27 видов водорослей и цианобактерий, относящихся к 25 родам, 22 семействам, 18 порядкам, 7 классам и 4 отделам. В отделе цианобактерий (Cyanobacteria) выявлено 14 видов: Johanseninema constrictum (Szafer) Hasler, Dvorák & Poulícková, Aphanizomenon flosaquae Ralfs ex Bornet & Flahault, Anathece clathrata (West & G.S.West) Komárek, Kastovsky & Jezberová, Coelosphaerium kuetzingianum Nägeli, Monoraphidium irregulare (G.M.Smith) Komárková-Legnerová, Gomphosphaeria lacustris Chodat, Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing, M. aeruginosa f. pseudofilamentosa (Crow) Elenkin, Oscillatoria agardhii Gomont, Oscillatoria planctonica Woloszynska, O. tenuis C.Agardh ex Gomont, Phormidium sp., Plectonema sp., Arthrospira platensis Gomont.

В отделе диатомовых водорослей (Bacillariophyta, Diatomeae) – 11 видов: Amphora ovalis (Kützing) Kützing, Cyclotella comta Kützing, C. melosiroides (Kirchner) Lemmermann, Diatoma vulgaris Bory, Eunotia sp.sp., Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen, Melosira varians C.Agardh, Navicula lacustris var. apiculata Østrup, Nitzschia acicularis (Kützing) W.Smith, Ulnaria ulna (Nitzsch) Compère, U. ulna var. danica (Kützing) M.A.Harper.

В отделе зеленых водорослей – (Chlorophyta) 5 видов: Ankistrodesmus falcatus (Corda) Ralfs, Chlorella vulgaris Beyerinck [Beijerinck], Chlorococcum infusionum (Schrank) Meneghini, Coelastrum microporum Nägeli, Tetradesmus obliquus (Turpin) M.J.Wynne.

Один вид относится к отделу эвгленовых водорослей (Euglenozoa) – Trachelomonas volvocina (Ehrenberg) Ehrenberg.

Ведущим классом по числу видов является Cyanophyceae – 35,5% всех выявленных видов. На втором месте – класс Bacillariophyceae (19,3%), на третьем месте   класс Chlorophyceae (12,9%). Остальные четыре класса (Trebouxiophyceae, Mediophyceae, Coscinodiscophyceae, Euglenophyceae) представлены единичными видами. Также большинство таксонов рангом ниже класса (порядки, семейства, роды) представлены единичными видами.

Для альгофлоры активного ила были получены низкие значения общей родовой насыщенности – 1,24. Это связано со специфическими условиями существования в аэротенках и бедным видовым составом.

В число наиболее часто встречающихся видов вошли 3 вида цианобактерий: Microcystis aeruginosa, Oscillatoria planctonica, Arthrospira platensis. Восемь видов (41% всех выявленных) встретились в пробах единично: Aphanizomenon flosaquae, Coelosphaerium kuetzingianum, Diatoma vulgare, Eunotia sp., Navicula lacustris var. apiculata, Nitzschia acicularis, Plectonema sp., Ulnaria ulna var. danica. На входе в аэротенк значения численности ниже, чем на выходе.

Произведен также анализ сапробности по индикаторным видам с использованием данных экологической картотеки видов водорослей (Баринова и др., 2006).

Число таксонов водорослей–индикаторов сапробности насчитывало 18 и соответствовало 58% от общего числа таксонов. В составе показательных таксонов отмечены индикаторы всех зон сапробности, кроме ксеносапробной. Среди них преобладают β-мезосапробы, которые составляют 72% от общего числа видов-индикаторов сапробности. К οлигосапробам относится 1 таксон – Cyclotella comta. Полисапробы, являющиеся показателями грязных вод, представлены 2 видами – Johanseninema constrictum и Chlorella vulgaris. Малочисленны и индикаторы умеренно-сильного загрязнения (α-мезосапробы), составляющие всего 11% (Oscillatoria tenuis и Nitzschia acicularis).

Была рассчитана общая сапробность по методу Пантле-Букка в модификации Сладечека, учитывающая также значения численности (частоты встречаемости) видов-индикаторов (Баринова и др., 2006). Индекс органического загрязнения составил 2,96, что соответствует α-мезосапробной зоне.

Корреляции между числом видов и сезонностью не выявлено, сообщества являются относительно устойчивыми.

Сравнение полученных значений с литературными данными показало, что наибольшие различия по видовому составу – с очистными сооружениями г. Белорецк, где наиболее разнообразно представлены диатомовые водоросли, и с очистными сооружениями г. Уфы, где по числу видов преобладают зеленые водоросли.

Более близки по составу цианобактериально-водорослевые сообщества гг. Мелеуз и Давлеканово – оба характеризуются относительно бедным видовым составом, с преобладанием представителей цианобактерий.

Таким образом, цианобактериально-водорослевые сообщества активного ила Мелеузовских очистных сооружениях характеризуются бедным видовым составом с преобладанием цианобактерий, значение сапробности (2,96) соответствует 4 классу качества вод – загрязненные воды.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Баринова С.С., Медведева Л.A., Анисимова O.В. Биоразнообразие водорослей индикаторов окружающей среды. – Тель-Авив: PiliesStudio, 2006. – 498 с.
2. Джумагулова Н.Т., Сметанин В.И. Искусственные экосистемы очистных сооружений // Вестник Кыргызско-Российского славянского университета. 2019. Т.19, №12. С. 133–137.
3. Дудченко М.И., Никитина Л.И. Диагностика состояния активного ила аэротенков гидробионтами // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. 2019. Т.2. С. 93–96.
4. Жмур Н.С. Биоценотические изменения активного ила, функционирующего в условиях экстремального антропогенного воздействия: Автореф. дис. докт. биол. наук. – М., 2000. – 49 с.
5. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. – М.: АКВАРОС, 2003. – 512 с.
6. Жуков А.В., Никитина Л.И., Трибун М.М., Майорова Л.П., Тищенко В.П. Сущность очистки сточных вод биологическим методом // Дальневосточная весна – 2018: материалы 16-й междунар. научно-практической конференции по проблемам экологии и безопасности (Комсомольск-на-Амуре, 27 апреля 2018 г.) – Комсомольск-на-Амуре, 2018. – С. 58–60.
7. Садчиков А.П. Методы изучения пресноводного фитопланктона: методическое руководство. – М.: Изд-во «Университет и школа», 2003. – 157 с.
8. Шкундина Ф.Б., Габидуллина Г.Ф., Ядыкина М.Г. Использование цианопрокариотно-водорослевых ценозов при очистке сточных вод биологических очистных сооружений // Альгология. 2013. Т.23, №2. С. 217–228.
9. Шкундина Ф.Б., Книсс В.А., Шкундина Р.А., Таминдарова Л.А. Интеллектуальный анализ данных мониторинга биологических очистных сооружений // Экология и промышленность России. 2006. №9. С. 35–37.
10. Ядыкина М.Г. Автотрофный планктон как биологический индикатор уровня загрязнения верхнего течения р. Белой: Автореф. дис. канд. биол. наук. – Уфа, 2011. – 20 с.
11. Guiry M.D., Guiry G.M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. 2020. http://www.algaebase.org (дата обращения – 20.05.2020).
12. Shkundina F.B., Gabidullina G.F. Algae and Cyanobacteria as Biomarkers for the State of the Activated Sludge // European Researcher. 2014. V.66, №1–1. P. 5–11. DOI: https://doi.org/10.13187/issn.2219-8229

Статья поступила в редакцию 30.06.2020
Статья поступила после доработки 25.03.2021
Статья принята к публикации 24.06.2021

Об авторах

Гуламанова Гюзель Ахтяметдиновна - Gulamanova Giuzel A.

кандидат биологических наук
доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Башкирский государственный университет, Уфа, Россия (Bashkir State University, Ufa, Russia), Биологический факультет, кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности

gulamanovaga@mail.ru

Тельцова Луиза Загитовна - Teltsova Luiza Z.

кандидат биологических наук
доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Башкирский государственный университет, Уфа, Россия (Bashkir State University, Ufa, Russia), Биологический факультет, кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности

aluisa@mail.ru

Корреспондентский адрес: 450076, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, д. 32, БашГУ. Телефон +7 (347) 272-63-70.

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Гуламанова Г.А., Тельцова Л.З. Особенности цианобактериально-водорослевых сообществ в искусственных экосистемах очистных сооружений г. Мелеуз // Вопросы современной альгологии. 2021. № 1 (25). С. 32–36. URL: http://algology.ru/1649

DOI - https://doi.org/10.33624/2311-0147-2021-1(25)-32-36

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

Features of cyanobacterial-algal communities in artificial ecosystems of treatment facilities of Meleuz City

Giuzel A. Gulamanova, Luiza Z. Teltsova

Bashkir State University (Ufa, Russia)

In this article, cyanoprokaryotes and algae of activated sludge of biological treatment facilities of the city of Meleuz were studied. The research revealed 27 species of algae and cyanoprokaryotes from 4 divisions. The leading class in terms of the number of species is Cyanophyceae: they accounted for 14 species, or 35.5% of the total number of species. In second place belongs to representatives of the class Bacillariophyceae (19.3%), followed by representatives of the class Chlorophyceae (12.9%). Four classes (Trebouxiophyceae, Mediophyceae, Coscinodiscophyceae, Euglenophyceae) were represented by single species. Most taxa below the class (orders, families, genera) are also represented by single species. The structure-forming species (the most common) include 3 species of cyanoprokaryotes: Microcystis aeruginosa, Oscillatoria planctonica, Arthrospira platensis. The number of saprobity indicator species (degree of organic pollution) was 18 species, or 58% of the total number of species. Indicators of all saprobic zones, except for xenosaprobic ones, were revealed. The degree of organic pollution was 2.96, which corresponds to the mesosaprobic zone. There is no correlation between the number of species and seasonality, and the communities are relatively stable. It can be concluded that the cyanoprokaryotic-algal communities of activated sludge of biological treatment facilities in the city of Meleuz are characterized by a poor species composition, with a predominance of zionoprokaryotes.  The level of organic pollution corresponds to a moderately polluted area.

Key words: algae; algae diversity; activated sludge (active silt); treatment facilities

References

1. Barinova S.S., Medvedeva L.A., Anisimova O.V. Diversity of algal indicators in the environmental assessment. Pilies Studio, Tel Aviv, Israel, 2006. 498 p. (in Russ.)
2. Dudchenko M.I., Nikitina L.I. Diagnostics of activated sludge of aerotanks by hydrobionts. Nauchno-tekhnicheskoe i ekonomicheskoe sotrudnichestvo stran ATR v XXI veke [Scientifically technical and economical cooperation in Asia-Pacific countries in the 21st century] 2019. V.2. P. 93–96. (in Russ.)
3. Dzhumagulova N.T., Smetanin V.I. Artificial sewage treatment ecosystems. Vestnik Kyrgyzsko-Rossijskogo slavyanskogo universiteta [Bulletin of the Kyrgyz-Russian Slavic University]. 2019. V.19, №12. P. 133–137. (in Russ.)
4. Guiry M.D., Guiry G.M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. 2020. http://www.algaebase.org (date: 20.05.2020).
5. Sadchikov A.P. Metody izucheniya presnovodnogo fitoplanktona: metodicheskoe rukovodstvo [Methods for studying freshwater phytoplankton: a methodological guide]. Izd-vo «Universitet i shkola», Moscow, 2003. 157 p. (in Russ.)
6. Shkundina F.B., Gabidullina G.F. Algae and Cyanobacteria as Biomarkers for the State of the Activated Sludge. European Researcher. 2014. V.66. №1–1. P. 5–11. DOI: https://doi.org/10.13187/issn.2219-8229
7. Shkundina F.B., Gabidullina G.F., Yadykina M.G. Ispol'zovanie cianoprokariotno-vodoroslevyh cenozov priochistke stochnyh vod biologicheskih ochistnyh sooruzhenij [The use of cyanoprokaryotic-algal cenoses in wastewater treatment of biological treatment facilities]. Al'gologiya [Algology]. 2013. T.23, №2. P. 217–228. (in Russ.)
8. Shkundina F.B., Kniss V.A., Shkundina R.A., Tamindarova L.A. Intellektual'nyj analiz dannyh monitoringa biologicheskih ochistnyh sooruzhenij [Intelligent analysis of monitoring data for biological treatment plants]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii [Ecology and Industry of Russia]. 2006. №9. P. 35–37. (in Russ.)
9. Yadykina M.G. Avtotrofnyj plankton kak biologicheskij indikator urovnya zagryazneniya verzkhnego techeniya r. Beloj: dissertaciya kandidata biologicheskih nauk [Autotrophic plankton as a biological indicator of the level of pollution of the upper reaches of the Belaya River]: PhD Dissertation abstract. Ufa, 2011. 20 p. (in Russ.)
10. Zhmur N.S. Biocenoticheskie izmeneniya aktivnogo ila, funkcioniruyushchego v usloviyah ekstremal'nogo antropogennogo vozdejstviya: dissertaciya doktora biologicheskih nauk [Biocenotic changes in activated sludge functioning under extreme anthropogenic impact]: DPhil Dissertation abstract. Moscow, 2000. 49 p. (in Russ.)
11. Zhmur N.S. Tekhnologicheskie i biohimicheskie processy ochistki stochnyh vod na sooruzheniyah s aerotenkami [Technological and biochemical processes of wastewater treatment at facilities with aeration tanks]. AKVAROS, Moscow, 2003. 512 p. (in Russ.)
12. Zhukov A.V., Nikitina L.I., Tribun M.M., Majorova L.P., Tishchenko V.P. Sushchnost' ochistki stochnyh vod biologicheskim metodom [Essence of wastewater treatment by the biological method]. Dal'nevostochnaya vesna – 2018 [FAR EAST SPRING – 2018]: Proceedings of the 16th Intern. scientific and practical conference on environmental problems and safety (Komsomolsk-on-Amur, April 27, 2018). Komsomolsk-on-Amur, 2018. P. 58–60. (in Russ.)

Authors

Gulamanova Giuzel A.

Orcid ID – https://orcid.org/0000-0002-9012-5629

Bashkir State University, Ufa, Russia

gulamanovaga@mail.ru

Teltsova Luiza Z.

Orcid ID – https://orcid.org/0000-0001-6919-3427

Bashkir State University, Ufa, Russia

aluisa@mail.ru

ARTICLE LINK:

Gulamanova G.A., Teltsova L.Z. Features of cyanobacterial-algal communities in artificial ecosystems of treatment facilities of Meleuz City. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2021. № 1 (25). P. 32–36. URL: http://algology.ru/1649

DOI - https://doi.org/10.33624/2311-0147-2021-1(25)-32-36

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

К № 3 (10)

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147