ЭЙХОРНИЯ (Eichhornia)
Введение
Количество видов 11, семейство Понтедериевые (Pontederiaceae)
1. Род полупогруженных растений, способных существовать как в свободноплавающем, так и в прикрепленном состоянии
2.Крупные, высотой до 1 м, или средние по высоте многолетние травянистые растения
3. В строении листьев наблюдается гетерофиллия (разнолистность): подводные листья ланцетные, на укороченных черешках; надводные – округло-сердцевидные, с воздухоносной полостью внутри черешков
4.Цветки голубого или сиреневого цвета собраны в кисти, возвышающиеся над водой на высоких цветоносах
5. Цветки недолговечны, живут 1-2 дня, после отцветания цветоножка изгибается и погружает завязи в воду
6. Плоды – многосемянные трехстворчатые коробочки, созревают под водой, затем всплывают
Эйхорния – водяной гиацинт (Eichornia crassipes, прежде Е. speciosa), многолетнее травянистое водное растение семейства понтедериевых. Стебель укороченный с розетками овальных листьев. Черешки листьев пузыревидно вздуты, наполнены воздухом и обеспечивают свободное плавание растения на поверхности воды; корневища длинные; при высыхании водоёмов Эйхорния укореняется в иле. Цветки в колосовидном соцветии, с воронковидным лиловым околоцветником из 6 долей и 6 тычинками. Плод — коробочка. Родина Эйхорнии — тропические и субтропические районы Северной и Южной Америки. Эйхорния распространилась также в пресных водоёмах всех тропических стран; злостный водный сорняк: образует сплошные плавни в реках и озёрах, препятствуя судоходству, засоряет дренажную и оросительные системы. Эйхорния обладает одним уникальным свойством — поразительно высокой скоростью вегетативного размножения. Одна розетка за 50 суток образовывает до 1 тыс. отпрысков, каждый из которых, в свою очередь, вновь начинает делиться. И без высшей математики легко подсчитать, что за 3 месяца одно растение превращалось в миллион, а за полгода — в триллион экземпляров!
Свойства Эйхорнии
Эйхорния обладает уникальными свойствами, которые используются в разных странах уже более ста лет. Ученые обнаружили, что на колоссальной поверхности корневой системы эйхорнии осаждаются взвеси, содержащиеся в воде. С фантастической скоростью перерабатываются разные органические загрязнители, то есть фактически, чем грязнее водоем, тем лучше чувствует себя растение! С тех пор многочисленные экспертизы и практический опыт многих предприятий из разных стран подтвердили очевидное — невероятное.
Эйхорния усваивает из воды не только навоз, фекалии, бензин и другие ГСМ, моющие вещества, различные яды. Она также убивает вредные бактерии, кишащие в водоемах, делая любую воду пригодной для купания и питья. А еще она обогащает воду кислородом, полученным в результате биосинтеза, а все вредные вещества расщепляет на составные химические элементы, становясь отличным кормом для скота и птицы. При этом в ней не образуется никаких токсичных веществ. Появились даже данные, что плантация эйхорнии способна заменить собой современное инженерное сооружение по очистке сточных вод.
Трудно поверить, но внешне это очень нежное, декоративное растение, на деле представляет собой мощную биохимическую лабораторию, перерабатывающую сложные продукты разрушительной деятельности человека в простые элементы таблицы Менделеева, часть из которых использует для своей жизнедеятельности, а часть – кислород, водород – выбрасывает в атмосферу на поддержание нашей жизни. Окисляет, расщепляет, и все сама, без чьей-либо помощи.
Применение эйхорнии в России
Российской корпорацией «Социальная инновация» разработана уникальная технология очистки и доочистки малых рек, водоемов и стоков с помощью тропического растения. Это же растение может впоследствии служить кормовой добавкой в животноводстве, сырьем для производства бумаги, биогаза, жидкого топлива.
С 1997г. технологии с использованием водоросли Эйхорния начали внедряться на Российских предприятиях, на очистных сооружениях и отстойниках в Ставрополье, в городе Ессентуки, на стоках птицефабрики города Киржач (Владимирской области), г. Красноармейске (Московской области), Новосибирске (свинокомплекс «Кудряшевский, аэропорт «Толмачево») и других городах нашего Отечества. На предприятии «Пермьнефтеоргсинтез» – эйхорния, обезвреживает промстоки. В Ростовской области ею заселили списанные понтоны и чистят воду в малых реках.
Результаты биоочисток, проведенных по этой технологии, впечатляют. Например, стоки птицефабрики в Киржаче были, по заключению химиков и эпидемиологов, доведены за три месяца до качества воды в плавательном бассейне. Причем естественный биоценоз не был нарушен на «убитый» некогда пруд стали приходить на водопой животные, размножились дафнии и бармаши, утки с выводками с удовольствием питались эйхорнией. А в окрестных деревнях зловоние впервые за последние годы уступило место благоуханию садов.
У начальника производственного отдела городского жилкомхоза города Красноармейск (Московской области) Александр Каткова большое хозяйство — двадцать тысяч кубометров бытовых и производственных стоков в сутки. Узнав об эксперименте в Киржаче, он решили поддержать изобретателей и у себя доказать возможности удивительного растения.
Эйхорнию пробовали на всех этапах очистки. Лучше всего она проявилась на стадии доочистки в биопруде – отстойнике, По многим примесям очистка с эйхорнией приблизилась к ста процентной. А уничтожение практически всех болезнетворных микроорганизмов позволило отказаться от неизбежной прежде на последнем этапе обработки стоков хлорной водой. Теперь рабочие не травят себя вредными испарениями хлора. А его токсичные соединения не попадают в реку Ворю, возле которой очень любят отдыхать и рыбачить горожане.
Также эйхорния прекрасно адаптировалась на стоках целлюлозно-бумажной промышленности в Сыктывкаре, справляясь не только с биогенными элементами, но и со значительным количеством дубительных веществ.
Плантация тропического растения эйхорния — это уникальный биофильтр. С его помощью на Среднеуральской ГРЭС борются с тепловым загрязнением. Специалисты станции даже патент на своё изобретение получили. Оборудование СуГРЭС охлаждают водой из озера, после её сливают обратно. Правда температура воды выше на несколько градусов, что и нарушает природный баланс и приводит к активному размножению микроскопических водорослей. Как раз с ними и борется биомодуль.
Представив промышленные возможности водного гиацинта, нетрудно предположить, что лишь за весенние теплые недели он способен привести в соответствие с санитарными нормами состояние городских декоративных прудов, водоемов в зонах отдыха горожан. Санатории, дома отдыха, детские лагеря возле запущенных прудов и озер имеют прекрасную перспективу привести их в порядок за весенние месяцы. Еще до наступления лета эйхорния способна любую воду привести к стандартам Санэпидемнадзора, углубить дно.
Ученые нескольких НИИ, в том числе и одного из военных научных учреждений, завершили исследования, которые обещают стать сенсацией мирового значения. Нежное водяное растение эйхорния, которое очищает водоемы от любых загрязнений, включая промышленные и сельскохозяйственные стоки, в их экспериментах полностью обеззараживало один из самых страшных химических ядов – ракетное топливо гептил. Тот самый гептил, запасы которого в мире огромны. Ракетное топливо — НДМГ (несимметричный диметилгидразин) и его аналоги, используемые за рубежом (гидразин, монометилгидразин и т. п.) — попадают в водоемы. А его химическая стойкость и токсичность чрезвычайно высоки — ПДК составляет 0,02 мг/м3! Способы нейтрализации его, методы очистки вод, загрязненных им, пока, увы, неизвестны, Водный гиацинт, оказывается, съедает гептил – на котором летают все ракеты в мире. Летать летают, а как утилизировать его отходы и излишние запасы, ракетчики не знают. Сейчас используют термические технологии, при которых нужно много горючих веществ и получается много ядовитого газа. А гептила, который надо бы утилизировать, между прочим, накоплено 72 миллиона тонн в мире, и всего 10 его микрограмм на 1 литр воды – смертельная доза для человека. В эксперименте одно растение эйхорнии весом в 150-180 граммов полностью поглощало гептил из трех литров воды в концентрации 110 мг на литр в течение 12 суток, – рассказывает доктор технических наук, член-корреспондент Российской инженерной академии Николай Кручинин. – Нами выяснены все параметры процесса, зависимость его от температуры, массы токсикантов и ее соотношения с массой растения.
За загрязнение окружающей среды токсичными компонентами ракетного топлива России пришлось выплатить Казахстану сотни тысяч долларов. И это только сумма штрафа. Истинная же величина убытков российской стороны значительно выше — «простой» космодрома, сорвавшиеся из-за этого запуски солидно дополняют ее.
Тот же американский «Шаттл» каждый раз при подготовке к посадке избавляется от излишнего запаса топлива, «сливая» его в атмосферу. А это ни много, ни мало несколько тонн. Отделяющиеся части ракетоносителей тоже несут к земле остатки очень токсичного горючего.
Испытывали эйхорнию и на очистке сточных вод, содержащих радионуклеиды. Эйхорния с ними справилась.
Эйхорния в сельском хозяйстве
В юго-восточной Азии эйхорния давно служит пищевой добавкой в рационе домашней скотины. У нас растение прошло официальные анализы в Донском зональном институте сельского хозяйства.Выяснилось, что в эйхорнии очень высоко содержание протеина, каротина, витаминов А, В, С, Е.
Каждый гектар очистных сооружений дает от 300 до 1500 тонн зеленой массы, из которой получается 15-30 тонн сухого витаминного корма, в 1 т которой содержится 60 кг К, 20 кг N, 17 кг Р, 28 кг белка, много незаменимых аминокислот, в-каротина, витаминов А, В, С и Е..
Корм из эйхорнии способствует большему усвоению основного корма животными и птицами; 10%-ная добавка зеленого корма эйхорнии к основному корму свиней способствует повышению усвоения ими основного рациона до 85%. То есть, на каждом съеденном свинками килограмме корма, сдобренном эйхорнией, экономится 150 граммов основного рациона.
При аналогичной добавке, поедаемость основного корма нутриями увеличивается на 10-15%, а усвояемость его – на 7-10%;
10%-ная добавка зеленого корма к основному корму уток обеспечивает повышение яйценоскости на 10-12%.
Использование зеленого корма эйхорнии в овцеводстве и козоводстве позволяет сокращение нагрузки на пастбища (на 40-50%) при выращивании эйхорнии рядом.
При использовании эйхорнии на корм, подсушку ее целесообразно производить в тени, под навесом с целью лучшего сохранения питательных веществ, особенно каротина.
Химический состав растительной массы эйхорнии может несколько меняться в зависимости от среды произрастания и возраста растений.
Проблема кормов может быть частично решена уже в течение года: достаточно внедрить данный способ на конкретном объекте. Зеленой массы, получаемой со своего водоема, может хватать впоследствии для того, чтобы со своих очистных сооружений кормить скот или птицу. К тому же, наконец, исключается накопленный за многие годы риск экологического бедствия.
Экзотический цветок может найти применение и на частных шести сотках «Попробуйте обсадить эйхорнией, выгребную яму на вашем участке, – советует изобретатель Борис Рыженко, – вы увидите, что через пару дней исчезнет неприятный запах, а еще через несколько дней в яме будет чистая вода и готовое удобрение для огорода».
Исследование биомассы эйхорнии после очистки сточных вод
Исследовали растения одно-, двух- и трехмесячного возраста с целью определения их качества в виде кормов травяных по ГОСТ 18691-88. Было установлено содержание сырого протеина от 30 до 40%, сырой клетчатки от 8,3 до 11,4%, что соответствует нормам 1-го класса. Растения при проверке на токсичность показали содержание ниже ПДК, что позволяет сделать вывод о возможности применения растений после сушки и соответствующей обработки в качестве добавки к кормам животным и птицам при разработке рациона их питания.
Таблица 1. Результаты анализов по определению качества эйхорнии.
Показатели качества Результаты анализов
№1 / №2 / №3
Влажность, % 26,0 / 26,9 / 22,0
Сырой протеин, % 33,7 / 33,98 / 29,83
Фосфор, % 1,31 / 1,38 / 1,11
Кальций, % 1,53 / 1,69 / 1,61
Сырая зола, % 20,11/ 23,10 / 20,76
Минеральная примесь, нерастворимая в Н Cl , % 1,07 / 2,57 / 2,20
Каротин, мг/кг 10,41 / 24,60 / 59,06
Сырая клетчатка, % 8,31 / 11,24 / 11,39
Нитраты, мг/кг 89,40 / 82,80 / 79,20
Сырой жир, % 1,73 / 1,70 / 1,47
Исследования проводились на образцах, предварительно высушенных до сухого состояния – результаты анализов даны на сухое вещество.
Возраст растений в образцах №1 – 1 месяц; №2 – 2 месяца; №3 – 3 месяца.
Выводы применение эйхорнии в климатических условиях России
1) Применение эйхорнии в климатических условиях России возможно только в безморозный период при температуре воды от 16 до 30 °С;
2) Морфологические признаки растений эйхорнии различаются в зависимости от степени загрязнения воды, вероятно образуются различные экотипы вида ;
3) Эффективность очистки воды эйхорнией в летне-осенний период значительно выше, чем в весенний период, что можно объяснить более высокой степенью вегетации растения;
4) Оптимальными условиями для успешной вегетации и размножения эйхорнии являются камерные условия (вторичный отстойник) при температуре воды от 20 до 31°С, воздуха от 20 до 36 °С и регулярной подпитки растений через 2 дня активным илом;
5) Наиболее эффективно эйхорния очищает сточную воду от хлоридов, сульфатов, нитратов, азота аммонийного и патогенных микроорганизмов, одновременно значительно (в 5 раз) снижается ХПК и в 2 раза снижается БПК.
6) Эйхорния нейтрализует поглощенные токсичные ингредиенты, ее зеленая масса после очистки содержит ценные питательные вещества и пригодна на корм сельскохозяйственным животным и птице.
7) Экономисты посчитали хозяйственную целесообразность применение эйхорнии в климатических условиях России довольно просто и наглядно. Они сравнили эти затраты с «типовыми», которые бы потребовались понести предприятием, если бы использовало традиционные методы для достижения того же уровня очистки. И их результаты еще более укрепили позиции – традиционные затраты более чем в 10(!) раз превышают суммы затрат при использовании такой биотехнологии.
В природе нет растения, способного конкурировать по биопродуктивности с этим древнейшим представителем высшей водной растительности.
Не случайно, что большинство месторождений нефти и природного газа расположено в экваториальной части Земли или в районах, где в древние времена климатические условия позволяли активно расти эйхорнии в пресных водоемах. Эйхорния, как и другие водные растения и водоросли, явились эффективным субстратом для образования углеводородов в процессе анаэробного брожения. Специалисты даже считают водный гиацинт основным «виновником» образования запасов нефти. Очень уж быстро он размножается, а отмерев, становится своеобразным концентратом углеводородов.
В странах с теплым климатом в Азии и Африки эйхорния, если не контролировать процесс её размножения, становится настоящим бедствием, покрывая поверхность множества водоемов: медленно текущих рек, прудов, озер и даже огромных водохранилищ. Экзотическое растение становится препятствием для навигации, рыбной ловли, ирригации, буквально забивая оросительные каналы. Попадая на рисовые чеки, оно покрывает их сплошным ковром, обрекая крестьян на голод. Борются с эйхорнией в этих регионах с необычайным упорством и жестокостью и совершают огромную ошибку. Эта неуправляемая биомасса может быть использована для получения различных видов биотоплива и бионефти.