Предыстория
Цветение водоёмов сине-зелёными водорослями во всём мире признано экологическим бедствием. Основной причиной цветения является антропогенное загрязнение водоёмов.
Пензенское водохранилище цвело ежегодно до 2000 г. Интенсивность цветения достигала катастрофических величин, действительно вызывая трудности с подачей воды в городскую водопроводную сеть. В июле 2000 г. Сурское море покрывал 3-метровый слой зелёной каши. Для очистки водохранилища вынуждены были открыть аварийный спуск плотины.
Как объяснил Николай Богданов, споры сине-зелёных водорослей зимуют на дне (кстати, научное название сине-зелёных водорослей – цианобактерии, поскольку свойства бактерий у них преобладают).
С наступлением тепла, когда вода прогревается примерно до 20°, споры поднимаются и начинают размножаться. Живые сине-зелёные водоросли находятся в толще воды, образуя колонии. Отмершие водоросли поднимаются на поверхность, начинают гнить, делая воду непригодной ни для человека, ни для рыб. 
Сине-зелёные водоросли токсичны, растительноядные рыбы, кроме толстолобика, их не потребляют. Но и толстолобик не может справиться с большими колониями сине-зелёных во время цветения воды.
В 1998 г. губернатор поручил Пензенскому НИИСХ решить проблему с цветением водохранилища. В НИИСХ предложили использовать метод биологической реабилитации водоёма.
Биологическая реабилитация
В естественной структуре фитопланктонного сообщества, кроме сине-зелёных, присутствуют и зелёные водоросли. Ещё в советские времена были проведены исследования, показавшие, что преобладание в водоёме зелёных водорослей решает проблему цветения. Руководящим в составе зелёных водорослей является хлорелла. Она выделяет вещества, способствующие развитию других видов зелёных водорослей.
Методом научного прогнозирования более 30 лет назад был найден сильный штамм хлореллы (Chlorella vulgaris С111), обладающий необходимыми свойствами. К настоящему времени он хорошо изучен. Хлорелла подавляет развитие сине-зелёных водорослей и улучшает потребительские качества и санитарное состояние воды.
«Хлорелла подавляет не только сине-зелёные водоросли, но и практически все болезнетворные бактерии и вирусы, – говорит Николай Богданов. – Предотвращение цветения – только одно звено. Зелёные водоросли очищают водоём от биогенов, очень хорошо используют азот, перерабатывают и фенолы в том числе».
Казалось бы, интенсивно размножаясь, зелёные водоросли тоже должны создать значительную биомассу. «И они её создают, – отвечает Николай Богданов. – Но, в отличие от сине-зелёных, это излюбленный корм для инфузорий, рачков, для рыб. Когда всё в водоёме нормально, он не может цвести зелёными. Если водоём не цветёт, постепенно сине-зелёные уходят, но не на 100%. Есть реки, через которые они могут поступать. Но пока присутствует наша хлорелла, споры сине-зелёных развиваться не будут».
Альголизация
Три года ушло на исследования. «Мы исходили из того, что на водохранилище можно действовать биологическим объектом, присущим этому водоёму. Взяли пробы – хлорелла есть. Мы сравнили её с нашей, потом ввели свой штамм», – рассказывает Николай Богданов.
В 2001 г. на Пензенском водохранилище впервые, по словам Николая Богданова, в России и в мире была проведена альголизация. (Альголизация – введение в водоём одного вида (штамма этого вида) или нескольких видов (штаммов этих видов) водорослей.)
«Цветения самого водохранилища за последние 13 лет не отмечалось, – продолжает Николай Богданов. – Из-за того, что цветут определённые водоёмы выше водохранилища, реки Сура и особенно Нянга, в Сурское море попадают мёртвые водоросли. Но само водохранилище сине-зелёные водоросли не продуцирует».
Работы по альголизации проводились в три этапа, как рассказал Николай Богданов. На первом этапе (2001-2004 гг.) проводили основную альголизацию зимой и дополнительную летом.
Хлорелла не ждёт тепла. Если она заняла водоём, споры сине-зелёных водорослей не развиваются. Если сине-зелёные успели подняться со дна и начать размножаться, то уже они выделяют вещества, которые подавляют зелёные водоросли и хлореллу в том числе.
Поэтому хлореллу вносили в феврале, под лёд, по 20 литров на 50 кв. км (общая площадь зеркала водохранилища – 110 кв. км). И 40 литров хлореллы на 525 млн. куб. м воды оказалось достаточно. Цветения воды в тёплый период не отмечалось. На втором этапе (2005-2008 гг.) альголизация проводилась только зимой.
Заключительная стадия длится с 2009 г. Альголизация не проводится. Цветения воды не отмечалось. Планктонные штаммы хлореллы закрепились в водоёме. В летне-осенний период они составляли 50-70% общего количества фитопланктона.
Как добиться биобаланса
«После того, как произошла структурная перестройка, зелёные водоросли заняли первое место. Справкой из саэнпидемстанции подтверждено, что после альголизации вода стала чище в санитарно-гигиеническом отношении. И из года в год она становится чище», – убеждён Николай Богданов. Его слова подтверждаются показателями качества воды в Пензенском водохранилище, по данным Роспотребнадзора. Если в 2008 г. азот нитратов было 9,5 мг/дм, то в 2012 г. – 4,4 мг/дм.
«Чистый водоём – это природное состояние, – говорит Николай Богданов. – Водохранилище будет чистым при разумном отношении к нему. Есть производители биовещества, и есть потребители. Для того чтобы не накапливались излишки, их надо выносить. Чем? Рыбой. Это последнее звено в гидробиологической цепи. Необходимо постоянно проводить наблюдения: соответствует ли количество рыбы и её видовой состав той продукции, которую производит водохранилище.
Наш институт разработал рекомендацию, по которой водохранилище должно зарыбляться толстолобиком. Поскольку это водоём для питьевого водоснабжения, рыбхозов на нём нет. Поэтому мы приветствуем рыбаков-любителей».
По просьбе «УМ» Николай Богданов прокомментировал фотографии Пензенского водохранилища: «Точно такая же картина и на Рыбинском водохранилище. Эти пни будут ещё лет 30-40 разлагаться и загрязнять водоём. Но если посчитать, сколько сливается загрязняющих веществ, пнями можно пренебречь».
«Другие водохранилища, по сравнению с нашим, находятся в плачевном состоянии», – говорит Николай Богданов.
Однако хлорелла не панацея. Необходимо снижать антропогенную нагрузку на реки. В теплый период в водохранилище поступают мёртвые сине-зелёные водоросли из рек. Как Сурское море с ними справляется? Потихонечку разлагает. Необходимо все очистные сооружения привести в порядок, чтобы в водохранилище поступала чистая вода.
По данным Роспотребнадзора, в Пензенской области в поверхностные водоёмы сбрасываются сточные воды из 62 очистных сооружений канализации, 7% из них проходят только механическую очистку.
В совокупности с неорганизованными сбросами неочищенные стоки поставляют в воду кормовую базу для сине-зелёных водорослей.
В тему
Жара десятого года
Николай Богданов: «По поводу засухи 2010 г. Цветения не было. Было очень жаркое лето. Донные слои водохранилища прогрелись до 29°. Когда прогревается так сильно вода, начинается разложение органических веществ, образуется сероводород, метан. Пузырьки начинают подниматься, увлекая с собой частицы ила. Водоканал не мог с этим справиться.
Запах сероводорода, аммиака – это бактериальная деятельность в анаэробных условиях. Это всё закачивалось водопроводом и подавалось в городскую сеть. Пить нельзя, даже мыться нельзя.
Такое же было на Ижевском водохранилище. В лодке едешь и видишь: пузырьки поднимаются. Донные отложения – естественный процесс. Но жара, когда температура до 29° на дне, бывает в 30-40 лет один раз.
В 2010 г. проблему решили так. Губернатор собирал совещание и сказал, что состояние просто невозможное, 10 дней в городе невозможно использовать воду, и дал задание восстановить нормальную водоподачу.
Мы восстановили в течение одного дня. У горводоканала на Пензенском водохранилище есть водозабор на 3-х уровнях. 32 года отбирали воду с придонного слоя, а в такой ситуации надо было переключиться на средний слой. Анализ после переключения показал, что вода в норме».
