Skuteczność pływających mokradeł oczyszczających obsadzonych Iris pseudacorus i Glyceria maxima

Oczyszczanie wody za pomocą pływających ogrodów

Na całym świecie społeczności poszukują niedrogich, energooszczędnych sposobów oczyszczania zanieczyszczonej wody. Badanie opisuje jedno z takich rozwiązań przypominające pływający ogród: małe tratwy porośnięte roślinami mokradłowymi, unoszące się na powierzchni stawów ze ściekami. Naukowcy zadali praktyczne pytanie o dalekosiężnych konsekwencjach dla miasteczek i gospodarstw: jak skutecznie te pływające wyspy roślinne usuwają nadmiar składników odżywczych i zanieczyszczeń organicznych z oczyszczonych ścieków oraz czy gatunek rośliny na nich ma rzeczywiste znaczenie?

Dlaczego pływające wyspy są ważne dla codziennej gospodarki wodnej

Rosnące zapotrzebowanie na wodę i pogarszająca się jej jakość sprawiają, że wiele oczyszczalni potrzebuje dodatkowego etapu „polerowania” po standardowych procesach. Gdy ścieki wciąż zawierają zbyt dużo azotu i fosforu, te składniki odżywcze mogą zasilać szkodliwe zakwity glonów i powodować śnięcia ryb w dół rzeki. Pływające mokradła sięgają po rozwiązanie oparte na naturze: zamiast opierać się na stalowych zbiornikach i dużym zużyciu energii, wykorzystują korzenie roślin i korzystne mikroby do wychwytywania i transformacji zanieczyszczeń. Systemy te są szczególnie atrakcyjne jako końcowy, czyli trzeci stopień oczyszczania dla małych miejscowości, gospodarstw i stawów przemysłowych, ponieważ można je dodać do istniejących basenów bez dużych przebudów.

Testowanie miniaturowych mokradeł w warunkach laboratoryjnych

Aby sprawdzić efektywność pływających wysp w kontrolowanych warunkach, zespół przygotował sześć zbiorników wewnętrznych wypełnionych uprzednio oczyszczonymi ściekami komunalnymi. Dwa zbiorniki nie miały roślin i pełniły funkcję kontroli. Pozostałe zawierały tratwy zbudowane z rur plastikowych i mat kokosowych, obsadzone jednym z dwóch pospolitych gatunków mokradłowych: kosaćcem żółtym (Iris pseudacorus) i pałką wodną (Glyceria maxima). Naukowcy przeprowadzili dwa eksperymenty pod rząd: 35-dniową fazę, gdy rośliny i ich strefy korzeniowe dopiero się rozwijały, oraz 21-dniową fazę po bardziej pełnym uformowaniu systemów korzeniowych i biofilmów mikrobiologicznych. Przez cały czas monitorowali kluczowe wskaźniki takie jak poziomy azotu i fosforu, węgiel organiczny, rozpuszczony tlen, kwasowość (pH) oraz stan redoks wody, które łącznie pokazują, jak aktywnie procesy biologiczne oczyszczają wodę.

Jak pływające korzenie zmieniły wodę

Obecność pływających mokradeł wyraźnie zmieniła to, co działo się w zbiornikach. W porównaniu do sterylnej wody w kontrolach, systemy obsadzone roślinami wykazały bardzo odmienne wzorce tlenu, pH i redoksu, co sygnalizuje intensywną pracę społeczności mikrobiologicznych na korzeniach. W zbiornikach kontrolnych rozwijały się glony, podwyższając poziom tlenu i pH oraz przekształcając część azotu, ale pozostawiając jednocześnie wysokie stężenia azotanów. Natomiast zbiorniki z tratwami roślinnymi miały znacznie niższe poziomy azotanów i azotynów oraz więcej dowodów na całkowite usuwanie azotu, gdy mikroby w strefie korzeniowej przekształcały rozpuszczony azot w bezpieczny gaz azotowy. Badanie wykazało także, że systemy z tratwami mogą osiągnąć wyraźne ogólne zmniejszenie azotu już w ciągu pięciu dni, podczas gdy w zbiornikach bez roślin potrzeba około trzech tygodni, by uzyskać podobną wydajność.

Wybór roślin: Iris kontra Glyceria

Choć oba gatunki poprawiały jakość wody, robiły to w różnym stopniu i nieco innymi ścieżkami. Zbiorniki obsadzone Iris pseudacorus były na ogół skuteczniejsze w usuwaniu azotu całkowitego i fosforanów niż te z Glyceria maxima. Systemy z irysami sprzyjały środowisku korzeni i biofilmów, w którym obok siebie występowały strefy tlenowe i beztlenowe — idealne dla etapowych przemian usuwających azot oraz magazynowania lub uwalniania fosforu. Analizy statystyczne sugerowały, że usuwanie fosforu w tych układach wiązało się ze specjalizowanymi mikroorganizmami potrafiącymi gromadzić fosfor wewnątrz swoich komórek, co wspierało także pobieranie składników do tkanek roślinnych. Systemy z pałką wodną nadal usuwały zanieczyszczenia, lecz polegały bardziej na ogólnym rozkładzie materii organicznej w otwartej wodzie i były mniej skuteczne w obniżaniu poziomu fosforu. We wszystkich obsadzonych zbiornikach zacienienie i konkurencja o składniki odżywcze hamowały rozwój glonów, zapobiegając zielonym kożuchom, które pojawiły się w zbiornikach kontrolnych.

Co to oznacza dla czystszych stawów i rzek

Dla odbiorcy niebędącego specjalistą wniosek jest prosty: proste tratwy z roślinami pływające po powierzchni mogą wyraźnie poprawić jakość już oczyszczonych ścieków przed ich powrotem do środowiska. Poprzez tworzenie gęstych mat korzeniowych i biofilmów mikrobiologicznych te mini-mokradła przyspieszają usuwanie azotu i pomagają „zablokować” fosfor, jednocześnie ograniczając uciążliwe glony. Badanie pokazuje, że istotne są decyzje projektowe — zwłaszcza wybór gatunku roślin i stopień rozwoju strefy korzeniowej. W tym układzie Iris pseudacorus zapewnił silniejszą redukcję składników odżywczych niż Glyceria maxima. Ogólnie praca wspiera stosowanie pływających mokradeł jako realistycznego, opartego na przyrodzie dodatku do stawów i małych oczyszczalni ścieków, pomagając ograniczyć zanieczyszczenia sprzyjające zakwitom glonów i chronić jeziora i rzeki w dół cieku.

Cytowanie: Kilian, S., Pawęska, K., Bawiec, A. et al. Efficiency of floating treatment wetlands planted with Iris pseudacorus and Glyceria maxima. Sci Rep 16, 9351 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39622-0

Słowa kluczowe: pływające mokradła oczyszczające, polerowanie ścieków, usuwanie składników odżywczych, rozwiązanie oparte na przyrodzie, kontrola eutrofizacji