Эффективность плавающих очищающих влажных зон, засаженных Iris pseudacorus и Glyceria maxima

Очистка воды с помощью плавающих садов

По всему миру сообщества ищут доступные, малотребовательные по энергии способы очистки загрязнённой воды. В этом исследовании рассматривается один из таких подходов, который выглядит почти как плавающий сад: небольшие плоты, покрытые болотными растениями, которые дрейфуют по поверхности отстойников. Исследователи задали практический вопрос с далеко идущими последствиями для городов и ферм: насколько хорошо эти плавающие растительные острова удаляют избыток питательных веществ и органического загрязнения из очищенных стоков и действительно ли вид растения на них имеет значение?

Почему плавающие острова важны для повседневной воды

Рост потребления воды и ухудшение её качества означают, что многим очистным сооружениям нужна дополнительная «полировка» после стандартных процессов. Когда в сточных водах остаётся слишком много азота и фосфора, эти питательные вещества могут способствовать вредным цветениям водорослей и вызывать гибель рыбы ниже по течению. Плавающие очищающие влажные зоны предлагают основанный на природе вариант: вместо опоры на стальные резервуары и большое энергопотребление они используют корни растений и полезные микробы для поглощения и преобразования загрязнений. Такие системы особенно привлекательны в качестве завершающего, третичного этапа очистки для малых населённых пунктов, ферм и промышленных прудов, поскольку их можно добавить в существующие бассейны без серьёзной перестройки.

Тестирование миниатюрных болот в помещении

Чтобы оценить работоспособность плавающих островов в контролируемых условиях, команда организовала шесть внутренних баков, заполненных уже очищенными муниципальными сточными водами. Две ёмкости не содержали растений и служили контролем. В других стояли плоты из пластиковых труб и кокосовых матов, засаженные одним из двух распространённых болотных видов: жёлтая ирис (Iris pseudacorus) и камышевидная глюкерия (Glyceria maxima). Учёные провели два последовательных эксперимента: фазу длиной 35 дней, пока растения и их корневые зоны ещё развивались, и 21-дневную фазу после того, как корневые системы и микробные плёнки более полно сформировались. На протяжении всего времени они отслеживали ключевые показатели — уровни азота и фосфора, органического углерода, растворённого кислорода, кислотности (pH) и окислительно-восстановительное состояние воды, которые в совокупности показывают, насколько активно биологические процессы очищают воду.

Как плавающие корни изменили воду

Наличие плавающих влажных зон явно изменило происходящее в баках. По сравнению с контролем без растений, засаженные системы показали совсем другие закономерности по кислороду, pH и редокс‑параметрам, что свидетельствует о высокой активности микробных сообществ на корнях. В контрольных баках активно развивались водоросли, повышая содержание кислорода и pH и частично преобразуя азот, но при этом оставляя высокие концентрации нитратов. В отличие от них, баки с растительными плотами имели значительно более низкие уровни нитратов и нитритов и больше признаков полного удаления азота, когда микробы в корневой зоне переводили растворённые формы азота в безвредный азотный газ. Исследование также показало, что системы с плотами могут достигать заметного общего снижения азота уже за пять дней, тогда как в чистых баках на достижение сопоставимого эффекта уходило около трёх недель.

Выбор растения: Iris против Glyceria maxima

Хотя оба вида растений улучшали качество воды, они делали это в разной степени и несколькими несколько отличающимися путями. Баки с Iris pseudacorus в целом были более эффективны в удалении общего азота и фосфатов по сравнению с Glyceria maxima. Системы с ирисом формировали корневую и биоплёночную среду, где соседствовали зоны с кислородом и без него, что идеально подходит для поэтапных преобразований, удаляющих азот и аккумулирующих или высвобождающих фосфор. Статистический анализ предполагал, что удаление фосфатов там было связано со специализированными микробами, способными запасать фосфор внутри клеток, чему способствовал также захват питательных веществ в растительные ткани. Системы с Glyceria maxima всё же удаляли загрязнения, но больше полагались на общее разложение органики в открытой воде и были менее эффективны в снижении уровня фосфора. Во всех засаженных баках затемнение и конкуренция за питательные вещества подавляли водоросли, предотвращая зелёные наслоения, которые появлялись в контрольных ёмкостях.

Что это значит для чище прудов и рек

Для неспециалиста вывод прост: простые плавающие растительные плоты могут заметно улучшить качество уже обработанных сточных вод перед их возвращением в природу. Образуя густые корневые маты и микробные плёнки, эти мини‑болота ускоряют удаление азота и способствуют аккумулированию фосфора, а также препятствуют развитию надоедливых водорослей. Исследование показывает, что при проектировании имеют значение выбор растений и условия развития корневой зоны. В данном опыте Iris pseudacorus обеспечивал более сильное снижение питательных веществ, чем Glyceria maxima. В целом работа подтверждает, что плавающие очищающие влажные зоны являются реалистичным, основанным на природе дополнением для прудов и малых очистных сооружений, помогая сокращать питание водорослей и защищать озёра и реки ниже по течению.

Цитирование: 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

Ключевые слова: плавающие очищающие влажные зоны, полировка сточных вод, удаление питательных веществ, натуральные методы очистки, контроль эвтрофикации