RU2370458C2 - Method of water cyanobacteriae bloom control - Google Patents

Method of water cyanobacteriae bloom control Download PDF

Info

Publication number
RU2370458C2
RU2370458C2 RU2007142954/13A RU2007142954A RU2370458C2 RU 2370458 C2 RU2370458 C2 RU 2370458C2 RU 2007142954/13 A RU2007142954/13 A RU 2007142954/13A RU 2007142954 A RU2007142954 A RU 2007142954A RU 2370458 C2 RU2370458 C2 RU 2370458C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
algolization
temperature
chlorella vulgaris
spring
Prior art date
Application number
RU2007142954/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007142954A (en
Inventor
Виктор Васильевич Мелихов (RU)
Виктор Васильевич Мелихов
Петр Иванович Кузнецов (RU)
Петр Иванович Кузнецов
Мария Васильевна Московец (RU)
Мария Васильевна Московец
Валерий Михайлович Каменев (RU)
Валерий Михайлович Каменев
Тамара Васильевна Каренгина (RU)
Тамара Васильевна Каренгина
Мария Викторовна Мелихова (RU)
Мария Викторовна Мелихова
Сергей Васильевич Смирнов (RU)
Сергей Васильевич Смирнов
Original Assignee
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия РАСХН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия РАСХН filed Critical Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия РАСХН
Priority to RU2007142954/13A priority Critical patent/RU2370458C2/en
Publication of RU2007142954A publication Critical patent/RU2007142954A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370458C2 publication Critical patent/RU2370458C2/en

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Medicines Containing Plant Substances (AREA)
  • Greenhouses (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention concerns biotechnology and can be applied for activation of open water pool and stream self-clarification. Method involves water pool algolisation by suspension of Chlorella vulgaris strain #C-111 of Plant Physiology Institute in winter, spring and summer periods. In winter and spring the suspension undergoes adaptation before algolisation. Algolisation is performed at least for 3 years.
EFFECT: prevented water bloom caused by cyanobacteriae.

Description

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для активизации самоочищения открытых водоемов и водотоков.The invention relates to biotechnology and can be used to enhance the self-cleaning of open water bodies and streams.

Как известно, водоросли играют важную, положительную роль в процессах самоочищения. В процессе фотосинтеза они продуцируют кислород, который способствует повышению уровня кислородного насыщения воды и минерализации органических веществ. Для процессов метаболизма, связанных с новообразованием органических веществ, водоросли поглощают из воды разнообразные биогенные элементы и растворимые органические вещества, что также способствует процессам самоочищения. Однако положительная функция водорослей в процессах самоочищения в значительной мере зависит от их концентрации и осуществления активной жизнедеятельности. При размножении одного из видов водорослей до высоких концентраций положительная роль их, как первичного продуцирующего звена, сменяется отрицательной и они из фактора самоочищения превращаются в фактор самозагрязнения или биологического загрязнения, а также упрощают экосистему и делают ее менее устойчивой к воздействию экстремальных факторов (Кузьменко М.И. Роль органического питания в продуктивности водорослей. - Гидробиол. журн., 1970, 6, №1, с.109-124).As you know, algae play an important, positive role in self-cleaning processes. In the process of photosynthesis, they produce oxygen, which helps to increase the level of oxygen saturation of water and the mineralization of organic substances. For metabolic processes associated with the formation of organic substances, algae absorb various nutrients and soluble organic substances from water, which also contributes to self-purification processes. However, the positive function of algae in the processes of self-purification largely depends on their concentration and the implementation of active life. When one of the algae species is propagated to high concentrations, their positive role as the primary producing element is replaced by a negative one and they turn from a self-cleaning factor into a factor of self-pollution or biological pollution, and also simplify the ecosystem and make it less resistant to extreme factors (Kuzmenko M. I. The role of organic nutrition in the productivity of algae. - Gidrobiol. Zh., 1970, 6, No. 1, pp. 109-124).

При повышении концентрации биомассы водорослей до 100 мг/л сухого вещества и более резко падает кислородная продуктивность клеток, усиливаются процессы разложения, идущие с поглощением кислорода. В среде накапливаются органические вещества и продукты их распада. В результате избыточного развития водорослей и последующего их отмирания возникает вторичное биологическое загрязнение водоемов и существенное ухудшение качества воды (увеличивается БПК5 воды, растут бихроматная окисляемость и количество взвешенных частиц, повышается цветность и снижается прозрачность, накапливаются вредные вещества).With an increase in the concentration of algae biomass to 100 mg / l dry matter and more dramatically decreases the oxygen productivity of cells, the decomposition processes that occur with the absorption of oxygen are enhanced. Organic matter and its decomposition products accumulate in the medium. As a result of the excessive development of algae and their subsequent death, secondary biological pollution of water bodies and a significant deterioration in water quality occur (water BOD 5 increases, bichromate oxidizability and the number of suspended particles increase, color increases and transparency decreases, harmful substances accumulate).

В воде появляются фенолы в концентрации, превышающей допустимую санитарную норму до 200 раз. При брожении из органического вещества синезеленых водорослей в скоплениях образуются ацетон, спирты, органические кислоты. Содержание кислорода в воде при распаде масс синезеленых водорослей падает до нуля, особенно в местах нагона, повышается БПК5, в результате чего возникают локальные заморы рыб, в первую очередь молоди.Phenols appear in water in concentrations exceeding the permissible sanitary norm up to 200 times. During fermentation from the organic matter of blue-green algae, acetone, alcohols, and organic acids are formed in clusters. The oxygen content in the water during the decay of the masses of blue-green algae drops to zero, especially in places of surge, increases BOD 5 , resulting in local fish kills, especially juveniles.

Опасность избыточного «цветения» усугубляется еще и тем, что в процессе жизнедеятельности синезеленые водоросли подщелачивают среду и создают благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры и возбудителей кишечных заболеваний, в том числе и холерного вибриона. Кроме того, в период «цветения» водоросли активнее поглощают коротковолновую часть видимого света, разогреваются и являются источниками ИК-излучения, что может существенно влиять на термический режим водоема.The danger of excessive "flowering" is further aggravated by the fact that, during the course of life, blue-green algae alkalize the environment and create favorable conditions for the development of pathogenic microflora and pathogens of intestinal diseases, including cholera vibrio. In addition, during the “bloom” period, algae more actively absorb the short-wave part of visible light, heat up and are sources of infrared radiation, which can significantly affect the thermal regime of the reservoir.

Известен способ борьбы с «цветением» водоемов синезелеными водорослями, предусматривающий зарыбление водоемов растительноядными рыбами и альголизацию в зимний период суспензией штамма Chlorella vulgaris BIN (RU 2263141, C12N 1/12, опубл. 10.02.2005).A known method of dealing with the "flowering" of reservoirs with blue-green algae, providing for the stocking of reservoirs with herbivorous fish and algolization in winter with a suspension of the strain Chlorella vulgaris BIN (RU 2263141, C12N 1/12, publ. 02/10/2005).

Способ был осуществлен в Пензенском водохранилище (приплотинный участок), с площадью мелководий - 20-25%, средняя глубина - 5,1 м, максимальная глубина -15 м. «Цветение» воды в летний период вызывает синезеленая водоросль Merismopedia tenuissima, которая предпочитает прибрежную зону и не продуцирует токсины.The method was carried out in the Penza reservoir (dam section), with an area of shallow water - 20-25%, average depth - 5.1 m, maximum depth -15 m. “Blooming” of water in summer is caused by the blue-green alga Merismopedia tenuissima, which prefers coastal zone and does not produce toxins.

Кислородный режим Пензенского водохранилища в период исследований находился на относительно стабильном уровне по всем участкам водохранилища.The oxygen regime of the Penza reservoir during the research period was at a relatively stable level in all parts of the reservoir.

Известный способ предусматривает зарыбление водоема растительноядными рыбами - белым и пестрым толстолобиками для повышения эффекта альголизации.The known method involves the stocking of a reservoir of herbivorous fish - white and motley silver carp to increase the effect of algolization.

Однако известно, что белый и пестрый толстолобики используют в пищу различные виды водорослей, но в первую очередь предпочитают представителей протококковых и диатомовых. Однако и синезеленые водоросли могут составлять значительную часть его пищевого комка, несмотря на то, что их усвоение практически не происходит (Боруцкий Е.Б. Материалы о питании амурского толстолобика. Труды Амур. ихтиол. экспедиции, 1949 г., т.1. М., 1950, стр.287-303. Боруцкий Е.Б. Питание белого и пестрого толстолобиков в естественных водоемах и прудах СССР. - В кн.: трофология водных животных. М., 1973, стр.299-322).However, it is known that white and motley silver carp use various types of algae for food, but they primarily prefer representatives of protococcal and diatoms. However, blue-green algae can make up a significant part of its food lump, despite the fact that their assimilation practically does not occur (Borutsky, EB Materials on the nutrition of the Amur silver carp. Works of the Amur. Ichthyol. Expedition, 1949, v. 1. M ., 1950, pp. 287-303. Borutsky EB Food white and colorful silver carp in natural ponds and ponds of the USSR. - In the book: trophology of aquatic animals. M., 1973, pp. 199-322).

Более того, через кишечник белого толстолобика клетки основного возбудителя «цветения» воды Microcystis aeruginosa (именно этот вид водоросли доминирует над остальными при «цветении» воды в волжских водоемах) в значительной массе проходят без повреждений и живыми, способными к прорастанию.Moreover, through the intestines of the white silver carp, the cells of the main causative agent of the “bloom” of Microcystis aeruginosa water (this particular type of algae dominates the others during the “bloom” of water in the Volga reservoirs) passes through a large mass without damage and are alive, capable of germination.

При этом происходит дробление колоний Microcystis уже в первом отделе кишечника на отдельные части, клетки последних уплотняются и принимают форму шара. Изменение характера упаковок клеток в колонии и образование шарообразных форм можно рассматривать, как приспособление к сохранению жизнеспособности в экстремальных условиях. Такая форма уменьшает контакт с кислым пищеварительным соком кишечного тракта рыбы. В среднем отделе кишечника плотность упаковки клеток еще больше увеличивается, происходит их агрегатирование. В заднем отделе кишечника количество шарообразных агрегатов уменьшается в результате их распада на отдельные живые клетки, которые секретируются наружу. Прошедшие через кишечник клетки водорослей способны к размножению и через 3-6 дней их пребывания воде из них образуются молодые интенсивно растущие колонии (Сиренко Л.А., Гавриленко М.Я. «Цветение» воды и евтрофирование. Киев: Наукова Думка, 1978, стр.60-62, 96-97).In this case, the Microcystis colonies are crushed already in the first part of the intestine into separate parts, the cells of the latter are compacted and take the form of a ball. Changing the nature of cell packings in the colony and the formation of spherical shapes can be considered as an adaptation to maintaining viability in extreme conditions. This form reduces contact with the acidic digestive juice of the intestinal tract of fish. In the middle part of the intestine, the packing density of cells increases even more, and their aggregation occurs. In the posterior intestine, the number of spherical aggregates decreases as a result of their decay into individual living cells that are secreted outward. Algae cells that have passed through the intestines are capable of reproduction and after 3-6 days of their stay in water, young intensively growing colonies form from them (Sirenko L.A., Gavrilenko M.Ya. “Flowering” of water and eutrophication. Kiev: Naukova Dumka, 1978 p. 60-62, 96-97).

Таким образом, количество зимующих в верхних слоях ила спор синезеленых водорослей может значительно возрасти.Thus, the number of spores of blue-green algae wintering in the upper layers of silt can significantly increase.

К тому же необходимо отметить, что температура воды - важнейший фактор сезонных циклов фитопланктона. Температурный оптимум разных видов водорослей не совпадает, чем и определяется смена видового состава по сезонам. Общая схема годового цикла фитопланктона в водоемах умеренных широт имеет следующий вид. Зимой подо льдом (особенно когда лед покрыт снегом) фитопланктон почти отсутствует в связи с недостатком солнечной радиации. Вегетационный цикл фитопланктона начинается в марте-апреле, когда солнечной радиации достаточно для фотосинтеза водорослей даже подо льдом. В этот период начинают свое развитие мелкие жгутиковые и холодноводные виды диатомовых водорослей, затем умеренно тепловодные диатомовые, зеленые и синезеленые. В летний период наблюдается максимум продуктивности синезеленых и зеленых водорослей. Диатомовые летом, как правило, занимают подчиненное положение и представлены тепловодными видами. Осенью с понижением температуры воды до (+10)-(+12)°С и ниже снова наблюдается подъем продуктивности холодноводных видов диатомовых (Жизнь растений, том 3 водоросли. Лишайники под редакцией М.М.Голлербаха. М.: Просвещение, 1977, стр.7-100).In addition, it should be noted that water temperature is the most important factor in the seasonal cycles of phytoplankton. The temperature optimum of different types of algae does not coincide, which determines the change in the species composition by season. The general scheme of the annual cycle of phytoplankton in ponds of temperate latitudes has the following form. In winter, under ice (especially when ice is covered with snow), phytoplankton is almost absent due to lack of solar radiation. The vegetation cycle of phytoplankton begins in March-April, when solar radiation is sufficient for photosynthesis of algae, even under ice. In this period, small flagellate and cold-water species of diatoms begin to develop, then moderately warm diatoms, green and blue-green. In summer, there is a maximum productivity of blue-green and green algae. Diatoms in the summer, as a rule, occupy a subordinate position and are represented by warm-water species. In autumn, with a decrease in water temperature to (+10) - (+ 12) ° С and lower, the productivity of cold-water species of diatoms again increases (Plant Life, vol. 3 algae. Lichens, edited by M.M. Gollerbakh. M.: Education, 1977, pg. 7-100).

Известный способ предусматривает использование в качестве альголизанта суспензию штамма Chlorella vulgaris BIN. Этот штамм зеленой водоросли имеет широкий температурный интервал и проявляет ярко выраженные антагонистические свойства к альгофлоре. А это значит, что совпадение температурных оптимумов диатомовых водорослей и Chlorella vulgaris BEST может вызвать угнетение первых и даже выпадение из биоценоза отдельных видов диатомовых. Кроме того, может нарушиться соотношение биомассы планктонных и бентосных форм диатомовых водорослей.The known method involves the use as an algolysant suspension of a strain of Chlorella vulgaris BIN. This strain of green algae has a wide temperature range and exhibits pronounced antagonistic properties to algoflora. This means that the coincidence of the temperature optimums of diatoms and Chlorella vulgaris BEST can cause inhibition of the former and even loss of certain diatoms from the biocenosis. In addition, the ratio of the biomass of planktonic and benthic forms of diatoms may be disturbed.

Диатомовые водоросли занимают совершенно исключительное по своему значению место в общем круговороте веществ в природе. Являясь мощным и неиссякаемым источником органического вещества, они служат постоянной кормовой базой и первоначальным звеном в пищевых цепочках многих организмов. Отмирая, они дают массу детрита и растворимых органических веществ, идущих на питание бактерий и простейших. Сами по себе они являются прекрасной пищей для многих беспозвоночных животных и рыб. Установлена прямая зависимость между количеством и распределением фито- и зоопланктона, фито- и зообентоса и рыбопродуктивностью.Diatoms occupy an absolutely exceptional place in the general circulation of substances in nature. Being a powerful and inexhaustible source of organic matter, they serve as a constant feed base and the initial link in the food chains of many organisms. When they die, they give a mass of detritus and soluble organic substances that go to the nutrition of bacteria and protozoa. By themselves, they are excellent food for many invertebrate animals and fish. A direct relationship has been established between the quantity and distribution of phyto- and zooplankton, phyto- and zoobenthos, and fish productivity.

Доминирующее положение в «цветении» воды водохранилищ волжского каскада занимают Microcystis aeruginosa, Anabaena и Aphanizomenon flos-aguae. Эти виды водорослей вызывают «цветение» практически во всех климатических зонах, продуцируют токсины.Microcystis aeruginosa, Anabaena, and Aphanizomenon flos-aguae occupy a dominant position in the "bloom" of water in the reservoirs of the Volga cascade. These types of algae cause "bloom" in almost all climatic zones, produce toxins.

Технический результат - предотвращение «цветения» воды синезелеными водорослями.The technical result is the prevention of "flowering" of water by blue-green algae.

Технический результат достигается тем, что в известном способе, предусматривающем альголизацию водоемов в зимний период - феврале суспензией зеленой водоросли Chlorella vulgaris, согласно изобретению альголизацию водоемов дополнительно проводят в весенний и летний периоды года, в качестве альголизанта используют суспензию штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111 с коэффициентом пропускания 1,4-6 в количестве 15-25 л на 1 млн м3 воды, а в заливах, балках и местах ветровых нагонов из расчета 15-25 л/га, перед альголизацией в зимний и весенний периоды проводят адаптацию альголизанта.The technical result is achieved by the fact that in the known method, which provides for the algolization of reservoirs in winter - February with a suspension of green algae Chlorella vulgaris, according to the invention, the algolization of reservoirs is additionally carried out in the spring and summer periods of the year, suspension of the strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111 is used as an algolizing agent. with a transmittance of 1.4-6 in the amount of 15-25 l per 1 million m 3 of water, and in bays, beams and places of wind surges at the rate of 15-25 l / ha, adaptation is carried out before algolization in winter and spring algolysant.

В весенний период альголизацию водоемов проводят дважды в первую фазу весны: марте-апреле, при ледоставе - после вскрытия льда и при прогреве верхнего слоя воды до (+10)-(+12)°С, во вторую фазу: при достижении средней по глубине температуры воды в водоеме (+5)-(+10)°С, в летний период - ежемесячно, а в заливах, балках и местах ветровых нагонов в летний период не менее 2-х раз в месяц.In the spring, the algolization of water bodies is carried out twice in the first phase of spring: March-April, during ice-freeing - after breaking the ice and when the upper layer of water is warmed up to (+10) - (+ 12) ° С, in the second phase: when the average depth is reached water temperature in the reservoir (+5) - (+ 10) ° С, in the summer months - monthly, and in bays, gullies and places of wind surges in the summer period at least 2 times a month.

Адаптацию альголизанта проводят путем его охлаждения от температуры культивирования до температуры воды в водоеме на момент альголизации из расчета 3-5°С в сутки и выдержки при этой температуре в течение 1,5-2 суток.Adaptation of the algolizant is carried out by cooling it from the temperature of cultivation to the temperature of the water in the pond at the time of algolization at the rate of 3-5 ° C per day and holding at this temperature for 1.5-2 days.

Альголизацию проводят в течение не менее 3-х лет по той же схеме.Algolization is carried out for at least 3 years according to the same scheme.

В предлагаемом способе для получения альголизанта используют штамм одноклеточной зеленой водоросли Chlorella vulgaris ИФР № C-111 (Su 1751981, C12N 1/12, опубл. 10.02.1997). Штамм выделен из образцов воды Нурекского водохранилища методом накопительных культур. Молодые клетки слабоэллипсоидные, размером от 0,5 до 2,0 мкм. Взрослые шаровидные диаметром 6-9 мкм, на дно не осаждаются. Оптимальная температура культивирования (+26)-(+36)°С.In the proposed method to obtain an algolysant, a strain of unicellular green alga Chlorella vulgaris IGF No. C-111 (Su 1751981, C12N 1/12, publ. 02.10.1997) is used. The strain was isolated from water samples of the Nurek reservoir by the method of accumulative cultures. Young cells are weakly ellipsoid, ranging in size from 0.5 to 2.0 microns. Adult spherical with a diameter of 6-9 microns, do not settle to the bottom. The optimum cultivation temperature is (+26) - (+ 36) ° С.

Цикл развития штамма следующий: в светлый период суток идет активный процесс фотосинтеза, в результате чего клетки интенсивно набирают биомассу. Размеры клеток с 6 до 21 ч увеличиваются с 3 до 9 мкм. Начиная с 22 до 4 часов, они активно делятся. К 5 часам молодые клетки готовы к фотосинтезу. Цикл развития стойкий, нарушить его можно путем искусственного изменения светового режима.The development cycle of the strain is as follows: during the daytime, an active process of photosynthesis takes place, as a result of which the cells intensively gain biomass. Cell sizes from 6 to 21 hours increase from 3 to 9 microns. Starting from 22 to 4 hours, they are actively divided. By 5 hours, young cells are ready for photosynthesis. The development cycle is persistent, it can be violated by artificially changing the light regime.

Доминирующее положение при «цветении» воды в волжских водохранилищах занимает синезеленая водоросль Microcystis aeruginosa, которая относится к классу Chroococceae, порядку Chroococcales, подпорядку Stereometreae, семейству Microcystidaceae Elenk, роду Microcystis. Для порядка Chroococcales характерны одноклеточные и колониальные или только колониальные водоросли, с толстой, слизистой, бесструктурной студенистой массой. Колонии свободные, шаровидные, эллипсоидные или бесформенные. Клетки шаровидные, с газовыми вакуулями, 3-7 мкм в диаметре, густо расположенные в колонии. Размножение - чаще всего происходит делением клеток, реже - образованием нанноцитов.The dominant position in the “flowering” of water in the Volga reservoirs is occupied by the blue-green alga Microcystis aeruginosa, which belongs to the class Chroococceae, order Chroococcales, order Stereometreae, family Microcystidaceae Elenk, genus Microcystis. The order Chroococcales is characterized by unicellular and colonial or only colonial algae, with a thick, mucous, structureless gelatinous mass. Colonies are free, spherical, ellipsoidal or shapeless. Spherical cells with gas vacuums, 3-7 microns in diameter, densely located in the colony. Reproduction - most often occurs by cell division, less often - the formation of nannocytes.

Оптимальная температура для роста и развития 30-34°С.The optimum temperature for growth and development is 30-34 ° C.

Таким образом температурный оптимум для штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111 и Microcystis aeruginosa находится на одном уровне.Thus, the temperature optimum for strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111 and Microcystis aeruginosa is at the same level.

В клетках Chlorella vulgaris обоих штаммов (используемого в прототипе и в предлагаемом решении) присутствуют клеточные структуры - лизосомы, содержащие ферменты из числа гидролаз, способных расщеплять важнейшие классы химических соединений, включая белки, углеводы, нуклеиновые кислоты.In the cells of Chlorella vulgaris of both strains (used in the prototype and in the proposed solution), there are cell structures - lysosomes containing enzymes from the number of hydrolases that can cleave the most important classes of chemical compounds, including proteins, carbohydrates, nucleic acids.

Основой оболочки диатомовых и синезеленых водорослей является белково-углеводный комплекс, который растворяется под действием гидролитических ферментов Chlorella vulgaris.The basis of the shell of diatoms and blue-green algae is a protein-carbohydrate complex, which dissolves under the action of hydrolytic enzymes Chlorella vulgaris.

Однако активное выделение ферментов у разных штаммов Chlorella vulgaris приходится на различные температуры: 20°С у BIN и 26-30°C у ИФР № C-111. Поэтому в прототипе может иметь место лизис клеток диатомовых водорослей, а в предлагаемом способе - синезеленых, в частности Microcystis aeruginosa.However, the active isolation of enzymes in different strains of Chlorella vulgaris occurs at different temperatures: 20 ° C in BIN and 26-30 ° C in IGF No. C-111. Therefore, in the prototype, there may be lysis of diatom cells, and in the proposed method, blue-green, in particular Microcystis aeruginosa.

Проведение адаптации альголизанта к условиям среды водоема обусловлено следующим.The adaptation of the algolizant to the environmental conditions of the reservoir is due to the following.

Температура культивирования штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111 (+26)-(+36)°С. Температура воды в водоеме на момент альголизации в зимний период, под лед находится в пределах (+0,5)-(+1,5)°С. Внесение суспензии, содержащей клетки в вегетативном состоянии, т.е. способных к активному размножению, в воду вызывает сильнейший стресс, в результате которого в живом организме происходят биохимические изменения, направленные на преодоление фактора, вызывающего стресс. Прежде всего резко возрастает активность окислительных ферментов, изменяется энергетический обмен клетки.The cultivation temperature of the strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111 (+26) - (+ 36) ° C. The temperature of the water in the pond at the time of algolization in the winter, under the ice is in the range (+0.5) - (+ 1.5) ° С. The introduction of a suspension containing cells in a vegetative state, i.e. capable of active reproduction, the water causes severe stress, as a result of which biochemical changes occur in a living organism, aimed at overcoming the factor causing stress. First of all, the activity of oxidative enzymes sharply increases, the energy metabolism of the cell changes.

С помощью электронного микроскопа установлено, что молодые клетки штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111, размер которых составляет 0,5-2,0 мкм, при резком изменении температуры сжимаются. Клеточная оболочка, не приспособленная к низким температурам, становится жесткой, закрываются поры, связывающие клетку с внешним миром. Чем выше интенсивность и длительность воздействия, тем больше выраженность этих изменений вплоть до гибели клетки. Взрослые клетки, размер которых 6-9 мкм, помещенные через 30 суток в условия медленного подъема температуры до +26°С, частично восстанавливают способность к размножению.Using an electron microscope, it was found that young cells of the strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111, whose size is 0.5-2.0 μm, are compressed with a sharp change in temperature. The cell membrane, not adapted to low temperatures, becomes rigid, the pores that connect the cell with the outside world are closed. The higher the intensity and duration of exposure, the greater the severity of these changes until the death of the cell. Adult cells, the size of which is 6-9 microns, placed after 30 days in conditions of a slow rise in temperature to + 26 ° C, partially restore the ability to reproduce.

Изучением клеток штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111 установлено, что клетки в вегетативном состоянии (только что полученные при культивировании) имеют первичную оболочку. В процессе медленного охлаждения суспензии происходит естественный переход клеток в состояние покоя с образованием вторичной оболочки, плотность которой значительно выше плотности первичной оболочки. Это придает клетке прочность. Причем примерно в течение 1,5-2 суток после достижения необходимой температуры продолжается уплотнение оболочки.Studying the cells of the strain of Chlorella vulgaris IGF No. C-111 found that the cells in the vegetative state (just obtained during cultivation) have a primary membrane. In the process of slow cooling of the suspension, the cells naturally transition to a state of rest with the formation of a secondary membrane, the density of which is much higher than the density of the primary membrane. This gives the cell strength. Moreover, for about 1.5-2 days after reaching the required temperature, the compaction of the shell continues.

Медленный подъем температуры воды, содержащей суспензию штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111, из расчета 3-5°С в сутки до температуры +26°С позволил установить, что вторичная оболочка растягивается, становится эластичной, как будто растворяется. Клетка постепенно переходит в вегетативное состояние с высокой активностью к размножению.A slow rise in the temperature of water containing a suspension of strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111, at a rate of 3-5 ° C per day to a temperature of + 26 ° C, made it possible to establish that the secondary shell stretches, becomes elastic, as if dissolved. The cell gradually goes into a vegetative state with high activity for reproduction.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Из водоема, предназначенного для альголизации Chlorella vulgaris, отбирают 250-300 л воды и на ней культивировали штамм Chlorella vulgaris ИФР № C-111.From a reservoir intended for algolization of Chlorella vulgaris, 250-300 l of water are taken and the strain of Chlorella vulgaris IGF No. C-111 was cultivated on it.

Для культивирования штамма готовят питательную среду следующего состава:For the cultivation of the strain, a nutrient medium of the following composition is prepared:

аммиачная селитраammonium nitrate 1 кг1 kg суперфосфат, 10% растворsuperphosphate, 10% solution 1 л1 liter хлористое железо, 1% растворferric chloride, 1% solution 150 мл150 ml азотнокислый кобальтcobalt nitrate 1 г1 g сернокислая медьcopper sulfate 1 г1 g бактериальная суспензияbacterial suspension 40 л40 l

Культивирование проводили до достижения коэффициента пропускания 1,4-6%, который определяли на спектроколориметре «Spekol».Cultivation was carried out until a transmittance of 1.4-6% was achieved, which was determined on a Spekol spectrocolorimeter.

Исследования эффективности способа проводили на Береславском водохранилище.Studies of the effectiveness of the method were carried out on the Bereslavsky reservoir.

Основные параметры морфометрии водохранилища:The main parameters of the morphometry of the reservoir:

Площадь зеркала, тыс.гаMirror area, thousand ha 1,521,52 Объем воды, млн. м3 The volume of water, million m 3 52,552,5 Максимальная глубина, мMaximum depth, m 8,48.4 Средняя глубина, мAverage depth, m 3,53,5 Наибольшая ширина, кмThe greatest width, km 2,92.9 Длина, кмLength, km 9,09.0

Климат района водохранилища резко континентальный: лето жаркое, недостаточно увлажненное, зима холодная, малоснежная. Преобладают сильные восточные и юго-восточные ветра и суховеи.The climate of the reservoir area is sharply continental: summers are hot, not sufficiently humid, winters are cold, with little snow. Strong east and south-east winds and dry winds prevail.

Основная масса воды поступает в водохранилище за счет искусственной ее подачи из Цимлянского водохранилища насосными станциями. Сначала заполняется цимлянской водой Карповское водохранилище, затем перекачивается вода в Береславское, затем в Варваровское. В период работы шлюзов вода частично из Варваровского водохранилища попадает в р. Волгу, другая часть (около 80-85% от ее расхода) через Береславское и Варваровское водохранилища опять возвращается в Цимлянское водохранилище. С весны до осени, в период навигации, «зимняя» вода водохранилищ сменяется цимлянской водой.The bulk of the water enters the reservoir due to its artificial supply from the Tsimlyansk reservoir by pumping stations. First, the Karpovskoye reservoir is filled with Tsimlyanskaya water, then water is pumped to Bereslavskoye, then to Varvarovskoye. During the operation of locks, water partially from the Varvarovsky reservoir falls into the river. The Volga, the other part (about 80-85% of its discharge) through the Bereslavskoe and Varvarovskoe reservoirs again returns to the Tsimlyansk reservoir. From spring to autumn, during the navigation period, the “winter” water of the reservoirs is replaced by Tsimlyanskaya water.

В период «цветения» воды в Береславском водохранилище содержание синезеленых водорослей в составе фитопланктоценоза составляло 62-70%. На долю Aphanizomenon, Anabaena и Microcystis приходилось до 80%.During the “bloom” of water in the Bereslavsky reservoir, the content of blue-green algae in the phytoplanktocenosis was 62-70%. Aphanizomenon, Anabaena and Microcystis accounted for up to 80%.

Альголизацию Береславского водохранилища осуществляли в 2005 г. в определенных точках согласно предлагаемому способу.Algolization of the Bereslavsky reservoir was carried out in 2005 at certain points according to the proposed method.

Дважды в месяц отбирали пробы воды в различных точках водохранилища. Анализ общей численности и биомассы планктонных водорослей проводили на мембранных фильтрах «Сынпор» №5 с диаметром пор 0,6 мкм методом осаждения. Одновременно собирали материал по фитопланктону для определения видового состава.Twice a month, water samples were taken at various points in the reservoir. The analysis of the total abundance and biomass of planktonic algae was carried out on a Synpor membrane filter No. 5 with a pore diameter of 0.6 μm by the deposition method. At the same time, phytoplankton material was collected to determine the species composition.

Ежемесячно в пробах воды определяли наличие Chlorella vulgaris. Для идентификации штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111 одну пробу воды выращивали на элективной питательной среде (N - 64 мг/л; Р - 8 мг/л; Fe - 0,1 мг/л; Co - 0,001 мг/л и Cu - 0,001 мг/л), другую - без добавления питательной среды. Эксперимент проводили при оптимальной температуре (30°С) и освещении (лампа ДРИ-250) в течение 10-12 дней. По истечении указанного срока испытуемые образцы микроскопировали для определения видового состав фитопланктона.The presence of Chlorella vulgaris was determined monthly in water samples. To identify the strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111, one water sample was grown on an selective nutrient medium (N - 64 mg / L; P - 8 mg / L; Fe - 0.1 mg / L; Co - 0.001 mg / L and Cu - 0.001 mg / l), the other without adding a nutrient medium. The experiment was carried out at the optimum temperature (30 ° C) and lighting (DRI-250 lamp) for 10-12 days. After the specified period, the test samples were microscopic to determine the species composition of phytoplankton.

В результате исследований установлено снижение интенсивности размножения синезеленых водорослей. В августе 2005 г. доля последних составила 30% в составе фитопланктоценоза. Причем доминировали такие представители синезеленых водорослей как Gomphosphaeria lacustris Chod и Merismopedia tenuissima Lemm. Доля Aphanizomenon, Anabaena и Microcystis в составе синезеленых водорослей составила 12,7%.As a result of studies, a decrease in the intensity of reproduction of blue-green algae was found. In August 2005, the share of the latter amounted to 30% in the composition of phytoplanktocenosis. Moreover, such representatives of blue-green algae as Gomphosphaeria lacustris Chod and Merismopedia tenuissima Lemm dominated. The share of Aphanizomenon, Anabaena and Microcystis in the composition of blue-green algae was 12.7%.

При этом в июне, июле по биомассе доминировали диатомовые водоросли, до 45%, а в августе - зеленые водоросли, до 35%.At the same time, in June and July, biomass was dominated by diatoms, up to 45%, and in August, green algae, up to 35%.

Участие штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111 в численном составе зеленых водорослей в максимуме отмечено в августе - 3,3% от биомассы.The participation of strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111 in the numerical composition of green algae was maximized in August - 3.3% of the biomass.

Повторно альголизацию проводили в 2006 году. В августе 2006 года доля синезеленых водорослей составила 14% в составе фитопланктона. Доминировали представители Gomphosphaeria lacustris Chod.Repeated algolization was carried out in 2006. In August 2006, the share of blue-green algae was 14% in the composition of phytoplankton. Representatives of Gomphosphaeria lacustris Chod dominated.

Доля токсичных водорослей Aphanizomenon, Anabaena и Microcystis в составе синезеленых водорослей составила 6,1%.The proportion of toxic algae Aphanizomenon, Anabaena and Microcystis in the composition of blue-green algae was 6.1%.

При этом в июне, июле по биомассе доминировали диатомовые водоросли 45-46%, а в августе - зеленые водоросли до 37%.At the same time, in June and July, diatoms of 45-46% dominated in biomass, and in August, green algae dominated to 37%.

Участие штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111 в численном составе зеленых водорослей в максимуме отмечено в августе - 3,9% от биомассы.The participation of strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111 in the numerical composition of green algae was maximized in August - 3.9% of the biomass.

Claims (1)

Способ борьбы с «цветением» воды синезелеными водорослями, предусматривающий альголизацию водоемов в зимний период - феврале суспензией зеленой водоросли Chlorella vulgaris, отличающийся тем, что альголизацию водоемов дополнительно проводят в весенний период - дважды в первую фазу весны: марте-апреле при ледоставе - после вскрытия льда и при прогреве верхнего слоя (0-0,3 м) воды до 10-12°С, во вторую фазу: при достижении средней по глубине температуры воды в водоеме 5-10°С, и в летний период - ежемесячно, а в заливах, балках и местах ветровых нагонов в летний период не менее 2-х раз в месяц, в качестве альголизанта используют суспензию штамма Chlorella vulgaris ИФР № C-111 с коэффициентом пропускания 1,4-6 в количестве 15-25 л на 1 млн м3 воды, а в заливах, балках и местах ветровых нагонов из расчета 15-25 л/га, перед альголизацией в зимний и весенний периоды проводят адаптацию альголизанта путем его охлаждения от температуры культивирования до температуры воды в водоеме на момент альголизации из расчета 3-5°С в сутки и выдержки при этой температуре в течение 1,5-2 суток, причем альголизацию проводят в течение не менее 3-х лет по той же схеме. A method of controlling the “bloom” of water by blue-green algae, which provides for the algolization of water bodies in winter - February with a suspension of green algae Chlorella vulgaris, characterized in that the algolization of water bodies is additionally carried out in the spring period - twice in the first phase of spring: March-April during freezing - after opening ice and when the upper layer (0-0.3 m) of water is heated to 10-12 ° C, in the second phase: when the average water temperature in the pond reaches a depth of 5-10 ° C, and in the summer - monthly, and in bays, beams and places of wind surges in summer the first period at least 2 times a month, as an algolysant use a suspension of strain Chlorella vulgaris IGF No. C-111 with a transmittance of 1.4-6 in the amount of 15-25 l per 1 million m 3 of water, and in bays, beams and in places of wind surges at the rate of 15-25 l / ha, before algolization in the winter and spring periods, the algolizant is adapted by cooling it from the cultivation temperature to the temperature of the water in the reservoir at the time of algolization at the rate of 3-5 ° C per day and holding at that temperature for 1.5-2 days, and algolization is carried out for at least ie 3 years in the same way.
RU2007142954/13A 2007-11-20 2007-11-20 Method of water cyanobacteriae bloom control RU2370458C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007142954/13A RU2370458C2 (en) 2007-11-20 2007-11-20 Method of water cyanobacteriae bloom control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007142954/13A RU2370458C2 (en) 2007-11-20 2007-11-20 Method of water cyanobacteriae bloom control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007142954A RU2007142954A (en) 2009-05-27
RU2370458C2 true RU2370458C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=41022850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007142954/13A RU2370458C2 (en) 2007-11-20 2007-11-20 Method of water cyanobacteriae bloom control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370458C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497944C2 (en) * 2011-10-27 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет" ("МАМИ") Method of cultivation of microalgae for biofuel purpose
WO2014120045A2 (en) 2013-02-01 2014-08-07 Kunitsin Mikhail Vladislavovich Method and product (options) of processing chlorella planktonic strain suspension, algolized compound feed-stuff, method of its production, method of introducing the derivative product in a watering system for birds or pigs
RU2527895C2 (en) * 2010-03-04 2014-09-10 Ки Груп Холдинг, С.Р.О. PLANKTONIC ALGAE STRAIN Parachlorella nurekis AND ITS APPLICATION FOR DESTRUCTION OF CYANOBACTERIA

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОГДАНОВ Н.И. Биологические основы предотвращения «цветения» пензенского водохранилища синезелеными водорослями. - Пенза, 2004, с.14-26, 54-56. БОГДАНОВ Н.И. Биологические основы предотвращения «цветения» пензенского водохранилища синезелеными водорослями. - Пенза, 2007, 15-58. КРУЖИЛИН И.П. и др. Биотехнологические методы решения проблемы «цветения» водоемов южных регионов России, Сб. докладов, конг. ЭКВАТЭК в 2 частях под ред. ЭЛЬПИМЕРА Л.И. 30 мая-2 июня, 2006. БОГДАНОВ Н.И. Биологические аспекты борьбы с цветением воды синезелеными водорослями в пензенском водохранилище. Сб. мат. Научн-практ. конфер., Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы. - Пенза, 2003, с.23-24. БОГДАНОВ Н.И. Биологические аспекты улучшения качества воды пензенского водохранилища, Сб. мат. Научн-практ. конфер., Химическое загрязнение среды обитания и проблемы экологической реабилитации нарушенных экосистем. - Пенза, 2003, с.22-23. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527895C2 (en) * 2010-03-04 2014-09-10 Ки Груп Холдинг, С.Р.О. PLANKTONIC ALGAE STRAIN Parachlorella nurekis AND ITS APPLICATION FOR DESTRUCTION OF CYANOBACTERIA
RU2497944C2 (en) * 2011-10-27 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет" ("МАМИ") Method of cultivation of microalgae for biofuel purpose
WO2014120045A2 (en) 2013-02-01 2014-08-07 Kunitsin Mikhail Vladislavovich Method and product (options) of processing chlorella planktonic strain suspension, algolized compound feed-stuff, method of its production, method of introducing the derivative product in a watering system for birds or pigs

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007142954A (en) 2009-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190045756A1 (en) Dark-bright integrated greenhouse system in intensive recirculating eco-aquaculture and aquaculture method
Osinga et al. Cultivation of marine sponges
Belay Mass culture of Spirulina outdoors—the Earthrise Farms experience
Chuntapa et al. Water quality control using Spirulina platensis in shrimp culture tanks
CN101575144B (en) Method for repairing water ecology
CN101331860A (en) Method and device for culturing rice field eel
CN105016488A (en) Method for treating blue-green algae
CN109122531B (en) Method for culturing hilsa herring
KR20170129129A (en) Method of land form of oysters
Xing et al. Growth and potential purification ability of Nitzschia sp. benthic diatoms in sea cucumber aquaculture wastewater
El Nadi et al. Desalination using algae ponds under nature Egyptian conditions
CN105600942A (en) Method for formation of bioflocs by cyanobacterial bloom
CN109618997A (en) The ecological purification method of oyster culture
CN106797896A (en) A kind of new seawater cleaning mode and its application in scientific research is cultivated with coral
RU2370458C2 (en) Method of water cyanobacteriae bloom control
KR101710301B1 (en) Method for red sea cucumber aquaculture using adhesive microalgae isolated from jeju lava seawater
CN105309388B (en) A kind of daphnia heatproof acclimation method and the method for carrying out restoration of the ecosystem to water body using daphnia
CN1820587A (en) Pure water composite mushroom jellyfish ecotogical cultivating technology
CN209135151U (en) A kind of chimeric Greenhouse System of the intensive circulating water cultivation light and shade of Ecology
Gupta et al. Vegetative survival of some wall and soil blue-green algae under stress conditions
KR20180097494A (en) Cosmetic ingcluding Adhesive Diatoms extract and manufacutring method thereof
RU2585523C1 (en) PLANKTON STRAIN Chlorella kessleri TO PREVENT "BLOOM" OF BLUE-GREEN ALGAE IN PONDS
CN104285890A (en) Daphnia acclimation method and method for conducting ecological restoration on water body through daphnia
CN107361010A (en) HUANGHE ESTUARY steamed crab culture-pool water quality regulation and control method based on beach saline land
Machová et al. Xanthophyceaen assemblages during winter–spring flood: autecology and ecophysiology of Tribonema fonticolum and T. monochloron

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091121