Всім нам з дитинства знайомий вислів «Сонце, повітря та вода – наші найкращі друзі». І дійсно, без участі останніх важко уявити життя на Землі всіх живих організмів. Як відомо, саме вода є основою й середовищем для перебігу більшості процесів, що відбуваються в клітинах всіх живих істот на Землі, починаючи з мікроорганізмів, тварин і людини. І людство надзвичайно активно використовує для своїх потреб цю найголовнішу мінеральну сировину.

 Підраховано, що на Земній кулі вода витрачається майже в 1000 разів більших об’ємах, ніж вугілля чи нафта. Відомо, що в середні віки витрата води на людину не перевищувала 10-15 л/добу. В наші дні об’єми води, що використовуються, зросли до 150-600 л/добу.

Наразі нестача прісної води стає найгострішою проблемою людства внаслідок інтенсивного забруднення водойм, порушення природних їх кругообігів. Нестачу питної води в багатьох регіонах планети пов’язують в першу чергу з нерівномірним розміщенням її запасів на Землі. Відомо, що 96 % прісної води знаходиться в льодових скупченнях Арктики, Антарктиди, Гренландії, в гігантських айсбергах північних морів.

Вчені навіть прогнозують можливість виникнення наступних світових війн саме внаслідок нестачі питної води. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) кожен шостий мешканець Землі використовує для питних потреб воду, яка не відповідає санітарним вимогам.

На жаль і Україна належить до держав з низьким рівнем водозабезпеченості. Незважаючи на те, що на її території нараховують 3039 річок завдовжки понад 10 км та близько 22 000 малих річок, на одного мешканця країни приходиться в 12-18 разів води менше, ніж в інших країнах. Згідно з підрахунками вчених, за запасами місцевих ресурсів річкового стоку на душу населення Україна посідає одне з останніх місць у Європі (в Україні на 1 мешканця припадає 1,0 тис. м³ води, а в Європі – майже в 5 разів більше).

Проблема надзвичайно загострюється і в зв’язку з інтенсивним використанням води у різноманітних галузях народного господарства. Найбільшим споживачем води є сільське господарство, в якому воду (близько 70 %) використовують для зрошення сільськогосподарських ланів. Так, наприклад, на вирощування 1 т цукрових буряків витрачається 150 м³ води. Ще більше води потребує рис: на вирощування 1 т рису витрачається 5000-7000 м³.

До 20 % водних ресурсів витрачається й у промисловості. Найбільшу кількість води споживає чорна металургія (24 %), дещо менше кольорова, хімічна промисловість, паливна і нафтохімічні галузі та целюлозно-паперова. Забруднені стічні води в значних об’ємах скидаються у природні водойми, вода яких забруднюється й негативно впливає на мешканців води (гідробіонтів), а також на здоров’я людей.

Для покращення ситуації, в багатьох країнах світу приділяють значну увагу розробці методів захисту водойм від забруднення та очищенню води. Для цього використовують різні технології: механічні (фільтрування, відстоювання центрифугування); фізичні (сорбцію, виморожування, ультрафільтрацію, обробку ультразвуком, ультрафіолетовими променями); фізико-хімічні (хемосорбція, коагуляція, флокуляція); хімічні (осадження у вигляді малорозчинних сполук, обробку озоном і хлором (окиснення); термічні (дистиляція) та інші.

Важливе місце в цьому процесі займають й біологічні методи, які пов’язані з використанням діяльності живих організмів – гідробіонтів. В Чехії, наприклад, очищення води проводять з використанням активного мулу та угрупувань живих організмів – бактерій, грибів, водних рослин, безхребетних тварин в природних умовах на полях зрошення та в біологічних ставках.

Не менш цікавий досвід є у Німецьких природоохоронців, які на річці Рейн з водних рослин створили біоплато, куди подавалися забруднені води цієї річки. Проходячи крізь піщаний фільтр і зарості очерету (завдовжки 800 м) вода звільнялася від важких металів, фенолів, патогенної мікрофлори (кишкової палички і сальмонел), личинок аскарид. Восени зелену масу скошували, що також сприяло видаленню великої кількості різноманітних хімічних сполук.

Рис. 1. Найбільш розповсюджені вищі водні рослини водойм України

Людина багато в чому вчиться у природи. Особливі надії покладає вона на рослини, які мешкають у воді. Вони сорбують з води не лише азот, фосфор, калій, а й органічні сполуки, поглинають важкі метали та інші елементи таблиці Д.І. Менделєєва. В країнах Південної Америки водну рослину водяний гіацинт використовують не лише для годування худоби, отримання біогазу, але й для поглинання з води різноманітних забруднень, бо він очищає воду від сульфідів, фосфатів, нафтопродуктів, синтетичних миючих засобів, мастил, патогенних організмів. У відстійниках, 50 % поверхні яких було засаджено цією рослиною, гній тваринницьких ферм розкладався за 1,5 місяці. Нещодавно надійшло повідомлення, що за 20 днів гіацинт очистив воду навіть від ракетного палива – несиметричного диметилгідразину – до гранично допустимої концентрації – 0,02 мг/м³.

Чимало подібних трудівників зростає і в наших українських водоймах. Так, наприклад, на мілководних ділянках та затоках Дніпра ми маємо можливість милуватися заростями німф, рогозу, частухи, рдесника, очерету, комишу, сусаку. Ці рослини виконують функцію фільтруючого бар’єру для різноманітних забрудників природних водойм (див. таб.).

Таблиця. Накопичення деяких біогенних елементів вищими водними рослинами

Поглинання і видалення біогенних елементів з води залежить від виду та біомаси рослин. Ефективність дії фільтруючого рослинного бар’єру визначається й багатьма іншими факторами: щільністю фітоценозу, наявністю у рослин коренів, формою та величиною листків, а також загальною поверхнею рослин, що контактує з водою. Активно затримуються на рослинах також органічні емульсії, жирові та нафтові плівки. В густих заростях прибережно-водяних рослин можуть затримуватися майже всі завислі речовини, і вода звільняється від важких металів та пестицидів.

Дуже активно сорбують біогенні елементи й рослини з плаваючими листками – ряска мала, ряска триборозенчаста (рис. 2). Молоді дослідники кафедри фізіології рослин та екології Київського національного університету імені Тараса Шевченка показали, що найкращу акумулюючу здатність до іонів важких металів (на прикладі міді та хрому) виявили саме ряскові, розмір яких не перевищує 1 см. Можливо, невипадково  родину ряскових відносять до найбільш загадкових рослин на Землі.

Рис. 2. Представники родини ряскові

Отже, вищі водяні рослини дуже перспективно застосовувати для створення водоохоронних зон, на біологічних плато й плаваючих біофільтрах. В значній мірі ці рослини допомагають і в очищенні поверхневого стоку з полів, стічних вод тваринницьких комплексів, шахтних вод тощо.

Вивчаючи природу, ми шукаємо і знаходимо ефективні засоби захисту води від забруднення. Наше завдання й полягає в тому, щоб допомогти здійсненню процесів самоочищення водойм, які формувалися в природі протягом багатьох тисячоліть.

І.П. Мельник, Т.В. Паршикова, д.б.н., Київський національний університет імені Тараса Шевченка