Wpływ bakterii na jakość wody w oczkach wodnych i stawach

Sprawdź, na czym polegają mechanizmy denitryfikacji, a także jaki wpływ mają bakterie denitryfikacyjne na jakość wody w środowisku stawowym.

Denitryfikacja to jeden z kluczowych procesów biogeochemicznych zachodzących w środowiskach wodnych. Jest to naturalny mechanizm oczyszczania wody z nadmiaru azotanów, realizowany przez specjalistyczne grupy bakterii – bakterie denitryfikacyjne. W warunkach beztlenowych przekształcają one azotany (NO3-) w azot cząsteczkowy (N2), który ulatnia się do atmosfery. Proces ten ma zasadnicze znaczenie dla zachowania równowagi ekologicznej w zbiornikach wodnych, w tym szczególnie w stawach, które z racji swojej wielkości i charakteru użytkowania są podatne na eutrofizację.

W niniejszym artykule omówiono mechanizmy denitryfikacji, rolę bakterii denitryfikacyjnych, czynniki warunkujące ich aktywność oraz wpływ tych mikroorganizmów na jakość wody w środowisku stawowym. Uwzględniono również znaczenie praktyczne tych bakterii w gospodarce stawowej, rekultywacji zbiorników oraz w kontekście zmian klimatycznych.

Bakterie denitryfikacyjne to heterotroficzne mikroorganizmy zdolne do redukcji azotanów do azotu cząsteczkowego. Do najczęściej spotykanych należą przedstawiciele rodzajów Pseudomonas, Paracoccus, Bacillus, Thiobacillus, Achromobacter, Alcaligenes. Występują one powszechnie w osadach dennych, biofilmach i warstwach beztlenowych zbiorników wodnych.

Proces denitryfikacji zachodzi w kilku etapach:

• redukcja azotanów do azotynów (NO2−),
• redukcja azotynów do tlenku azotu (NO),
• redukcja NO do podtlenku azotu (N2O),
• redukcja N2O do N2.
  
  Proces ten wymaga dostarczenia elektronów, co zwykle realizowane jest przez utlenianie związków organicznych.

Denitryfikacja jest istotnym elementem cyklu azotowego. Jej główną funkcją w środowiskach wodnych jest:

• usuwanie nadmiaru azotanów ze środowiska,
• przeciwdziałanie eutrofizacji,
• ograniczanie emisji związków azotu do atmosfery i dalszych zanieczyszczeń,
• stabilizacja ekosystemu wodnego poprzez utrzymanie równowagi chemicznej.
   

W stawach, które często są odbiornikami biogenów z pól, gospodarstw i zrzutów komunalnych, denitryfikacja ma znaczenie strategiczne. Pozwala na zmniejszenie stężenia substancji biogennych, co przeciwdziała zakwitom glonów i degradacji jakości wody.

Aktywność bakterii denitryfikacyjnych zależy od szeregu warunków środowiskowych:

• Dostępność azotanów

Bakterie denitryfikacyjne potrzebują azotanów jako akceptora elektronów. Im większe ich stężenie, tym intensywniejszy proces, aż do osiągnięcia wartości progowej (inhibicja).

• Warunki beztlenowe

Denitryfikacja zachodzi tylko przy braku tlenu cząsteczkowego. Dlatego osady denne, warstwa hypolimnionu oraz biofilmy są głównym siedliskiem aktywności denitryfikacyjnej.

• Obecność źródła węgla organicznego

Organiczne związki węgla stanowią źródło elektronów. Ich niedobór ogranicza denitryfikację, a nadmiar może prowadzić do procesów fermentacyjnych.

• Temperatura

Optymalna temperatura denitryfikacji to 20–35°C. W niższych temperaturach procesy są spowolnione, jednak wiele gatunków wykazuje aktywność nawet w 4–6°C.

• pH i obecność inhibitorów

Zakres optymalny pH to 6,5–8,5. Obecność metali ciężkich, środków biobójczych lub antybiotyków może całkowicie zahamować aktywność mikroorganizmów.

W celu zwiększenia efektywności denitryfikacji w stawach można stosować różne techniki:

• Bioaugmentacja – wprowadzanie wyspecjalizowanych szczepów bakterii denitryfikacyjnych,
• Biostymulacja – dostarczanie zewnętrznego źródła węgla (np. melasa, etanol),
• Mikroaeracja osadów – ograniczenie obecności tlenu w osadach,
• Strefowanie zbiornika – wydzielenie strefy beztlenowej i strefy z natlenieniem,
• Ograniczenie dopływu biogenów – kontrola zlewni, pasy filtracyjne, fitoremediacja.
   

W tym kontekście warto zwrócić uwagę na możliwość zastosowania preparatów biologicznych takich jak BioME Pond Balance Bags, które zawierają wyspecjalizowane szczepy bakterii tlenowych i fakultatywnie beztlenowych. Preparat ten wspomaga stabilizację parametrów fizykochemicznych wody, redukuje związki azotu i fosforu, ogranicza zakwity glonów i poprawia warunki życia organizmów wodnych. Regularne stosowanie BioME Pond Balance Bags może znacząco wspierać naturalne procesy denitryfikacji, szczególnie w zbiornikach o zwiększonym ładunku biogennym.

Bakterie denitryfikacyjne odgrywają kluczową rolę w oczyszczaniu wody:

• Zmniejszenie stężenia azotanów i azotynów – poprawa parametrów chemicznych wody,

• Ograniczenie zakwitów glonów – poprzez redukcję dostępnych form azotu,

• Poprawa przejrzystości wody – w wyniku zmniejszenia presji biogennej,

• Zmniejszenie toksyczności – ograniczenie obecności związków methemoglobinotwórczych (azotyny),

Redukcja zapotrzebowania na tlen – poprzez ograniczenie masowej produkcji biomasy fitoplanktonu.

Bakterie denitryfikacyjne są wykorzystywane w:

• Gospodarce stawowej – poprawa warunków hodowli ryb,

• Oczyszczalniach przy stawach rekreacyjnych i kąpieliskach – utrzymanie jakości wody,

• Rekultywacji zanieczyszczonych zbiorników – przywracanie funkcji biologicznych ekosystemu,

• Systemach hydrofitowych – oczyszczanie wód z wykorzystaniem roślin i bakterii,

Kontroli zmian klimatycznych – ograniczanie emisji podtlenku azotu (N2O), który jest gazem cieplarnianym.

Bakterie denitryfikacyjne pełnią nieocenioną funkcję w oczyszczaniu wód stawowych z nadmiaru związków azotu. Ich aktywność przyczynia się do zachowania równowagi ekologicznej, poprawy parametrów fizykochemicznych wody oraz stabilizacji całych ekosystemów wodnych. Dzięki wspomaganiu naturalnych procesów mikrobiologicznych możliwe jest nie tylko przeciwdziałanie eutrofizacji, ale również przywracanie zdegradowanych zbiorników do stanu biologicznej równowagi. W dobie intensyfikacji działalności rolniczej i zmian klimatycznych, wspieranie denitryfikacji staje się nie tylko narzędziem ochrony środowiska, lecz także koniecznością dla zachowania zasobów wodnych dla przyszłych pokoleń.

Zastosowanie produktów takich jak BioMe Pond Balance Bags może być zgodne z zaleceniami bioaugmentacji, opisywanymi w literaturze naukowej (np. Zhang et al., Water Research, 2021). Wprowadzanie wyspecjalizowanych szczepów bakterii wspomagających redukcję związków biogennych stanowi uznaną praktykę rekultywacyjną w oczkach wodnych i małych zbiornikach.

Preparat BioMe Pond Balance pozwala na kontrolę parametrów biochemicznych wody, wspomaga mikrobiologiczną aktywność i przyczynia się do trwałej poprawy jakości ekosystemów wodnych.