WSTĘPNE BADANIA LABORATORYJNE NAD HODOWLĄ RZĘSY

S ł u p s k i e P r a c e B i o l o g i c z n e 2 • 2005
Bogumił Orzechowski
Pomorska Akademia Pedagogiczna, Słupsk
WSTĘPNE BADANIA LABORATORYJNE
NAD HODOWLĄ RZĘSY
W WODZIE SKAŻONEJ DETERGENTAMI
Słowa kluczowe: detergenty w świeżej wodzie, aminowa i niejonowa mieszanka detergentów,
drobna rzęsa Lemna minor L., rzęsa wielokorzeniowa Spirodela polyrrhiza L. Schleiden, metoda żniw
Key words: detergents in freshwater, anionic and non-ionic detergent mixture, lesser duckweed
Lemna minor L., greater duckweed, Spirodela polyrrhiza L. Schleiden, method of harvest
WSTĘP
Ścieki komunalne zawierają zwykle dużo detergentów używanych w gospodarstwach domowych. Jednym z najczęściej używanych w Polsce do mycia naczyń jest
produkt o nazwie handlowej „Ludwik”. Według producenta, Spółki „Inco Veritas”
S.A. w Górze Kalwarii, w skład produktu wchodzi detergent anionowy-alkilobenzenosulfonian sodu i detergent niejonowy, którym jest eter nonylofenylo-polioksyetylenoglikolowy, rokafenol N8. Dodatkami są środki zapachowe, barwniki i woda.
Substancją niebezpieczną według producenta jest tylko rokafenol N8, którego rozkład na drodze biologicznej sięga 83%. Stężenie letalne rokafenolu N8 wyznaczone
dla hydrobiontów, zgodnie z normami Karty bezpieczeństwa produktów chemicznych, rozciąga się od kilku mg · dm-3 dla nadwrażliwych skorupiaków wodnych i ryb
do 2500 mg· dm-3 w litrze dla glonów z rodzaju Chlorella sp.
W badaniach założono równie dużą tolerancję na badany produkt rzęsy drobnej
Lemna minor L., jak i rzęsy wielokorzeniowej Spirodela polyrrhiza L. Schleiden.
Rzęsa drobna od niedawna jest wykorzystywana z powodzeniem w niekonwencjonalnych oczyszczalniach ścieków miejskich strefy umiarkowanej (Ozimek 1991;
Ozimek i Renman 1995). Ścieki te, zarówno surowe jak i oczyszczone, są niezdefiniowanymi mieszaninami wielu substancji chemicznych, w tym dużych ilości detergentów (Dymaczewski, Sozański 1995). Detergenty wchodzące w skład badanego
produktu alkalizują wodę, a w procesie biodegradacji tracą swój charakter środków
powierzchniowo czynnych, rozkładając się do CO2(r) i HCO–3. Po utlenieniu w wodzie są także źródłem SO–4 –. Mogą zatem stymulować także produkcję hydrofitów
(Zbytniewski i in. 1975), w tym rzęsy lub zespołu rzęs.
49
Celem niniejszej pracy było określenie wielkości biomasy, wytworzonej przez
każdy z obu gatunków rzęsy w roztworach o różnych stężeniach badanej mieszaniny
detergentów, w dwóch różnych momentach okresu wegetacyjnego.
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
Rzęsa drobna i wielokorzeniowa do doświadczeń była pozyskana ze stawu – glinianki na początku maja. W pracowni rośliny były namnażane i aklimowane wraz
z rybami, mięczakami oraz drobnymi bezkręgowcami w 2 różnych akwariach 50 dm-3,
z wodą natlenioną do 80% nasycenia i osadem dennym. W hodowli akwaryjnej
wcześniej zaczęła rozwijać się rzęsa wielokorzeniowa aniżeli rzęsa drobna, ale póź-
Ryc. 1. Schemat doświadczeń nad wpływem mieszaniny detergentów na produkcję 2 gatunków rzęsy – a) oraz przebieg doświadczeń w czasie – b
Fig. 1. Diagram of the experiment on the effect on detergent mixture on production of 2 species of duckweed – a) and temporal arrangement of the experiments – b)
50
niej liczebność rzęsy drobnej wzrastała znacznie szybciej, dlatego prace z tym gatunkiem można było rozpocząć wcześniej. W obu przypadkach prace laboratoryjne
były prowadzone wyłącznie na rzęsie wyhodowanej w akwariach.
Doświadczenia nad produktywnością rzęsy prowadzono na uzdatnionej wodzie
wodociągowej o stałej twardości 215 mg CaCO3 ·dm-3 i pH 7,6. Wodę uzdatniano
lekką frakcją osadów z hodowli akwaryjnych w 70-litrowej beczce plastykowej poprzez 2-3-dniowe napowietrzanie do około 85% nasycenia tlenem w temperaturze
pokojowej. Co najmniej na 2 godziny przed sporządzeniem roztworów detergentu
napowietrzanie wyłączano, celem sedymentacji osadu i wyklarowania się wody. Roztwory środka myjącego do doświadczeń sporządzano metodą rozcieńczeń, dwustopniowo, tak by stężenie roztworu roboczego wynosiło 1000 mg ·dm3, czyli 1 mg · cm-3.
Sklarowaną wodą napełniano za pomocą lewara próby kontrolne i dopełniano do objętości 1 dm-3 próby badane z roztworami środka myjącego w uprzednio ocechowanych słojach Wecka, jak na rycinie 1a. Rzęsę, w liczbie 10 okazów inicjalnych,
przenoszono następnie z akwariów do prób kontrolnych i badanych. Roślinki ujmowano rozwartą pęsetą od spodu tak, by nie odłamać kruchych korzonków. Do doświadczeń były wybierane okazy rzęsy nieuszkodzonej o barwie intensywnie zielonej i zbliżonej wielkości.
Ubytki wody w próbach wywołane parowaniem uzupełniano za pomocą 50 ml
pipety, tak, aby nie uszkodzić korzonków rzęsy wskutek turbulencji wywołanej dolewaniem wody.
Sygnałem do zakończenia doświadczeń było stwierdzenie zżółknięcia rzęsy w próbach z największą masą roślin.
Produkcja obu gatunków rzęsy była określana metodą zbioru maksymalnego
plonu, czyli „żniw” (Odum 1984). W tym celu rzęsa wyhodowana w próbach była
umieszczana na wcześniej zważonych sączkach bibułowych i suszona w 60°C do
stałej masy, na którą przeliczano produkcję. Uprzednio jednak od masy końcowej
rzęsy wyhodowanej w próbach odejmowano średni ciężar 10 okazów rzęsy, wyznaczony poprzez zważenie 100 innych okazów każdego gatunku rzęsy z hodowli
akwaryjnych. Okazy inicjalne rzęsy wprowadzone do prób badanych nie mogły bowiem zostać zważone przed zakończeniem doświadczeń z obawy przed ich uszkodzeniem.
Poniżej przedstawiono używane w pracy skróty literowe, stałe wartości liczbowe
i ułożone z nich wzory. Litery a, b, c, d, e, f oznaczają kolejne kolumny w tabelach 1-4.
Wartości kolumn – d, e, f w tab. I-IV zostały wyliczone w sposób następujący:
kolumna d =
cPB ⋅ 100%
− 100%
cPK
kolumna e =
kolumna f =
cPK i cPB
3,77 albo 10,22
35, 36, 42, 42
e
51
PK albo 0
PB
c
3,77
10,22
35, 36,
42, 42
–
–
–
–
–
–
–
próby kontrolne
próby badane
wartości kolumny c w tabelach 1-4
ciężar suchej masy 10 kormusów L. minor
ciężar suchej masy 10 kormusów S. polyrrhiza
czas trwania doświadczenia w dniach dla S. polyrrhiza
czas trwania doświadczenia w dniach dla L. minor
WYNIKI BADAŃ
1. Rzęsa drobna
Doświadczenia z rzęsą drobną były prowadzone dwukrotnie przez 42 dni okresu
wegetacyjnego, z przesunięciem w czasie o 14 dni (ryc. 1b). Ekspozycja rzęsy była
prowadzona wyłącznie w świetle dziennym. Sygnałem do zakończenia obu doświadczeń było żółknięcie rzęsy w próbach badanych o największej biomasie, gdzie
zmiana barwy następowała najwcześniej.
a) Doświadczenie I
Pierwsze serie prób tego doświadczenia były eksponowane na szerokich, betonowych parapetach okiennych, najpierw od strony wschodniej, jednak tam kormusy
rzęsy nie rozwijały się. Następne serie prób w doświadczeniu eksponowano w innej
pracowni od strony zachodniej, co dało spodziewane wyniki.
Największą produkcję rzęsy w doświadczeniu udanym obserwowano w 3 najniższych stężeniach środka myjącego (tab. 1), gdzie przewyższała ona masę roślin uzyskaną w próbach kontrolnych maksymalnie o 28%.
Tabela 1
Produkcja rzęsy L. minor w roztworach mieszaniny detergentów w doświadczeniu I
w okresie od 5.05. do 20.06.2000 r., czas ekspozycji 42 dni
Table 1
Production of duckweed L. minor at various concentrations of detergent,
within 5 May - 20 June 2000, exposure time 42 days
Próby
kontrolne
i badane
„Ludwik”
mg/dm3
× 1,5
Średnia
biomasa
roślin
(mg)
Różnica
biomasy PB
względem PK
(%)
Krotność
biomasy
końcowej
do inicjalnej
Tempo
podwajania
biomasy
w dobach
a
b
c
d
e
f
0.
0,00
46,86
100,00
12,43
3,38
1.
6,66
65,46
39,69
17,36
2,42
2.
9,99
55,71
18,89
14,78
2,84
3.
14,98
54,66
16,65
14,50
2,90
52
a
b
c
d
e
f
4.
22,47
46,31
-1,17
12,28
3,42
5.
33,71
26,46
-43,53
7,02
5,98
6.
50,57
42,16
-10,03
11,18
3,76
7.
75,85
30,66
-34,57
8,13
5,17
8.
113,78
22,36
-52,38
5,93
7,08
9.
170,67
5,56
-88,13
1,47
28,57
10.
256,00
1,02
-97,87
0,27
–
Biomasa ogółem:
397,22
–
–
–
Ciężar rzęsy w próbach kontrolnych, w stosunku do inicjalnej masy roślin równej
3,77 mg podwajał się po ponad 3 dobach. Natomiast w stężeniach stymulujących
produkcję rzęsy tempo było wyższe i podwojenie trwało średnio tylko ponad 2 doby.
Od stężenia 22,47 mg wzwyż produkcja rzęsy była inhibitowana, a czas podwajania
się biomasy roślin wydłużył się kilkakrotnie. Jednak w stosunku do inicjalnej masy
roślin ciężar rzęsy wzrastał wielokrotnie, tak w próbach kontrolnych jak i badanych,
maksymalnie ponad 17 razy. Wyjątkiem były najwyższe stężenia detergentu, przy
których rzęsa drobna obumierała, redukując do końca doświadczenia masę inicjalną
z 3,77 mg do 1,02 mg (tab. 1).
Ogólna produkcja rzęsy drobnej w próbach kontrolnych i badanych, zawierających środek myjący, była w doświadczeniu na ogół niewielka, gdyż osiągnęła zaledwie 397,22 mg (tab. 1).
b) Doświadczenie II
Wszystkie 3 serie prób tego doświadczenia były od początku eksponowane w oświetleniu zachodnim, w którym rzęsa już w doświadczeniu I rozwijała się intensywnie.
Zasadniczym stymulatorem produkcji rzęsy było jednak większe usłonecznienie niż
podczas trwania doświadczenia I. Masa rzęsy dla każdego stężenia detergentu z 3 serii
prób była uśredniana celem jej porównania z wynikami doświadczenia I.
Biomasa rzęsy wytworzona w doświadczeniu II (tab. 2) była największa w 4 najniższych stężeniach środka myjącego, przekraczając masę rzęsy w próbach kontrolnych maksymalnie o 18%. Średnie tempo podwajania się inicjalnej masy roślin w próbach kontrolnych i badanych w stężeniach stymulujących produkcję biomasy wynosiło odpowiednio 1,25 i 1,15 doby. Od stężenia 33,71 mg ·dm-3 wzwyż produkcja rzęsy
była już inhibitowana, a czas podwajania się biomasy wydłużył się do 3 dni. W stosunku do inicjalnej masy roślin biomasa rzęsy wzrosła jednak wielokrotnie, tak
w próbach kontrolnych jak i badanych, maksymalnie ponad 40 razy. Wyjątkiem było
znowu najwyższe stężenie detergentu, przy którym rzęsa obumierała, a inicjalna masa roślin do końca doświadczenia zmalała z 3,77 do 0,71 mg (tab. 2).
Ogólna produkcja biomasy roślin we wszystkich próbach doświadczenia osią53
Tabela 2
Produkcja rzęsy L. minor w roztworach mieszaniny detergentów w doświadczeniu II
w okresie od 23.05. do 4.07.2000 r., czas ekspozycji 42 dni
Table 2
Production of duckweed L. minor at various concentrations of detergent,
within 23 May - 4 Juli 2000, exposure time 42 days
Próby
kontrolne
i badane
„Ludwik”
mg/dm3
× 1,5
Średnia
biomasa
roślin
(mg)
Różnica
biomasy PB
względem PK
(%)
Krotność
biomasy
końcowej
do inicjalnej
Tempo
podwajania
biomasy
w dobach
a
b
c
d
e
f
0.
0,00
127,15
100,00
33,73
1,25
1.
6,66
141,70
11,44
37,59
1,12
2.
9,99
155,22
22,08
41,17
1,02
3.
14,98
128,68
1,20
34,13
1,23
4.
22,47
129,30
1,69
34,30
1,22
5.
33,71
117,77
-7,38
31,24
1,34
6.
50,57
103,28
-18,77
27,40
1,53
7.
75,85
70,69
-44,40
18,75
2,24
8.
113,78
21,80
-82,85
5,78
7,27
9.
170,67
8,38
-93,41
2,22
18,92
10.
256,00
0,71
-99,44
0,19
–
Biomasa ogółem:
397,22
–
–
–
gnęła 1004,68 mg (tab. 2), była więc wyższa o ponad 60% aniżeli w doświadczeniu I,
wcześniejszym (tab. 1).
Trendy w produkcji biomasy rzęsy drobnej w próbach z obu doświadczeń zilustrowano porównawczo na rycinie 2a.
2. Rzęsa wielokorzeniowa
Doświadczenia z rzęsą wielokorzeniową były prowadzone także dwukrotnie, ale
trwały krócej, bo 35 i 36 dni, z przesunięciem w czasie o 14 dni. Trzy serie prób
każdego z doświadczeń były od początku eksponowane w oświetleniu dziennym,
zachodnim i w temperaturze pokojowej. Sygnałem kończącym oba doświadczenia
było również wizualnie dostrzegalne żółknięcie rzęsy w próbach o największej biomasie.
54
Ryc. 2. Produkcja rzęsy w roztworach mieszaniny detergentu w 2 różnych momentach okresu
wegetacyjnego ————— dośw. I; —○—○—○—○— dośw. II
Fig. 2. Production of duckweed at various concentrations of the detergent mixture at two
moments of their vegetation season ————— exp. I; —○—○—○—○— exp.II
55
a) Doświadczenie I
Wyniki osiągnięte w 5 najniższych stężeniach środka myjącego (tab. 3), przekraczały masę rzęsy wyhodowanej w próbach kontrolnych maksymalnie nawet o 42,5%,
jak np. w stężeniu 14,98 mg ·dm3.
Średnie tempo podwajania się inicjalnej masy roślin w próbach kontrolnych
i stężeniach stymulujących produkcję rzęsy wynosiło odpowiednio 2,64 i 1,79 doby.
Od stężenia 50,57 m g ·dm3 wzwyż produkcja rzęsy były inhibitowana, a tempo podwajania biomasy wydłużyło się o ponad 4 doby (tab. 3).
Tabela 3
Produkcja rzęsy S. polyrrhiza w roztworach mieszaniny detergentów w doświadczeniu I
w okresie od 6.06. do 11.07.2000 r., czas ekspozycji 35 dni
Table 3
Production of greater duckweed S. polyrrhiza at various concentrations of detergent,
within 6 June - 11 Juli 2000, exposure time 35 days
Próby
kontrolne
i badane
„Ludwik”
mg/dm3
× 1,5
Średnia
biomasa
roślin
(mg)
Różnica
biomasy PB
względem PK
(%)
Krotność
biomasy
końcowej
do inicjalnej
Tempo
podwajania
biomasy
w dobach
a
b
c
d
e
f
0.
0,00
139,81
100,00
13,68
2,56
1.
6,66
154,81
10,73
15,15
2,31
2.
9,99
203,13
45,29
19,88
1,76
3.
14,98
243,23
73,97
23,80
1,47
4.
22,47
201,98
44,47
19,76
1,77
5.
33,71
213,48
52,69
20,89
1,68
6.
50,57
132,06
-5,54
12,92
2,71
7.
75,85
116,93
-16,37
11,44
3,06
8.
113,78
52,78
-62,25
5,16
6,78
9.
170,67
15,83
-88,68
1,55
22,58
10.
256,00
6,56
-95,31
0,64
54,69
Biomasa ogółem:
1480,60
–
–
–
W stosunku do inicjalnej masy roślin wynoszącej 10,22 mg, masa rzęsy wzrastała jednak wielokrotnie zarówno w próbach kontrolnych, jak i badanych, ekstremalnie ponad 42 razy. W najwyższym stężeniu detergentu rzęsa wielokorzeniowa jednak nie obumierała jak rzęsa drobna, ale jej produkcja była znikoma, gdyż przekraczała inicjalną masę rzęsy zaledwie o 6,56 mg. Była więc o ponad 95% mniejsza niż
w próbie kontrolnej (tab. 3).
56
Ogólny ciężar rzęsy wielokorzeniowej wyhodowanej we wszystkich próbach tego
doświadczenia był wyjątkowo wysoki i wynosił 1480,6 mg (tab. 3).
b) Doświadczenie II
Produkcja rzęsy w 6 kolejnych, najniższych stężeniach środka myjącego przekraczała w doświadczeniu ciężar roślin wyhodowanych w próbach kontrolnych
maksymalnie o 48,9%, jak w stężeniu 22,47 mg· dm3.
Tempo podwajania inicjalnej masy roślin wydłużyło się jednak w porównaniu
z doświadczeniem I do ponad 5 dób w próbach kontrolnych i do 3,5 doby w próbach
badanych, które stymulowały produkcję rzęsy. Od stężenia 75,85 mg·dm3 wzwyż
produkcja rzęsy była jednoznacznie inhibitowana, a tempo podwajania biomasy
wydłużyło się ponad 2- i 3-krotnie (tab. 4).
Tabela 4
Produkcja rzęsy S. polyrrhiza w roztworach mieszaniny detergentów w doświadczeniu II
w okresie od 21.06. do 27.07.2000 r., czas ekspozycji 36 dni
Table 4
Production of greater duckweed S. polyrrhiza at various concentrations of detergent,
within 21 June - 27 Juli 2000, exposure time 36 days
Próby
kontrolne
i badane
„Ludwik”
mg/dm3
× 1,5
Średnia
biomasa
roślin
(mg)
Różnica
biomasy PB
względem PK
(%)
Krotność
biomasy
końcowej
do inicjalnej
Tempo
podwajania
biomasy
w dobach
a
b
c
d
e
f
0.
0,00
71,65
100,00
7,01
5,14
1.
6,66
73,23
2,21
7,17
5,02
2.
9,99
120,15
67,69
11,76
3,06
3.
14,98
124,30
73,48
12,16
2,96
4.
22,47
140,21
95,69
13,72
2,62
5.
33,71
105,88
47,77
10,36
3,47
6.
50,57
88,81
23,95
8,69
4,14
7.
75,85
70,68
-1,35
6,92
5,20
8.
113,78
37,08
-48,25
3,63
9,92
9.
170,67
36,63
-48,88
3,58
10,06
10.
256,00
25,08
-65,00
2,45
14,69
Biomasa ogółem:
893,70
–
–
–
Inicjalna masa roślin, niezależnie od tempa produkcji, wzrosła w doświadczeniu
jednak wielokrotnie tak w próbach kontrolnych, jak i badanych. Najwyższe stężenie
57
mieszaniny detergentów w przeprowadzonym doświadczeniu było dla rzęsy wielokorzeniowej także zabójcze. Produkcja rzęsy była przy tym stężeniu wprawdzie
niewielka, ale przekraczała swoją masę inicjalną o 25 mg.
Reasumując, ogólny ciężar rzęsy wielokorzeniowej, wyhodowanej we wszystkich próbach doświadczenia II był około 40% mniejszy niż w doświadczeniu I dla
tego gatunku i wynosił 893,7 mg (tab. 3 i 4).
Trendy w produkcji biomasy rzęsy S. polyrrhiza w próbach z obu doświadczeń
ilustruje porównawczo rycina 2b.
DYSKUSJA
Opinia producenta o nieszkodliwości dla środowiska naturalnego płynu do mycia
naczyń „Ludwik”, jak wiadomo (Drewa i in. 1989, 1992), jest niesłuszna, gdyż
w cytowanych pracach wykazano, że w wodach naturalnych ulega on biodegradacji
maksymalnie w 83% przy podwyższonej temperaturze wód w okresie letnim. Detergent anionowy, alkilobenzenosulfonian sodu, także zawarty w „Ludwiku”, choć bardzo szkodliwy (Drewa 1988), o czym producent milczy, podlega minimalnej biodegradacji bądź w ogóle jej nie ulega (Dymaczewski i in. 1997). Producent nie ujawnił
również proporcji ilościowych obu komponentów w „Ludwiku”. Oddziaływanie
„Ludwika” na bezkręgowce wodne i ryby, ustalone wcześniej przez autora (Orzechowski 1996) w 96 h testach toksyczności ostrej, było wysoce szkodliwe. Oznacza
to, że wprowadzenie do wód obu komponentów mieszaniny wyraźnie synergizuje
ich toksyczne oddziaływanie na zwierzęta wodne. Stężenia „Ludwika”, letalne dla
zwierząt, stymulowały produkcję rzęsy drobnej do wartości 22,47 mg·dm-3, a rzęsy
wielokorzeniowej nawet do 50,7 mg ·dm-3. Jednak powyżej tych wartości, aż do stężeń najwyższych, produkcja obu gatunków rzęsy była inhibitowana. Rzęsa drobna
w stężeniu 250 mg ·dm3 w obu doświadczeniach obumierała całkowicie, natomiast
produkcja rzęsy wielokorzeniowej była minimalna (tab. 1-4). Solski i Erndt (1987)
w doświadczeniu nad niejonowymi rokafenolami N8 i NX8 także obserwowali inhibitowanie rozwoju glonów Scenedesmus quadricauda Bre’b, zaznaczające się istotnym spadkiem zawartości chlorofilu w hodowli glonów. Być może przedwczesne
żółknięcie rzęsy w doświadczeniach tej pracy również wywołał rokafenol N8. W hodowli akwaryjnej oba gatunki rzęsy rozwijały się bowiem pomyślnie i były intensywnie zielone aż do wczesnej jesieni. Rokafenole w doświadczeniach prowadzonych przez Solskiego i Erndta (1987) hamowały rozmnażanie się rzęsy drobnej
i wzrost biomasy rogatka Ceratophyllum demersum L. Oddziaływań „Ludwika” na
rozród rzęsy autor w niniejszej pracy nie badał.
Wyniki uzyskane w niniejszej pracy potwierdzają zatem wcześniejsze ustalenia
Ozimek (1991) oraz Ozimek i Renmana (1995) o możliwości stosowania rzęsy
drobnej lub zespołu rzęs w niekonwencjonalnych oczyszczalniach ścieków celem
doczyszczenia ścieków w stawach biologicznych. Ale utrzymanie się jednogatunkowych agregacji rzęsy drobnej w otwartych stawach ściekowych przez pełny sezon
wegetacyjny wydaje się mało prawdopodobne. Rzęsy zawsze tworzą bowiem samorzutnie zespoły kilkugatunkowe, choć słabo wyróżniające się wizualnie (Bernato58
wicz i Wolny 1974; Kłosowski i Kłosowski 2001). Zespołów tych z uwagi na ich
słabo widoczne zróżnicowanie, być może, już później nie badano. Efektywność
oczyszczania ścieków przez kilkugatunkowe zespoły, złożone z rzęsy drobnej, wielokorzeniowej, trójrowkowej i wątrobowców, np. wgłębki, na pewno jest o wiele
większa. Biomasa rzęsy, a raczej zespołu rzęs, wytworzona w okresie wegetacyjnym
w warunkach naturalnych może sięgać 15 ton/ha (Bernatowicz i Wolny 1974).
Biomasa rzęsy drobnej w warunkach zewnętrznych klimatu umiarkowanego podwaja się zazwyczaj w ciągu 5-7 dni (Ozimek 1991). Tymczasem w doświadczeniach laboratoryjnych niniejszej pracy podwajanie się biomasy rzęsy w próbach
kontrolnych i temperaturze pokojowej trwało o 2 lub 3 doby krócej. W przypadku
rzęsy wielokorzeniowej podwajanie się ciężaru roślin w próbach kontrolnych, w porównywalnych warunkach, trwało dłużej. W hodowli akwariowej rzęsa wielokorzeniowa także rozwijała się nieco dłużej od rzęsy drobnej, ale jej rozwój zaczynał się
wcześniej, a biomasa końcowa znacznie przekraczała biomasę rzęsy drobnej w tej
samej przestrzeni życiowej.
Tolerancja ekologiczna rzęsy wielokorzeniowej na badany środek myjący „Ludwik” była znacznie większa, o czym świadczy inhibitowanie jej produkcji dopiero
przy stężeniach dwukrotnie wyższych niż dla rzęsy drobnej. Dlatego, być może, rzęsa wielokorzeniowa byłaby gatunkiem o wiele efektywniej doczyszczającym ścieki
miejskie.
Odpowiedzi bardziej jednoznacznych w kwestiach spornych mogłyby dostarczyć
doświadczenia przeprowadzone w ujednoliconych warunkach cieplnych i świetlnych
z użyciem fitotronu.
WNIOSKI
W trakcie dwóch różnych eksperymentów okresowych (rys. 1b) nad hodowlą
rzęsy drobnej L. minor i wielokorzeniowej S. polyrrhiza w wodzie skażonej środkiem do mycia naczyń marki „Ludwik” wykazano, że:
– Stężenie badanego środka w doświadczeniu I, w ilości od 6,66 do 14,98 mg·dm-3,
stymulowało odwrotnie proporcjonalnie namnażanie się rzęsy L. minor, odpowiednio od 39,69 do 16,65% wzrostu masy roślin w porównaniu z próbami
kontrolnymi (tab. 1).
– W doświadczeniu II nad L. minor tendencja podobna, choć mniej wyraźna,
utrzymywała się do stężenia 22,47 mg ·dm-3 (tab. 2).
– Namnażanie się rzęsy wielokorzeniowej S. polyrrhiza w doświadczeniu I było
także stymulowane przez środek myjący w porównaniu z próbami kontrolnymi, w przedziale stężeń od 6,66 do 33,71 mg ·dm-3, ale z wyraźną tendencją
zbliżoną do rozkładu normalnego (tab. 3).
– W doświadczeniu II nad S. polyrrhiza tendencja podobna i równie wyraźna
utrzymywała się aż do stężenia 50,57 mg ·dm-3 (tab. 4).
– Zwiększona koncentracja w wodzie środka myjącego „Ludwik” powyżej
podanych wartości w każdym przypadku inhibitowała przyrost ciężaru rzęsy
L. minor i S. polyrrhiza w hodowli.
59
PIŚMIENNICTWO
Bernatowicz S., Wolny P., 1974, Botanika dla limnologów i rybaków. Wyd. 3. Warszawa,
114-116, 456-457
Dojlido J., 1975, Chemia wód powierzchniowych. Białystok
Drewa G., 1988, The effect of detergent ABS on shrimp Crangon crangon L. Pol. Arch. Hydrobiol., 35, 1, 97-108
Drewa G., Zbytniewski Z., Andruszczak D., Kowalska B., Korsak V., Kozica-Raszeja L., Pałgan K., 1989, Laboratory studies of the effect of an anionic detergent and fuel oil on the
levels of chlorophyll, oxygen and total suspensed particulate matter in water of the Brda
River. Pol. Arch. Hydrobiol., 36, 161-168
Drewa G., Andruszczak D., Chęsy M., Kowalska B., Kozica-Raszeja L., Pałgan K., Zbytniewski Z., 1992, Seasonal changes in the level of detergents chlorophyll A and oxygen in
the Brda River. Pol. Arch. Hydrobiol., 1, 153-160
Dymaczewski Z., Sozański M. M. (red.), 1995, Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków.
Poznań
Kłosowski S., Kłosowski G., 2001, Flora Polski. Rośliny wodne i bagienne. Warszawa, 73-74, 81-85
Odum E., 1984, Podstawy ekologii. Wyd. 4. Warszawa, 63-86
Orzechowski B., 1996, Wpływ detergentu „Ludwik” na wybrane bezkręgowce wodne i ryby.
W: Eko-Med. III Kraj. Kongres Ekologiczny, Tarnów 16-18.09.96, Tarnów 325-331
Ozimek T., 1991, Makrofity jako filtry biologiczne w procesie oczyszczania ścieków. Wiad.
Ekol., 37, 4, 271-281
Ozimek T., Renman G., 1995, Wykorzystanie makrofitów w niekonwencjonalnych oczyszczalniach ścieków. Wiad. Ekol., 41, 4, 239-254
Solski A., Erndt E., 1987, Application of tests at population and ecosystem levels for the estimation of toxicity of selected non-ionic detergents. Acta Hydrobiol., 29, 4, 387-402
Zbytniewski Z., Drewa G., Pautsch F., 1975, Effect of detergents and of phosphogypsum on
the oxygen and chlorophyll level and dry weight of the residue of brackisch water under
laboratory conditions. Merentutkimuslait. Julk. 239, 100-104
Summary
PRELIMINARY LABORATORY INVESTIGATIONS
OF DUCKWEED CULTURE IN DETERGENT
– CONTAMINATED WATER
The detergent tested in the present study is, according to the manufactured, a mixture of
anionic and non-ionic detergents, described in detail in the Introduction. The quantitative
composition of the mixture studied has not been disclosed by the manufacturer. The mixture
does not contain phosphorus compounds. While in water, however, it discharges non-toxic
bicarbonate fractions, also stimulating production of hydrophytes. Both duckweeds L. minor
and S. polyrrhiza were acclaimed before the experiments separately in two glass tanks. The
stock solutions and the working detergent mixtures in individual treatments were based exclusively on tap water (of constant pH 7.6 and constant hardness 4.3. mvl dm-3) biologically
enhanced by an active substrate and well sedimented. The experiments consisted of three series of 1-litre samples (Weck jars) of different detergent concentrations (Fig. 1a). Each jar
60
was stocked with 10 initial cormuses of duckweed. Their mass was later deducted from the
final mass at harvest. The experiments were carried out at daylight at window sills of western
exposure, at room temperature. The duckweed was studied at two different moments of their
vegetative season, two weeks apart. The exposure of lesser duckweed, in each treatment,
lasted 42 days, while exposure of greater duckweed—only 35 and 36 days (Fig. 1 b) until the
moment of delicate yellowing of plants in samples of the highest biomass. Lesser duckweed
in control samples and in experiments I and II attained a total biomass exceeding 397 and
1 004 mg of dry weight, respectively. Analogous values for greater duckweed in experiments
I and II were over 1 480 and 897 mg of dry weight, respectively. The biomass of both species,
although exposed to different insolation in each of two experiments, always attained the
highest values at the lowest concentrations of the detergent mixture, as well as in control
samples. The upper threshold concentrations for stimulation of the duckweed production (tab.
I, II) were 22.47 mg · dm-3 for L. minor and 50.57 mg · dm-3 (tab. III, IV) for S. polyrrhiza.
Toleration of S. polyrrhiza for the studied mixture of detergents was, therefore two times
higher. The maximum biomass of S. polyrrhiza in concentrations stimulating production was
1.5 times higher than L. minor. In control samples, the biomass production of both species
was sometimes almost similar (tab. II, III). At the highest concentration of 256 mg · dm-3,
greater duckweed did not die as lesser duckweed, but it showed small production of 6.56 and
25.08 mg · dm-3 of dry weight in next experiment (tab. III-IV).
The trends in the course of the production and in the variability of duckweed production
in the tested detergent mixture are shown on fig. 2a and 2b.
61