ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2015, том 42, № 1, с. 63-70
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 504.4.054:911.375:574.64(470.61)
АНАЛИЗ ТОКСИЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД БАССЕЙНА НИЖНЕГО ДОНА В ЧЕРТЕ г. РОСТОВА-НА-ДОНУ ПО МНОГОЛЕТНИМ ДАННЫМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ1 © 2015 г. Е. Н. Бакаева, А. М. Никаноров, Н. А. Игнатова
Южный отдел Института водных проблем РАН, Гидрохимический институт Росгидромета 344090 Ростов-на-Дону, просп. Стачки, 198 E-mail: rotaria@mail.ru Поступила в редакцию 20.04.2012 г.
На основе данных многолетних (1992—2010 гг.) биотестовых исследований выявлена динамика токсичности поверхностных вод водных объектов низовья р. Дон в черте г. Ростова-на-Дону. Исследованы участки Нижнего Дона, устье р. Темерник, оз. Голубое с учетом характерной для них антропогенной нагрузки. Для оценки токсичности использованы методики биотестирования с четырьмя тест-объектами различных трофических уровней и систематической принадлежности. За прошедшие годы XXI в. ситуация с токсическим загрязнением поверхностных вод бассейна р. Дон в пределах мегаполиса в целом сохраняется. Однако токсичность вод неоднородна. Так, выявлены тенденции как значительного снижения и возрастания токсичности вод в отдельных участках Нижнего Дона, так и сохранения стабильности. Метод биотестирования позволяет получать адекватную оценку токсичности вод.
Ключевые слова: биотестирование, водные объекты, мегаполис, токсичность, тест-объект.
Б01: 10.7868/80321059615010022
В настоящее время оценка токсичности пресноводных экосистем включена в число обязательно рассматриваемых характеристик экологического состояния водных объектов многих европейских государств и США, поэтому задача получения объективной информации о токсичности вод водных объектов, подверженных антропогенному воздействию разного характера, весьма актуальна. К числу напряженных по экологическому состоянию водных бассейнов относится Нижний Дон, где отмечается токсическая нагрузка на гидробиоту.
Использование водных ресурсов бассейна Нижнего Дона многопланово (водоснабжение, ирригация, гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, рекреационное обслуживание). Вследствие значительной антропогенной нагрузки на водную экосистему бассейна р. Дон к концу XX в. в ней произошли значительные негативные изменения, важнейшая причина которых — загрязнение ее токсичными химическими веществами.
1 Работа выполнена по проекту 10 ОНЗ РАН "Оценка, прогноз и методы управления водными ресурсами с учетом их качества и экологического состояния".
Состояние водных экосистем оценивается, как правило, химическим (система ПДК) и биологическими (биоиндикация и биотестирование) методами. В настоящее время биотестирование наиболее успешно используется при оценке токсичности [4, 5].
Исследования токсичности вод важны и необходимы по следующим причинам [5, 10]:
антропогенная нагрузка на водные объекты привела к ухудшению экологического состояния многих водных объектов;
необходимость быстрого получения адекватной информации о степени токсичности вод для принятия управленческих решений;
контроль на основе ПДК возрастающего количества новых химических соединений, поступающих в экосистемы, реально невозможен;
токсичность — характеристика биологическая, поэтому для ее оценки необходимы биологические методы, в частности — биотестирование водной среды.
Биотестирование [8] — оценка качества воды по ответной реакции водных организмов (тест-объектов). Идентификация природы загрязняющих веществ (ЗВ) не является задачей биотести-
рования. Однако эти исследования позволяют получать интегральную оценку реальных токсических свойств воды и донных отложений (ДО). Задача биотестирования заключается в установлении степени токсичности, т.е. острого, подо-строго или хронического токсического действия ЗВ на тест-объекты.
Цель настоящей работы заключается в оценке динамики токсичности вод некоторых водных объектов низовья р. Дон в черте г. Ростов-на-Дону с 1992 по 2010 г. методом биотестирования.
ХАРАКТЕРНЫЕ АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ БАССЕЙНА НИЖНЕГО ДОНА
В настоящее время качество воды и санитарный режим р. Дон и его притоков формируются под влиянием переноса ЗВ с территорий Воронежской области (по р. Дон), Украины (по рекам Северский Донец и Миус); сброса сточных вод промышленных предприятий; смыва минеральных удобрений и пестицидов, органических веществ и соединений тяжелых металлов с сельскохозяйственных угодий и животноводческих ферм, расположенных по берегам рек бассейна Дона; интенсивного судоходства и деятельности маломерного флота. Основные водопользователи в бассейне Нижнего Дона на территории Ростовской области — промышленные предприятия и орошаемое земледелие (соответственно 46 и 28% общего использования воды).
На территории Ростовской области в водные объекты бассейна Нижнего Дона сбрасывается ежегодно ~3.5 км3 сточных вод (примерно третья часть естественного водного стока).
Существенное негативное влияние на качество воды низовья Дона и его притоков оказывают городские сточные воды. Предприятия жилищно-коммунального хозяйства ежегодно сбрасывают более 5% неочищенных и ~70% недостаточно очищенных сточных вод. Основные источники загрязнения водных объектов бытовыми стоками — предприятия ПО "Водоканал" в городах Константиновск, Семикаракорск, Ка-менск-Шахтинский, Аксай, Ростов-на-Дону, Азов и др. Наибольший вклад в сброс сточных вод (более 100 млн м3/год) вносит ПО "Водоканал" г. Ростова-на-Дону [9].
Антропогенные воздействия не ограничиваются поступлением сточных вод и поверхностным стоком. Тонны ЗВ, выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями, также существенно увеличивают загрязненность водных объектов. Осаждение и смыв воздушных загрязнений (в Ростовской области только от автотранспорта в атмосферу ежегодно поступает бо-
лее 500 тыс. т ЗВ) усугубляют проблему диффузного загрязнения поверхностных вод.
Таким образом, водная экосистема Нижнего Дона испытывает все возрастающее влияние различных источников загрязнения, что негативно отражается на гидрохимическом режиме вод реки, структуре и функционировании водной экосистемы.
Опасность загрязнения водной экосистемы низовья р. Дон заключается не только в токсичности, но и в том, что оно вызывает изменения в генетическом аппарате клеток [11, 12]. Токсические свойства речной воды, выявленные при биотестировании [2, 3, 7, 11, 12], в сочетании с высоким уровнем химического загрязнения токсичными веществами свидетельствуют о токсификации водной экосистемы Нижнего Дона, которая представляет опасность для разных трофических звеньев [7].
Распределение ЗВ в воде низовья р. Дон (пункт г. Ростов-на-Дону) в 1998—2009 гг. представлено на рис. 1.
Анализ данных химического загрязнения Нижнего Дона показал, что с 1998 по 2009 г. наблюдается тенденция к увеличению значений БПК5. Содержание нитритов и нефтепродуктов колеблется при тенденции последних к увеличению. Содержание сульфатов стабильно на протяжении ряда лет и составляет 3 ПДК. Содержание меди и железа значительно уменьшилось (в 3—4 раза). В 2009 г. были впервые обнаружены соединения ртути (в пределах 1 ПДК).
В целом за исследованный период загрязненность вод по гидрохимическим показателям менялась. В 1998 г. воды относились к "очень грязным" (3б). В 2005—2006 гг. отмечено снижение загрязненности вод до "умеренно загрязненных" (3). Однако в отдельные годы класс качества воды по значениям УКИЗВ возрастал до 4 и воды оценивались как "грязные"(4а) [9].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объектов токсикологических исследований на водных объектах были выбраны створы с учетом загрязнения: в низовье р. Дон и в устье р. Темерник, испытывающие комплексную нагрузку мегаполиса Ростова-на-Дону и населенных пунктов в его пределах (г. Аксай, пос. Алек-сандровка); в районе городского пляжа на р. Дон и на оз. Голубом, испытывающих рекреационную нагрузку (рис. 2).
Исследования токсичности поверхностных вод методом биотестирования на указанных пунктах проведены в 1992, 1995, 1997, 2003 гг. и с 2006 по 2010 г. Результаты получены при использовании общепринятых методик биотестирова-
Нитритный азот Нефтепродукты БПК5 (О5)
1998 Щ 1999 - 2001 2002 2003 ;. 2004 2005 Ш 2006 .. 2007 - 2008 11= 2009
Рис. 1. Химическое загрязнение р. Дон (пункт г. Ростов-на-Дону) за 1998—2009 гг.
Дельта
Рис. 2. Карта-схема района отбора проб для биотестовых анализов в пределах мегаполиса (г Ростов-на-Дону, 46 км от впадения р. Дон в Азовское море): 1 — г. Аксай, 2 — пос. Александровка, 3 — Ворошиловский мост, 4 — р. Дон после впадения р. Темерник, 5 — пос. Нижне-Гниловская, 6 — Кумжинская роща, 7 — устье р. Темерник, 8 — оз. Голубое.
ния, а также методик, разработанных авторами настоящей статьи и утвержденных Росгидрометом [13-16].
Для оценки токсичности вод использовали тест-объекты разных трофических уровней и си-
стематической принадлежности: общепринятый ветвистоусый рачок Daphnia magna, коловратку Brachionus calyciflorus, ресничную инфузорию Paramecium caudatum, зеленые микроводоросли Scenedesmus obliquus.
Показатели токсичности исследуемой пробы воды при использовании зоопланктонных тест-объектов — их выживаемость/гибель и плодовитость, при использовании фитопланктонных тест-объектов — изменение коэффициента прироста численности клеток водорослей.
Степень токсичности оценивали по наличию острого (ОТД), подострого (П/ОТД) или хронического токсического действия (ХТД) исследуемой воды на тест-объекты.
В качестве контроля использовали: дехлорированную водопроводную воду и воду из условно "чистого" участка. Все эксперименты проведены в трехкратной повторности. Критерии токсичности проб — отличия от контроля показателей токсичности по использованным методикам, в большинстве биотестов — на 25% и более.
Исследованный участок Нижнего Дона делит г. Ростов-на-Дону на право- и левобережную части. На правом берегу расположен сам мегаполис. На левом берегу — рекреационная зона и промышленная зона, включающая объекты, вынесенные из центра города.
Бассейн р. Темерник ограничен окрестностями г. Ростова-на-
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.