ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 3, с. 304-311
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 504.4.064.36:574
ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ОЗЕР СЕВЕРО-ЗАПАДА И ЦЕНТРА ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ1
© 2014 г. И. И. Томилина, В. А. Гремячих, Л. П. Гребенюк
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН 152742 пос. Борок Некоузского р-на Ярославской обл. E-mail: i_tomilina@mail.ru Поступила в редакцию 10.08.2011 г.
Дана эколого-токсикологическая оценка состояния малых озер, расположенных на особо охраняемых территориях северо-запада и центра европейской части России и подверженных аэротехногенному закислению. Показано увеличение токсичности воды и донных отложений при снижении уровня рН воды. Установлены наиболее чувствительные показатели гидробионтов разных трофических групп, позволяющие проводить мониторинг состояния озер.
Ключевые слова: малые озера, закисление, биотестирование, токсичность, ртуть.
Б01: 10.7868/8032105961403016Х
Система мониторинга качества вод в России ориентирована на контроль загрязнения важных для народного хозяйства водных объектов, подвергающихся воздействию сточных вод. Малые озера, в том числе расположенные на охраняемых территориях и используемые в качестве фоновых объектов, в которых среда обитания гидробионтов формируется под влиянием только характерных для конкретного региона природных факторов, отсутствуют в системе мониторинга [9]. Открытые вторжению воздушных масс, переносящих компоненты промышленных выбросов в атмосферу, особо охраняемые природные комплексы также подвергаются аэротехногенному влиянию, в том числе и закислению, в результате чего теряют свое значение в качестве фоновых территорий. В крупных водоемах значения рН находятся в оптимальных пределах для существования большинства гидробионтов (6.5—8.5). Значительные отклонения от указанного диапазона наблюдаются, как правило, в малых и средних по площади водоемах [5]. Снижение концентрации водородных ионов в воде оказывает на гидробионтов как прямое (изменение качественного и количественного состава биотической составляющей водных экосистем), так и косвенное действие. Возрастает
1 Работа выполнена при поддержке программы "Биологические ресурсы России: оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга".
подвижность токсических веществ, в частности Щ, и стимулируется процесс ее метилирования, благодаря чему происходит увеличение концентрации металла в воде и биотической компоненте экосистем водоемов [18].
Антропогенное закисление поверхностных вод на северо-западе России обусловливает необходимость не только изучения его экологических последствий, но и разработки теоретических и практических основ организации долгосрочного контроля этого процесса на обширных территориях с целью анализа и прогноза многолетних изменений состояния экосистемы [17].
Эколого-токсикологический контроль с использованием методов биотестирования и биоиндикации, не выявляя прямых связей регистрируемых эффектов с определенным действующим агентом, позволяет оценивать и прогнозировать отклонения в состоянии биологических систем, вызванные воздействием многофакторной антропогенной нагрузки. Именно поэтому он и представляется перспективным для рекогносцировочной оценки экологического благополучия малых водоемов.
Цель работы — оценить эколого-токсикологи-ческое состояние озер, расположенных на охраняемых территориях северо-запада и центра европейской части России с использованием методов биотестирования и биоиндикации.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводили на водоемах четырех групп (рисунок). К первой группе относятся 15 озер Рдейского и Полистовского заповедников, расположенных в границах одной Полисто-Ловат-ской болотной системы (Новгородская и Псковская области), ко второй — 7 озер Валдайского национального парка (Новгородская область), к третьей — 11 озер Окского (Рязанская область), к четвертой — 12 озер Дарвинского (Вологодская область) заповедников. Отбор проб воды, грунта, а также отлов рыбы на этих озерах проводили с 1991 по 2008 г. Пробы воды отбирали батометром Рутнера, грунта — дночерпателем Экмана-Борджа с площадью захвата 0.025 м2.
В воде озер определяли рН, цветность и содержание основных ионов. В воде и донных отложениях (ДО) озер Дарвинского заповедника определяли общее содержание тяжелых металлов методом атомно-абсорбционной спектрометрии [12]; Валдайского, Рдейского и Полистовского — методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (1САР-61, США). Содержание загрязняющих веществ в воде сравнивали с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) и ориентировочно безопасными уровнями воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды, водных объектов, имеющих рыбохозяй-ственное значение [11]. Концентрации общих форм металлов сравнивали с рекомендованными для ДО уровнями, разработанными в разных странах [19, 21].
В качестве тест-организмов в работе использовали ветвистоусого рачка СегюёарИша аЙ1Ш8 ШЩеЪог§ и личинок комаров СИкопошш йрайш Ме1§еп [20, 23]. Критерием токсичности воды и водной вытяжки ДО (ВВДО) служила гибель >20% цериодафний и достоверное снижение репродуктивных показателей животных — оба показателя за 7 дней [7, 20].
Основные регистрируемые показатели негативного влияния цельного грунта на личинок комара СИ. йрайш — их смертность, изменение линейных размеров после 20-суточной экспозиции [19]. В качестве дополнительного показателя загрязнения изучали строение структур ротового аппарата личинок с целью обнаружения морфологических изменений. Для этого из головных капсул личинок изготавливали постоянные препараты с использованием жидкости Фора—Бер-лезе, которые просматривали под микроскопом при увеличении х400—600 [16]. Водоем считается благополучным, если доля личинок хирономид с аномалиями составляет от 3—5 [26] до 8—10% [27].
C
Ю
4 группа
2 группа
^^ ^^ 3 группа Москва
Карта-схема озер, расположенных в заповедниках северо-запада европейской части России: Рдейского и Полистовского (Новгородская и Псковская области) — 1 группа; Валдайского (Новгородская область) — 2 группа; Окского (Рязанская область) —
3 группа; Дарвинского (Вологодская область) —
4 группа.
В популяции Ch. riparius, содержащейся длительное время в культуре, относительная численность таких личинок может достигать 10—14% [2].
Для сравнительной оценки содержания Hg в рыбе всех четырех регионов было исследовано 518 экземпляров окуней. Количественное определение содержания металла в рыбе проводили методом холодного пара с использованием резонансной линии 253.7 нм на анализаторе ртути "Юлия-5К" [22].
Данные представляли в виде средних значений и их ошибок (x ± SE). Результаты обрабатывали статистически, используя метод дисперсионного анализа (ANOVA) и процедуру LSD-теста при уровне значимости р = 0.05 [24]. Статистический анализ результатов проводили с помощью пакета программ STATGRAPHICS Plus 2.1.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследованные водоемы или испытывали минимальное влияние хозяйственной деятельности человека, или не испытывали его вообще. Поэто-
Таблица 1. Основные характеристики озер центра и северо-запада европейской части России (здесь и в табл. 2—5 прочерк — отсутствие данных)
Озера Пло- 2 щадь, км2 Глуби- рН Цветность,
на, м воды град.
Рдейский и Полистовский заповедники
Березайка 0.1 3.0 4.1 550
Долгое 0.2 - 4.7 330
Домшинское 0.5 1.8 4.6 265
Глубокое 0.07 - 5.0 140
Глухое 0.07 - 4.2 480
Большое Горецкое 0.3 4.5 4.8 114
Малое Горецкое 0.1 5.1 4.6 76
Корниловское 0.1 1.5 4.4 310
Круглое 0.4 - 4.8 308
Межницкое 1.0 4.0 4.6 126
Островистое 0.4 - 4.9 290
Рдейское 25.8 2.5 4.9 260
Роговское 1.3 2.1 4.7 219
Русское 4.3 - 5.1 94
Чудское 1.6 2.0 4.9 242
Валдайский национальный парк
Брагино 0.14 2.4 6.9 170
Велье 35.0 7.0 7.7 80
Глухое 0.005 3.5 7.0 220
Иванье 0.16 3.5 7.2 130
Моховское 0.009 2.5 5.0 30
Большое Яичко 0.4 1.5 6.2 370
Малое Яичко 0.03 4.2 5.6 170
Окский заповедник
Алексеевское 0.03 1.0 6.7 440
Алешина Лука 0.1 1.2 7.0 540
Белое 0.01 - 6.9 380
Бельское 0.14 2.5 7.0 460
Вещерки 0.15 1.6 8.4 350
Ерус 0.26 1.0 7.5 360
Лопата 1.2 5.5 7.2 440
Нефедово 0.03 1.0 6.9 70
Свято-Лубяницкое 0.24 6.0 8.0 40
Свято-Полунинское 0.17 7.0 9.8 110
Татарское 0.62 1.6 8.8 220
Ухонское 0.31 3.0 7.5 360
Дарвинский заповедник
Долгое 0.5 - 4.8 318
Дорожив 2 - 3.9 30
Дубровское 0.2 1.5 4.0 259
Змеиное 0.01 3.0 4.2 125
Искрецкое 6.7 - 5.8 318
Кривое 0.05 - 5.8 778
Мороцкое 6.4 - 5.8 135
Мотыкино 0.02 4.0 3.8 19
Островское 0.2 - 4.7 226
Темное 0.2 3.0 3.8 48
Утешково 0.004 4.0 3.6 206
Хотавец 1.6 2.0 7.2 149
му разнообразие химического состава их вод в значительной степени определялось площадью и особенностями водосборных бассейнов (степень заболоченности, характер почв и т.д.), влияющими на формирование химического состава поверхностного стока [6]. Большинство озер представляли собой малые и очень малые водоемы площадью <0.5 км2, в основном бессточные, с максимальными глубинами 1.0—7.0 м (табл. 1). Самые крупные озера — Велье (Валдайский заповедник) — 35.0 км2 и Рдейское (Рдейский заповедник) — 25.8 км2.
Все озера Рдейского и Полистовского заповедников имели кислую реакцию среды (4.1—5.1). Значения рН воды в озерах Валдайского и Дарвинского заповедников варьировали в более широких пределах (5.0—7.7 и 3.6—7.2 соответственно), воды в озерах Окского заповедника были нейтральными и щелочными (6.7—9.8) (табл. 1). Сильногумифицированные водоемы (цветность >200 град. платиново-кобальтовой (Р-Со) шкалы) составляли 28.5% от общего числа озер в Валдайском заповеднике; 50, 66.6 и 75% — в Дарвинском, Окском, Рдейском и Полистовском заповедниках. Максимальная цветность в исследованных водоемах (778 град. Р-Со шкалы) зарегистрирована в оз. Кривом Дарвинского заповедника.
По содержанию двухвалентных и одновалентных катионов Fe воды озер достоверно не различались (табл. 2). Так, средние концентрации катионов Са и М§ варьировали в пределах 1.5—3.6 мг/л и 0.3—1.4 мг/л соответственно. Макси
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.