ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 3, с. 284-292
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 574
ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОДЫ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИИ НОВОСИБИРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА © 2014 г. В. В. Горгуленко, Л. В. Яныгина
Институт водных и экологических проблем СО РАН 656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1 E-mail: zoo@iwep.ru Поступила в редакцию 29.06.2011 г.
Для оценки токсикологического состояния отдельных участков Новосибирского водохранилища выполнено биотестирование воды и водных вытяжек донных отложений с использованием в качестве тест-объектов двух видов протококковых водорослей (Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb., Chlorella vulgaris Beijer) и двух видов низших ракообразных (Daphnia magna Straus, Ceriodaphnia affi-nis Lillijeborg). Установлено, что в р. Оби в районе г. Камень-на-Оби вода — более, а донные отложения — менее загрязнены по сравнению с таковыми в нижнем участке водохранилища. Результаты биотестирования согласуются с данными биоиндикации по бентосу и исследований содержания в воде хлорофилла "а" и загрязняющих веществ.
Ключевые слова: Новосибирское водохранилище, река Обь, биотестирование, биоиндикация, эко-токсикологическая оценка.
DOI: 10.7868/S0321059614030067
Биологическое тестирование — один из методов водной токсикологии для определения степени воздействия химических, физических, биологических факторов на биологически значимые показатели (тест-функции) исследуемых тест-организмов с последующей оценкой их состояния в соответствии с выбранными критериями токсичности среды [10]. В отличие от биоиндикации, фиксирующей суммарное воздействие ряда факторов за длительный промежуток времени, биотестирование позволяет определить возможные последствия загрязнения водного объекта и выполняет функцию тактического контроля загрязнения [17]. В отличие от химических методов анализа, которые дают информацию о содержании отдельных загрязняющих веществах (ЗВ) в фиксированный промежуток времени, биотестирование позволяет получить данные по интегральной токсичности среды, обусловленной присутствием комплекса ЗВ в воде и донных отложениях (ДО) [12]. Несмотря на то, что с 1991 г. биотестирование стало одним из обязательных методов контроля качества поверхностных вод [14], в большинстве случаев его используют для оценки токсичности химических соединений и сточных вод, реже — для природных вод и ДО. Оценку экологического состояния водных экосистем наиболее часто прово-
дят с помощью химических методов и биоиндикации [12], как и в случае исследований Новосибирского водохранилища [1, 4—9, 16, 22]. Особенно важны токсикологические исследования воды и ДО Новосибирского водохранилища ввиду его многофункционального использования (судоходство, ирригация, рыбное хозяйство, рекреация, хозяйственно-питьевое водоснабжение и получение электроэнергии).
Цель исследования — оценка токсичности воды и ДО на отдельных участках Новосибирского водохранилища методами биотестирования и ее сопоставление с гидрохимическими показателями и данными, полученными с помощью методов биоиндикации.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Новосибирское водохранилище — водоем сезонного регулирования, созданный на р. Оби в 1957—1959 гг. Створ плотины ГЭС находится выше г. Новосибирска. Граница выклинивания подпора при отметке НПУ — в районе г. Камень-на-Оби. Протяженность водохранилища от г. Камень-на-Оби до плотины гидроузла по равноудаленной от берегов линии составляет 220 км [21]. Площадь водного зеркала при НПУ — 1070 км2, полный
Карта-схема расположения пунктов отбора проб воды и ДО на р. Оби выше г. Камень-на-Оби (1 — левый берег, 2 — правый берег) и на нижнем участке водохранилища (3 — с. Ленинское, левый берег; 4 — с. Ленинское—с. Сосновка, середина разреза; 5 — с. Сосновка, правый берег).
объем — 8.8 км3, максимальная ширина — 22 км, максимальная глубина — 25, средняя — 9 м.
По гидрологическому режиму и морфометри-ческим характеристикам Новосибирское водохранилище — равнинный водоем и разделяется на три основные зоны: нижнюю — озеровидную, среднюю — суженную и верхнюю — расширенную. Объем озеровидного участка водохранилища от пос. Завьялово до плотины составляет 73% объема воды при НПУ и 90% — при сработке водохранилища до УМО (108.5 м). Эта зона водохранилища характеризуется наибольшей шириной, максимальными глубинами и ветровым волнением. Стоковые течения здесь имеют минимальные значения (0.1—0.15 м/с), в прибрежной зоне наблюдаются ветроволновые течения, возникающие при штормах и имеющие скорость до 0.3 м/с.
В средней — суженной части водохранилища глубины уменьшаются. Многочисленные острова, сохранившиеся в пределах долины Оби, препятствуют развитию ветрового волнения. Скорости стоковых течений здесь возрастают, ветровол-новых — снижаются.
Верхняя — расширенная часть водохранилища в русловой части характеризуется близким к речному гидрологическим режимом. Скорости стоковых
течений достигают 1.5 м/с, ветроволновые — практически отсутствуют [5, 9].
Пробы воды и ДО отбирали 25—29 июля 2007 г. и 22—26 июля 2008 г. Для оценки качества поступающей в водохранилище воды исследование проводили на верхнем участке водохранилища (ВУ) в районе г. Камень-на-Оби, а для выявления изменений качества воды в результате внутриво-доемных процессов — на нижнем участке Новосибирского водохранилища (НУ) (рисунок).
Пробы воды отбирали батометром; ДО на верхнем участке водохранилища — дночерпателем Гр—91 (площадь захвата 0.007 м2), на нижнем — дночерпателем Петерсена (площадь захвата 0.025 м2).
Токсикологический анализ проб воды и водных вытяжек ДО (ВВДО) проводили в соответствии с методиками [13, 15, 18—20]. В качестве тест-объектов использовали тест-культуры протококковых водорослей Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb., Chlorella vulgaris Beijer и низших ракообразных Daphnia magna Straus, Ceriodaphnia affinis Lillijeborg. Регистрировались следующие показатели: 1) коэффициент прироста клеток водорослей сценедесмуса (К) [15]; 2) оптическая плотность клеток водорослей хлореллы (ОПВ) [13]; 3) количество молоди на одну самку низших
ракообразных [18, 19]; 4) значения биологически безопасного разбавления воды и ВВДО, соответствующие показателям токсической кратности разбавления исследованных сред для роста клеток хлореллы (ТКР) [13] и безвредной кратности разбавления воды и ВВДО для роста клеток сце-недесмуса (БКР) [20], выживаемости (БКРв) и плодовитости (БКРП) низших ракообразных [18, 19]. Всего было отобрано восемь проб воды и четыре пробы ДО.
Для оценки экологического состояния водохранилища по показателям зообентоса было отобрано девять проб ДО. Пробы промывали через капроновый газ с размером ячеи 350 х 350 мкм, выбирали животных и фиксировали их 70%-ным этиловым спиртом. После установления постоянного веса животных разбирали по систематическим группам, считали и взвешивали на торсионных весах ВТ-500. Биоиндикацию проводили по биотическому индексу Вудивисса, олигохетному индексу Гуднайта-Уитли и индексу видового разнообразия Шеннона [23].
Результаты химического анализа воды исследованных участков водохранилища предоставлены лабораторией контроля природных и сточных вод ВерхнеОбьрегионводхоза.
Результаты биотестирования воды и ВВДО, данные химического анализа воды и показатели качества воды по зообентосу ранжировали по степени их снижения для каждого пункта исследования.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Оценка качества воды Гидрохимическая характеристика
Вода Новосибирского водохранилища относится к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первому типу [4]. В июле 2007 и 2008 гг. показатели рН варьировали в пределах 8.2—8.7 и соответствовали слабощелочным-щелочным водам. Динамика биогенных веществ в воде ВУ, вероятно, была связана с влиянием стока р. Оби, а на НУ — обусловлена внутриводоемными процессами [5, 9].
Так, содержание N Н+ в воде ВУ (0.09—0.35 мг/дм3) превышало значения, полученные для НУ (0.06— 0.09 мг/дм3) в 1.5—3.9 раз. Отметим, что в 1998 г. [7] и в 1999-2001 гг. [16], как и в июле 2007 и 2008 гг., в воде НУ было обнаружено меньшее содержание N Н+ по сравнению с таковым в воде
ВУ. В отличие от N Н+ , концентрация N О- в воде ВУ (0.07-1.5 мг/дм3) незначительно отличалась
от таковой в воде НУ (0.06-1.68). На всех исследуемых участках водохранилища содержание
N О2 и Р О4 находилось ниже пределов обнаружения, что также было зафиксировано в 1990, 1991 [6] и в 2005 гг. [4].
В 2008 г. содержание растворенных форм Си, А1 и Мп в воде ВУ (0.008-0.01, 0.034-0.054 и 0.070.009 мг/дм3) превышало аналогичные значения для воды НУ (0.002-0.003, 0.012-0.016 и <0.00030.006 мг/дм3) в 3.3-4.0, 34-45 и в 1.5-23.3 раза соответственно. Не отмечено существенных различий в содержании N1, Zn, Н и фенолов в воде ВУ и НУ.
Превышение предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных водоемов (ПДКрх) отмечено для Си в июле 2008 г. во всех пунктах исследования (2-10 ПДКрх), для Мп - в июле 2007 г. у правого берега ВУ (2 ПДКрх) и во всех пунктах исследования НУ (3-5 ПДКрх), для фенолов - в июле 2008 г. у правого берега и в середине разреза ВУ (2 ПДКрх и 3 ПДКрх соответственно), для Fe в июле 2007 г. - у с. Сосновка (28 ПДКрх) и в июле 2008 г. - в ВУ (31-46 ПДКрх).
Биотестирование
Тест-объект — протококковые водоросли. В
июле 2007 и 2008 гг. вода ВУ и НУ оказывала хроническое токсическое действие на рост клеток сценедесмуса во всех экспериментах, стимулируя их рост. В пяти из восьми экспериментов с хлореллой вода ВУ и НУ оказывала острое токсическое действие на рост клеток хлореллы, ингиби-руя их рост. Наиболее высокие показатели К сце-недесмуса зафиксированы в июле 2007 г. в воде, отобранной у с. Ленинского, и в июле 2008 г. - в воде, отобранной у с. Сосновка. Наименьшие ОПВ хлореллы получены в июле 2007 г. в экспериментах с водой ВУ и в июле 2008 г. - в экспериментах с водой из середины разреза НУ. По показателям БКР степень биологически безопасного разбавления воды для роста клеток сценедесмуса была наибольшей для НУ. По показателям ТКР степень биологически безопасного разбавления воды для роста клеток хлореллы была наибольшей для
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.