научная статья по теме КРИТЕРИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БИОТИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ МАЛЫХ РЕК (НА ПРИМЕРЕ Р. ШАВА НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ) Биология

Текст научной статьи на тему «КРИТЕРИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БИОТИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ МАЛЫХ РЕК (НА ПРИМЕРЕ Р. ШАВА НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ)»

БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2014, № 3, с. 12-20

УДК 574.632,574.633

КРИТЕРИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БИОТИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ МАЛЫХ РЕК (НА ПРИМЕРЕ Р. ШАВА НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ)

© 2014 г. Н. М. Мингазова*, О. Ю. Деревенская*, О. В. Палагушкина*,

Э. Г. Набеева*, Л. В. Блатт**

*Казанский федеральный университет, 420008 г. Казань, ул. Кремлевская, 18, е-таП: ODerevenskaya@mail.ru **ООО "Экосфера", 420133 г. Казань, ул. Гаврилова, д. 20б, Поступила в редакцию 25.12.2012 г.

Дана оценка экологического состояния малой р. Шава (Кстовский р-н, Нижегородская обл.), пострадавшей в результате аварии на нефтепроводе в 2007 г. На основании физико-химических показателей качества воды и результатов изучения сообществ гидробионтов оценен уровень загрязнения реки и сделаны выводы о степени восстановления сообществ в результате совместного действия ре-культивационных мероприятий и процессов естественного самоочищения. Выделены критерии оценки завершения рекультивационных работ по гидробиологическим показателям (фитопланктону, зоопланктону и зообентосу).

Ключевые слова: нефтяное загрязнение, восстановление сообществ, критерии восстановления, фитопланктон, зоопланктон, зообентос, малая река.

Б01: 10.7868/80320965214030139

ВВЕДЕНИЕ

Проблема ликвидации нефтяного загрязнения водных объектов приобретает важное экономическое и экологическое значение в связи с участившимися аварийными ситуациями. Действие нефти уменьшает видовое богатство сообществ гид-робионтов, изменяет соотношение видов, снижает первичную продукцию [1]. Действие нефтепродуктов на фитопланктон неоднозначно и зависит от концентрации сырой нефти в воде. В экспериментальных условиях показано, что концентрация экстрактов из сырой нефти на уровне 12% оказывала стимулирующее действие на большинство культур диатомовых водорослей, при 25% их развитие задерживалось и лишь при 50% — угнеталось [3]. При этом нефтяная пленка не убивала водоросли, а нарушала их нормальное деление. В природных условиях в местах поступления нефтепродуктов интенсивно развиваются а-ме-зосапробные формы, наблюдается резкое снижение числа видов и изменение численности оставшихся [3]. Фитопланктон, накапливая в тканях нефтепродукты, подвергается токсическому действию диспергированной нефти, утрачивает жизнеспособность и может быть источником нефти для рыб, использующих их в качестве корма [3]. Токсическое действие дизельного топлива на зоо-

планктон выражается в снижении видового богатства и изменении соотношения видов [4].

Эксперименты с природными зооценозами показали их высокую чувствительность к содержанию нефтепродуктов даже в небольшой концентрации [2]. Нефть и нефтепродукты вызывали нарушения газового и фильтрационного процессов у беспозвоночных гидробионтов, изменение дыхательного и сердечного ритмов, поведенческих реакций [2]. При действии нефти и высокомолекулярных нефтепродуктов наблюдалось прилипание рачков к поверхностной пленке [2]. Ветвистоусые ракообразные и молодь веслоногих наиболее чувствительны к действию нефтепродуктов, коловратки рода БгаеНюпш — более устойчивы [2]. По сравнению с ветвистоусыми и веслоногими ракообразными моллюски и гаммариды менее восприимчивы к действию нефтепродуктов [2].

Река Шава — приток второго порядка р. Волги, протекает в Кстовском районе Нижегородской области. Длина реки 31 км, площадь водосбора 239 км2, ширина от 1 до 5 м, глубина (по руслу) от 0.2 до 1.0 м. Река относится к малым равнинным рекам со смешанным, преимущественно снеговым питанием. В 18 км от истока р. Шава образует водно-болотные угодья — государственный памятник

Таблица 1. Гидрологические характеристики исследуемого участка реки (28.УП 2011 г.)

Номер станции Ширина русла, м Глубина русла, м Скорость течения, м/с Расход воды, м3/с Характеристика берегов

1 2.7 0.1 0.20 0.055 Заболоченные

2 1.2 0.4 0.15 0.063 Левый — заболоченный,

правый — обрывистый

3 0.6 0.2 1.00 0.060 То же

4 6.0 0.4 0.04 0.010 Заболоченные

5 2.6 0.7 0.06 0.110 Обрывистые

природы областного значения ("Болото Шава"). Ниже по течению реки создан пруд, используемый рыбхозом "Борок" в качестве нагульного, затем р. Шава впадает в р. Кудьма. В весенний период расход воды 0.8—1.0 м3/с.

12 марта 2007 г. в районе с. Слободское Кстов-ского района Нижегородской обл. произошел аварийный разлив нефтепродукта (дизельного топлива) общим объемом 309.05 м3. Загрязнению подверглись почвогрунты и грунтовые воды, воды р. Шава, нагульный пруд рыбхоза "Борок" и частично р. Кудьма.

Для снижения концентрации нефтепродуктов собственником нефтепродуктопровода осуществлены первоочередные мероприятия по их сбору и очистке почвы в месте аварии, а также воды и донных отложений р. Шава. Позже выполнен комплекс мероприятий (установка барьеров, дамб, откачка вод; использование бонов, матов, сорбентов; взмучивание донных отложений и связывание сорбентами, изъятие донных отложений, выемка и утилизация загрязненного грунта и др.) для устранения остаточного загрязнения [7].

Встал вопрос об оценке степени завершенности восстановительных работ, безопасности (нетоксичности) воды и донных отложений загрязненного участка для гидробионтов и человека.

Цель работы — выделение критериев восстановления сообществ гидробионтов малых рек (на примере р. Шава), которые могут использоваться для оценки завершенности реабилитационных мероприятий при ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов на равнинных малых водотоках.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В ходе исследований р. Шава в 2007 и 2011 гг. выполнены физико-химические анализы воды и донных отложений, изучено состояние фитопланктона, зоопланктона и зообентоса. Для оценки состояния реки использованы результаты организаций, ответственных за государственный (природоохранная прокуратура Нижегородской обл.) и ведомственный мониторинг (рыбхоз "Борок"), природоохранный контроль (ЦИСИАК Минэко-

логии РТ), а также фондовые материалы лаборатории оптимизации водных экосистем Казанского федерального университета. Пробы воды и гидробионтов отбирали в мае, августе и октябре 2007 г. на 2—5 станциях и в мае и июле 2011 г. на 5 станциях: в 1000 м выше места аварии (ст. 1), в месте разлива нефтепродуктов (ст. 2), в 1500 м ниже места аварии (ст. 3), в 2500 м ниже места аварии (на выходе из нагульного пруда, ст. 4), в 3000 м ниже места аварии (ст. 5). Гидрологические характеристики исследуемого участка реки приведены в табл. 1.

Степень загрязнения воды по гидрохимическим показателям оценивали сравнением с ПДК, разработанными для рыбохозяйственных водоемов. Пробоотборы гидробионтов и их камеральная обработка выполнены по стандартным методикам [5]. Для оценки качества воды по фитопланктону использовали эколого-санитарную классификацию качества поверхностных вод суши [8], по зоопланктону и зообентосу — рассчитывали биотические индексы Шеннона (Н) [13], Симпсона (С) (по численности) и Вудивиса (Ж). Для определения степени загрязнения водоемов вычисляли индекс сапробности Пантле и Букк в модификации Сладечека [14]. Для определения трофического статуса участков водотока по фитопланктону использовали трофический индекс Милиус [10].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Физико-химические показатели. После аварии (15 марта 2007 г.) концентрация нефтепродуктов в воде р. Шава составляла 874.2 мг/л, что превышало ПДК в 17 484 раза. Нефтепродукты, попавшие в реку, собирали с поверхности воды, извлекали с помощью сорбентов, часть из них аккумулировалась в донных отложениях, часть разнесена течением. В июне 2007 г. их содержание в воде снизилось до 0.09—0.12 мг/л (2.4 ПДК). В августе содержание нефтепродуктов на ст. 1 и 3 было в пределах нормы и только на входе в нагульный пруд составляло 0.087 мг/л, что соответствует 1.7 ПДК. На выходе из пруда (ст. 4) концентрация нефтепродуктов уже не превышала норму (0.044 мг/л).

Тем не менее, при взмучивании воды наблюдались нефтяные разводы. В октябре 2007 г. содержание нефтепродуктов во всех пробах было <0.05 мг/л, т.е. не превышало ПДК. В 2011 г. также не отмечено превышений ПДК, за исключением одной пробы (ст. 2 — 1.5 ПДК).

Вода р. Шава "очень жесткая" (10.6—29.2 мг-экв./л), с "высокой" минерализацией (от 789 до 1866 мг/л); из макрокомпонентов преобладали сульфаты и кальций. Содержание кислорода в воде реки летом и осенью 2007 г. составляло 65— 77%. Летом 2007 г. отмечено высокое содержание ионов аммония в воде (ст. 5 — 23 ПДК), содержание нитритов превышало норму в 8 раз. Осенью содержание азотсодержащих соединений было в пределах нормы, отмечено лишь превышение ПДК по содержанию фосфатов (1—3 ПДК). БПК5 составляло 1.3—2.2 мг О/л летом и 2.3—8.0 мг О/л осенью. Перманганатная окисляемость летом от ст. 1 до ст. 4 повышалась с 9.5 до 14.3 мг О/л и характеризовалась как "средняя" и "повышенная", осенью — как "малая" на ст. 2 и "очень высокая" (43.9 мг О/л) на ст. 5. Содержание сероводорода и сульфидов в месте разлива нефтепродуктов (ст. 2) составило 54 ПДК, ниже по течению было в пределах нормы. В воде отмечены превышения ПДК меди, цинка, марганца и железа.

Исследования 2011 г. выявили высокое содержание аммония на ст. 1 (1.2 ПДК) и на ст. 5 (1.4 ПДК). Концентрации нитритов и нитратов в воде были в пределах нормы, фосфатов — на уровне ПДК в мае, а в июле превышало ПДК в 1.8— 5.0 раза. В районе ст. 5 наблюдали повышенное содержание соединений фосфора, азота и высокие значения ХПК, вероятно, вследствие сельскохозяйственной деятельности (выпас скота, влияние сбросов воды из прудов рыбхоза), а также высокое содержание марганца (27 ПДК) и железа (5 ПДК). На этом участке реки скорость течения воды мала, что, возможно, способствует застою воды. В целом, в 2011 г. наблюдали существенное улучшение качества воды по химическим показателям по сравнению с 2007 г.

Донные отложения р. Шава представлены илисто-песчаными, песчано-илистыми, глинисто-илистыми грунтами (по руслу), местами отмечены илисто-торфянистые грунты вязкой консистенции. В 2007 г. при взмучивании донных отложений в разных местах по руслу реки поднималась нефтяная пленка, в 2011 г. этого не наблюдалось и содержание нефтепродуктов с

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.

Показать целиком