БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2013, № 4, с. 52-60
УДК 574.587
МАКРОЗООБЕНТОС СРЕДНЕГО ТЕЧЕНИЯ Р. ВЯТ^ В РАЙОНЕ ОБЪЕКТА УНИЧТОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ
© 2013 г. Т. И. Кочурова*, Г. Я. Кантор**
*Региональный центр государственного экологического контроля и мониторинга по Кировской области,
610004 г. Киров, проспект Октябрьский, 24, e-mail: kochurovati@mail.ru **Вятский государственный гуманитарный университет, 610002 г. Киров, ул. Красноармейская, 26 Поступила в редакцию 01.03.2012 г.
Приведены результаты пятилетних исследований макрозообентоса р. Вятка в районе объекта уничтожения химического оружия (пос. Мирный Кировской обл.) на этапе обезвреживания фосфор-органических отравляющих веществ. Рассмотрен таксономический состав, динамика количественных показателей и структуры сообществ донных беспозвоночных. Дана биоиндикационная оценка качества воды. Установлено сохранение общего таксономического богатства и рост общей биомассы зообентоса. Выявлены процессы органического загрязнения и эвтрофирования р. Вятка.
Ключевые слова: макрозообентос, таксономический состав, численность, биомасса, количественная структура, биоиндикация, эвтрофирование.
DOI: 10.7868/S0320965213040104
ВВЕДЕНИЕ
Вятка — типичная равнинная река, правобережный приток р. Камы и основная водная артерия Кировской обл. Длина реки 1370 км, из них в пределах Кировской обл. 1250 км [8]. Река Вятка подвергается значительной антропогенной нагрузке. Один из потенциально опасных источников загрязнения — объект уничтожения химического оружия, расположенный в 60 км западнее г. Кирова. Здесь с 1953 г. хранились боеприпасы, снаряженные фосфорорганическими отравляющими веществами нервнопаралитического действия (зарином, зоманом, Ух, вязким зоманом), а также веществами кожно-нарывного действия (двойной ипритно-люизитной смесью) общей массой ~7 тыс. т, что составляло 17.4% общих запасов химического оружия страны. В сентябре 2006 г. введен в действие объект уничтожения химического оружия (ОУХО), на котором к концу 2009 г. уничтожено >4.7 тыс. т фосфорорганиче-ских отравляющих веществ [6]. По потреблению водных ресурсов в промышленных целях ОУХО относится к предприятиям замкнутого цикла. Хозяйственно-бытовые стоки с объекта наряду со стоками пос. Мирный поступают на очистные сооружения, а затем в р. Погиблица на расстоянии 2 км до впадения ее в р. Вятка.
ОУХО относится к высоко опасным промышленным объектам, применяемые на нем технологии уничтожения фосфорорганических отравляющих веществ не имели прежде аналогов в мировой практике. Это делает актуальным проведение исследований по оценке изменений природного комплекса (в том числе и р. Вятка) в районе его эксплуатации. В соответствии с программой комплексного экологического мониторинга в зоне защитных мероприятий (ЗЗМ)1 объекта выполняли оценку состояния водных экосистем по макрозообентосу.
Зообентос р. Вятка на территории Кировской обл. изучен слабо, публикации по данному вопросу носят единичный и разрозненный характер и фактически не содержат сведений о донном населении участка, попадающего в ЗЗМ ОУХО.
Цель работы — исследование таксономического состава, структурных характеристик зообенто-са и оценка качества воды р. Вятка в зоне защит-
1 ЗЗМ — территория вокруг ОУХО, в пределах которой осуществляется специальный комплекс мероприятий по обеспечению защиты граждан и окружающей среды от возможного действия токсических химикатов вследствие возникновения чрезвычайных ситуаций, включающий оценку фонового состояния окружающей среды и динамический контроль ее изменений.
Рис. 1. Схема расположения станций гидробиологического мониторинга в ЗЗМ ОУХО: 1—6 — номера станций; 7 — граница ЗЗМ.
ных мероприятий объекта уничтожения химического оружия.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Гидробиологический мониторинг вели на 60-километровом участке среднего течения р. Вятка (в 526.5-589 км от устья) в 2005-2009 гг. Долина реки в исследуемом районе широкая, пойма заболочена и изрезана многочисленными протоками, старицами и озерами. Русло шириной 100-200 м, извилистое, глубина реки от 1.5 до 6 м. Грунты состоят главным образом из мелко- и среднезерни-стых песков с примесью небольшого количества гравия, ила и глины [8]. Исследования начаты до пуска ОУХО в эксплуатацию (2005 г.) и продолжены в период его функционирования на этапах уничтожения фосфорорганических отравляющих веществ: детоксикации отравляющего вещества Ух (2006-2007 гг.), сжигания реакционных масс от детоксикации Ух (2008 г.), детоксикации и сжигания реакционных масс от отравляющего вещества зарин (2009 г.).
Пробы макрозообентоса отбирали на шести станциях р. Вятка, приуроченных к участкам комплексного экологического мониторинга состояния природных сред на территории ЗЗМ ОУХО (рис. 1, табл. 1). Исследуемый участок реки на всем протяжении характеризовался относительно высокой скоростью течения (0.5-0.9 м/с).
Пробы собирали 1 раз в год (сентябрь-октябрь) по стандартным методикам [17, 18]. С разных биотопов в пределах одной станции гидробиологическим сачком отбирали по две-три количественных и одной качественной пробе. Пробы промывали через сито из мельничного газа с размером ячеи 0.4 мм и фиксировали 4%-ным формалином. Для идентификации организмов использовали определители [14, 15].
Состояние донных биоценозов оценивали по количеству таксонов, численности, биомассе и доле отдельных таксономических групп в общей численности и биомассе. Для определения качества воды использовали индексы Вудивисса (ВТ) [7, 22], Гуднайта и Уитлея (Мо/Ме) [7, 17], Балуш-
Таблица 1. Характеристика станций отбора проб макрозообентоса
Номер Расстоя- Радиус Местоположение, обоснование Тип грунтов
станции ние, км от ОУХО, км выбора местоположения
1 589 14 На верхней границе ЗЗМ, для оценки фонового состояния водотока Алевролит, камни
2 574. 5 14.5 4.2 В направлении преобладающего переноса воздушных масс от объекта, для отслеживания возможного Песчаный, песчаный с примесью глины
аэрогенного загрязнения
т. 560. 5 3.9 В 500 м выше устья р. Погиблица (водоприемник Песчаный, гравийно-
14.0 хозяйственно-бытовых стоков пос. Мирный и ОУХО) песчаный
4 559. 5 5.2 В 500 м ниже устья р. Погиблица (водоприемник Песчаный, песчано-
1.0 хозяйственно-бытовых стоков пос. Мирный и ОУХО) гравийный
5 544. 5 1 5.0 11 Ниже слияния старого и основного русел р. Вятка, для отслеживания сноса и аккумуляции возможного загрязнения Песчаный, илисто-песчаный
6 526. 5 21 Максимально удаленная от ОУХО, для оценки Гравийно-песчаный,
1 8.0 состояния водотока на выходе с территории ЗЗМ камни
Примечание. Над чертой — расстояние от устья, под чертой — от расположенной выше станции.
киной (Как) [3] и ЕРТ(ЕрИешегор1ега + Р1есор1ега + + ТпсИор1ега) [20]. Таксономическое разнообразие оценивали по индексу Шеннона (Н [9].
Достоверность корреляционных связей между гидробиологическими характеристиками и показателями химического состава воды и донных отложений оценивали при р = 0.05 [5].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В составе бентофауны обнаружено 112 таксонов видового и надвидового рангов, относящихся к девяти классам и пяти типам (Cnidaria, Nemathel-minthes, Annelida, Mollusca, Arthropoda). Наибольшее распространение имели представители Chi-ronomidae и Oligochaeta, встречаемость которых составила 96—98% (табл. 2). К широко распространенным относились личинки Ephemeroptera, которые отмечены в >75% проб. В число константных групп не вошли моллюски, в норме постоянно или почти постоянно присутствующие в бентос-ных сообществах региона [10]. Их встречаемость на этапе фонового обследования (2005 г.) составляла >90%, но значительно снизилась в последующие годы (табл. 2). Снижение встречаемости за время функционирования объекта отмечено для представителей еще ряда групп: Nematoda, Hirudinea, Ephemeroptera, Coleoptera, Trichoptera, Ceratopogonidae и прочие Diptera. Одновременно повысилась встречаемость представителей отрядов Odonata и Plecoptera.
Таксономическое богатство, регистрируемое в разные годы для участка в целом, оставалось стабильным и удерживалось на уровне 57—67 таксонов. Обилие таксонов на отдельных станциях изменялось от 15 до 49. Наибольшие межгодовые колебания данного показателя зафиксированы вблизи ОУХО (ст. 3 и 4). На максимально удаленных от объекта ст. 1 и 6 таксономическое богатство было наиболее стабильным (соответственно 26.8 ± 4.2 и 37.8 ± 5.7 таксонов). Среднее число таксонов, приходящееся на одну станцию, увеличивалось с 31 в 2005 г. до 34.6 в 2006 г. В 2007 и 2008 гг. этот показатель снизился соответственно до 29.7 и 23.3 таксонов. В этот период на ст. 2—4 (вблизи ОУХО) проявилось качественное обеднение бентоценозов. Число регистрируемых таксонов сократилось в 1.7—2.6 раза, в том числе и за счет почти полного исчезновения личинок поденок и ручейников, которые отмечены лишь в качественных пробах. Наряду с обеднением таксономического состава зафиксировано появление единичных особей ранних личиночных стадий веснянок Isoperla grammatica Poda и I. obscura Zet-terstedt. Их расселение можно объяснить благоприятным кислородным режимом и высокой проточностью воды в р. Вятка, особенно в многоводный 2008 г. В этот же год повысилась встречаемость организмов еще одной реофильной группы - Simuliidae. В 2009 г. на ст. 3-5 (ниже ОУХО) отмечено восстановление таксономического богатства зообентоса до значений 2005 г., в то время как на верхних ст. 1 и 2 величина показателя
Таблица 2. Встречаемость (%) представителей основных групп зообентоса в ЗЗМ ОУХО
Группа зообентоса Годы
2005 2006 2007 2008 2009 Средняя
Hydrida 41.6 46.6 22.2 36.8 50.0 39.0
Nematoda 41.6 40.0 33.0 5.2 33.0 29.3
Oligochaeta 83.3 100.0 100.0 94.7 100.0 95.6
Hirudinea 50.0 40.0 27.7 21.1 27.7 31.7
Mollusca 91.6 80.0 44.0 31.5 66.6 59.8
Isopoda 0 13.3 5.6 0 11.1 6.1
Hydrachnidia 50.0 53.3 50.0 31.6 44.4 45.1
Odonata 0 20.0 16.6 5.2 16.6 10.9
Ephemeroptera 100.0 86.7 72.2 63.2 72.2 76.8
Plecoptera 0 6.6 16.6 21.1 16.6 13.4
Heteroptera 75.0 93.3 55.5 84.2 61.1 74.3
Coleoptera 33.3 13.3 22.2 26.3 55.5 30.5
Trichoptera 75.0
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.