аЗкологигескаЗ оценка И картографирование
УДК 543.97
ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННОЙ
НАГРУЗКИ НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ СРЕДНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ БЕЛОЙ МЕТОДОМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ
Р. Р. Аскаров, м. н. с., Институт прикладных исследований АН Республики Башкортостан, askaroff-r@mail.ru,
А. П. Голощапов, кандидат биологических
наук, apg1960@yandex.ru,
И. В. Овсянникова, техник-лаборант,
inna.ovsyannikova.80@mail.ru
Филиал ФГБОУ ВПО
«Уфимский государственный нефтяной
технический университет»
(Республика Башкортостан, г. Стерлитамак)
При проведении биотестирования поверхностных вод в среднем течении р. Белой использовали «коэффициент эвтрофикации», рассчитанный в соответствии с методикой ПНД Ф Т 14.1:2:4.19—2013. Коэффициент эвтрофикации отражает комплексное действие процессов токсикации и эвтрофикации. Результаты, полученные в декабре 2011 года, мае, августе и октябре 2013 года в 6 створах демонстрируют характер динамики и изменчивости данных процессов в разное время года и на разных створах. В зимний период был выделен минимальный показатель эвтрофикации. Сопоставление полученных данных с литературными сведениями по долговременной динамике биогенных элементов в водоемах европейской части Российской Федерации, свидетельствуют о наличии связи между динамикой эвтрофикации и динамикой содержания азотсодержащих соединений в поверхностных водах. Таким образом, эвтрофикационные процессы скрывают идущую параллельно токсикацию поверхностных вод. К достоинствам использованного подхода к анализу пространственно-временной изменчивости процессов эвтрофикации поверхностных вод суши можно отнести простоту исполнения, дешевизну, при точности, сопоставимой с химико-аналитическими методами.
When performing bio-testing of the surface water in the middle watercourse of the Belaya river in the vicinity of the town of Sterlitamak, the coefficient of "eutroph-ication", estimated in accordance to the methodology PND F T 14.1:2:4.19—2013, was used. The coefficient of eutrophication reflects the integrated effect of the processes of toxicity and eutrophication. The results obtained in December 2011, May, August and October 2013 at six cross-sections demonstrate the dynamics and variability of these processes in different seasons and at different cross-sections. In winter the minimal indicator of eutrophication was registered. The comparison of the obtained data with literature information on the long-term dynamics of biogenic elements in the reservoirs of the European Part of the Russian Federation shows the relationships between the dynamics of eutrophication and the dynamics of the content of nitrogen compounds in the surface waters. Thus, eutrophication processes hide the toxication of the surface water which takes place along with it. The advantages of the used approach to the analysis of spatial-temporal variability of the processes of eutrophication of the surface water can be attributed to the simplicity, cheapness, and the method has precision comparable to chemical analytical ones.
Ключевые слова: биотестирование поверхностных вод суши, токсика-ция поверхностных вод суши, эвтрофикация поверхностных вод суши.
Keywords: Bio-testing of surface water, Toxication of surface waters, Eutroph-ication of surface waters.
Введение. Вода является важнейшим стратегическим ресурсом, обеспечивающим национальное благосостояние. Одной из актуальных проблем наших дней является техногенное загрязнение природных вод и вызванное этим ухудшение качества водных экосистем. Критерием благополучия окружающей среды при осуществлении хозяйственной деятельности принято считать соответствие ее показателей качества установленным нормативам. В отношении антропогенного загрязнения используют количественное сравнение предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ с компонентным составом проб. В настоящее время число веществ-экополлютантов, оказывающих влияние на экосистемы, превышает миллион, причем свыше четверти миллиона новых веществ синтезируется ежегодно [1]. Обеспечение безопасности среды обитания человека требует проведения анализа большого количества проб сложного химического состава на содержание тех или иных контролируемых компонентов.
Затраты на анализ состояния окружающей среды в мировом масштабе достигают астрономических сумм, которые включают стоимость лабораторного оборудования и проведения анализов.
С другой стороны, список токсичных веществ, попадающих в окружающую среду в результате антропогенной деятельности, постоянно растет. Таким образом, возникает необходимость в разработке менее затратных интегральных методов оценки состояния окружающей среды [1]. Этот интегральный показатель отражает совокупность воздействия многих факторов, в первую очередь, результаты физико-химического анализа, природных условий и отдельных экологических параметров, включающих видовое разнообразие и доминирование численности отдельных видов и пр.
Антропогенное воздействие на водные объекты условно разделяется на эвтрофицирую-щее и токсичное [2]. Эвтрофицирующее действие рассматривают как ответную реакцию водных экосистем, возникающую при попадании в водоем относительно безвредных органических веществ и биогенных элементов. В результате наблюдается интенсивное развитие отдельных групп организмов и, как следствие, сдвиги экологического равновесия и вторичное загрязнение различного рода метаболитами. Токсическое и эвтрофицирующее воздействие на экосистемы происходит одновременно; в большинстве случаев анализируется лишь эффект токсичности. Воздействие эвтрофикации оценивают по изменению продуктивности водных систем, различных параметров фитопланктона, изменению содержания азота и фосфора. Отметим включение показателя эвтрофи-кации в нормативные документы и отсутствие методики, а также количественного определения уровня эвтрофикации и совместного влияния эвтрофикации и токсичности [3—5].
Методика. Отбор проб поверхностных вод проводился в шести контрольных точках (створах) в декабре 2011 г. и в мае, августе и октябре 2013 г. (рис. 1).
Отобранные пробы доставлялись в лабораторию и анализировались согласно требованиям методики ПНД Ф Т 14.1:2:4.19—2013 [5]. На дно чашек Петри помещали фильтровальную бумагу, на поверхность которой раскладывали по 30 семян кресс-салата (Lepidium sativum). Затем поверхность фильтровальной бумаги смачивали образцами поверхностных вод различной концентрации. Схема опыта: в подготовленные чашки Петри последовательно вносили неразбавленную пробу воды и растворы проб вод, разбавленных в два, четыре, восемь и шестнадцать раз. Опыт ставили в трех повторностях. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. Постановка опыта предусматривает дополнительное
Рис. 1. Размещение точек отбора проб: 1 — створ, находящийся на 600 м выше по течению от автомобильного моста через р. Белая; 2—5 — створы, находящиеся ниже по течению на 600 м от автомобильного моста через р. Белая и друг от друга; 6 — створ, находящийся на расстоянии 700 м ниже по течению от створа 5
внесение проб воды для предупреждения высыхания на протяжении всего эксперимента (семь дней). По окончании опыта регистрировали три показателя фитотоксичности: длина и сухой вес проростков, процент всхожести семян.
Статистическую обработку данных проводили стандартными методами с использованием программы «Statistica-5.0 for Windows». Значимость различий среднеарифметических значений определяли с помощью t-критерия Стьюдента. В качестве критерия эвтрофициро-вания был использован предложенный ранее «коэффициент эвтрофикации» — показатель, выраженный через среднюю длину проростков (в мм) в неразбавленной пробе воды [6].
Результаты и обсуждение. Было установлено, что величины коэффициентов эвтрофика-ции на створе 1 в декабре достоверно отличаются от таковых для остальных времен года, а в октябре зафиксировано достоверное различие с августом (рис. 2).
На створе 2 коэффициенты эвтрофикации в декабре отличаются достоверно от таковых для остальных времен года (рис. 3).
По оси абсцисс — средняя величина коэффициента эвтрофикации (в мм), стандартная ошибка и стандартное отклонение коэффициента эвтрофикации, по оси ординат — дата пробоотбора.
Коэффициенты эвтрофикации на створе 3 в декабре достоверно отличны от таковых для остальных времен года (рис. 4).
На створе 4 величины коэффициентов эвтрофикации в декабре отличаются достоверно от таковых в остальные сезоны года. Следует также отметить, что значения коэффициентов эвтрофикации в мае достоверно различаются от таковых в августе и октябре (рис. 5).
На створе 5 коэффициенты эвтрофикации в декабре достоверно отличаются от таковых в остальные времена года. Значения коэффициентов эвтрофикации в мае различаются достоверно от таковых в августе и октябре (рис. 6).
Рис. 2. Вариация коэффициента эвтрофикации на створе 1 в период наблюдений. По оси абсцисс — средние значение коэффициентов эвтрофикации (в мм), стандартная ошибка и стандартное отклонение коэффициента эвтрофикации, по оси ординат — дата пробоотбора
Рис. 3. Вариация коэффициента эвтрофикации на створе 2 в период наблюдений
Рис. 4. Вариация коэффициента эвтрофикации на створе 3 в период наблюдений. По оси абсцисс — средняя величина коэффициента эвтрофикации (в мм), стандартная ошибка и стандартное отклонение коэффициента эвтрофикации, по оси ординат — дата пробоотбора
Рис. 5. Вариация коэффициента эвтрофикации на створе 4 в период наблюдений. По оси абсцисс — средняя величина коэффициента эвтро-фикации (в мм), стандартная ошибка и стандартное отклонение, по оси ординат — дата пробоотбора
Рис. 6. Варьирование коэффициента эвтрофикации
на створе 5 в период наблюдений. По оси абсцисс — средняя величина коэффициента эвтрофикации (в мм), стандартная ошибка и стандартное отклонение коэффициента эвтрофикации, по оси ординат — дата пробоотбора
Рис. 7. Варьирование коэффициента эвтрофикации
на створе 6 в период наблюдений. По оси абсцисс — средняя величина коэффициента эвтро-фикации (в мм), стандартная ошибка и стандартное отклонение коэффициента эвтрофикации, по оси ординат — дата
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.