CC BY
44
2010
Известия ТИНРО
Том 162
УДК 628.394.1:574.632(265.546)
Л.А. Гаретова, Е.А. Каретникова*
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, 680000, г. Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65
ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ В ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАЛЫХ ЭСТУАРНЫХ СИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ ОЗ. ТОКИ,
ТАТАРСКИЙ ПРОЛИВ)
Рассматриваются результаты оценки динамики солености, температуры, рН, содержания органического вещества, нефтяных углеводородов и фенолов на различных участках системы река — озеро — бухта Токи. Установлено, что в условиях флюктуирующих факторов водной среды бактериопланктонное сообщество озера сохраняет относительно высокий уровень численности. Микробиологические и гидрохимические оценки качества воды совпадают. Выявлен высокий уровень загрязнения воды тяжелыми металлами в совокупности с умеренным загрязнением фенолами и нефтяными углеводородами.
Ключевые слова: эстуарии, органические вещества, фенолы, углеводороды, тяжелые металлы, бактериопланктон.
Garetova L-А., Karetnikova E.A. Hydrochemical and microbiological parameters to estimate ecological state of small estuaries (case of Toki Lake — Toki Bay system, Tatar Strait) // Izv. TINRO. — 2010. — Vol. 162. — P. 294-305.
Dynamics of water physical and chemical parameters, as salinity, temperature, pH, and concentrations of organic matter, hydrocarbons and phenols is traced in certain parts of the Toki river-lake-bay system in summer-autumn of 2005-2009, along with the parameters of bacterial community structure: the total abundance of heterotrophic bacterioplankton and the number of its main groups, as saprophytic, hydrocarbon-oxidizing, and phenolresistant bacteria. Significant spatial and temporal variability of both hydrochemical and microbiological parameters is revealed that was driven by tides and river runoff. Range of surface salinity variation was 0-10.6 %% in the river mouth, 0-21.0 %% in the lake, and 10.0-31.0 %% in the bay; total concentration of organic matter correlated positively with the water color. According to hydrochemical and microbiological parameters, the water quality was generally estimated as "medium", although a heightened content of phenols (up to 0.019 mg/l) and hydrocarbons (up to 1.340 mg/l) was observed at some stations. The river water was highly contaminated by ions of heavy metals: Fe et Al — 10264, Cu — 357, Zn — 1718, Pb — 135, Sn — 1044, Mn — 200 mg/l. The role of bottom sediments in the secondary pollution of waters by phenols and hydrocarbons is discussed, depositing of heavy metals is estimated.
Key words: estuary, organic matter, phenol, hydrocarbon, heavy metal, bacte-rioplankton.
* Гаретова Людмила Александровна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: micro@ivep.as.khb.ru; Каретникова Елена Анатольевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: micro@ ivep.as.khb.ru.
Введение
На юге российского Дальнего Востока эстуарии занимают десятки тысяч квадратных километров и многочисленны у побережья Сахалина, Приморья и Хабаровского края. Для южной части побережья Татарского пролива наиболее типичными являются малые эстуарные системы, включающие в себя устье малой реки и озеро лагунного типа, в большей или меньшей степени открытое в сторону бухты. Их экологическое состояние имеет большое значение для воспроизводства и нагула дальневосточных лососей, кефалевых, корюшек, красноперок, ракообразных и моллюсков. Уникальность системы река — озеро — бухта Токи определяется присутствием на вершине ее трофической пирамиды тюленей-ларга, лежбище которых находится на о. Токи в центральной части одноименной бухты. Отрицательную роль в сохранении видового разнообразия и естественного функционирования трофической сети в экотонных системах играет антропогенная деятельность на водосборах эстуариев. Кроме того, эстуарные системы, являясь зонами действия маргинальных фильтров, одновременно представляют собой конечную зону транспорта загрязняющих веществ, что связано с процессами седиментации в условиях повышения солености (Лисицын, 1994) и делает эстуарии одними из наиболее уязвимых к антропогенному воздействию экосистем. Это особенно относится к малым эстуарным системам. В то же время концентрирование органического вещества (ОВ) как аллохтонного, так и автохтонного происхождения приводит к формированию активного микробного комплекса, утилизирующего различные органические соединения. Активность микроорганизмов в эстуариях определяется не только составом и концентрацией ОВ, но и градиентом физико-химических параметров, включая соленость (Crump et al., 2004).
В литературе имеются сведения по оценке современного экологического состояния эстуарных зон российского побережья Японского моря (Галышева и др., 2008; Галышева, 2009; Лукьянова и др., 2009), малые же эстуарии Татарского пролива остаются практически неизученными.
Целью работы являлось исследование динамики физико-химических факторов и биотического компонента — бактериопланктона — в малой эстуарной системе река — озеро — бухта Токи (Татарский пролив).
Материалы и методы
Район исследования находится в 35 км севернее поселка городского типа Ванино и принадлежит бассейну Татарского пролива. Ширина р. Токи составляет около 10 м, скорость течения от 0,06 до 0,10 м/с в зависимости от интенсивности подпора приливным течением. Площадь зеркала оз. Токи около 0,5 км2, рельеф дна имеет выпуклую форму, зона осушки составляет около 20 % площади. Озеро соединено с одноименной бухтой проливом длиной 30 м и шириной 12 м, образованным за счет сужения береговой линии озера при строительстве железнодорожного моста. Направление и скорость течения в проливе изменяются в зависимости от высоты прилива от 0,14 до 0,60 м/с. Работы проводились в летне-осенний период (июль, август, сентябрь) 2005-2009 гг. на 8 станциях продольного и поперечного профиля акватории (рис. 1). Пробы отбирались два раза в сутки в фазу прилива и отлива, всего было отобрано и обработано 56 образцов воды. На каждой станции определяли температуру, соленость, рН при помощи кондуктометра WQC-24 (DKK-TOA Corporation, Япония), производили отбор проб воды для химических и микробиологических анализов. Содержание ОВ в воде определяли на анализаторе общего органического углерода (Total Organic Carbon) (Shimadzu, Япония), цветность — по Pt-Co шкале. Анализ суммарного содержания фенольных соединений проводили фотоколориметрическим методом с 4-аминоантипирином (РД 52.24.480-95). Количественный анализ нефтяных углеводородов (НУ) делался ИК-
спектрометрическим методом с использованием концентратомера КН-2 (Сибэко-прибор, Россия). Качественный анализ алифатических углеводородов проводили на хроматографе НР6890 серии 2 с пламенно-ионизационным детектором, капиллярная колонка Ultra 125 м х 0,32 мм х 0,25 мкм. Содержание тяжелых металлов в воде определяли на масс-спектрометре ELAN DRC II (Perkin Elmer, США).
Рис. 1. Карта-схема района исследования: 1 — станции отбора проб; 2 — зона осушки; 3 — железная дорога; 4 — свалка
Fig. 1. Scheme of the studying area: 1 — sampling stations; 2 — draining zone; 3 — railway bridge; 4 — city dump
Микробиологические посевы производили не позднее 1 ч после отбора проб согласно общепринятым в водной микробиологии методам (Кузнецов, Дубинина, 1989). Общую численность гетеротрофных бактерий (ОЧГ) определяли на рыбо-пептонном агаре, разбавленном в 10 раз, численность сапрофитных бактерий (СБ) — на стандартном рыбопептонном агаре. Численность нефтеокисляющих бактерий (НОБ) выявляли на среде Раймонда с нефтью, численность фенолрези-стентных бактерий (ФРБ) — на среде РПА:10 с внесением фенола в концентрации 1 г/л. Параллельно использовали две модификации сред: стандартную и с добавкой 3 % морской соли для выявления галотолерантных бактерий. Результаты подсчета выражали в численности колониеобразующих единиц (КОЕ) микроорганизмов в 1 мл воды.
Результаты и их обсуждение
Гидрохимическая характеристика воды. Важнейшей особенностью Татарского пролива является наличие приливно-отливных течений с изменением уровня моря в пределах от 50 до 100 см, что отражается на динамике физико-химических параметров на всех участках системы река — озеро — бухта Токи (табл. 1).
Таблица 1
Физико-химические параметры на различных участках системы река — озеро — бухта Токи в летне-осенний период 2005-2009 гг.
Table 1
Water physical and chemical parameters in certain parts of the Toki river-lake-bay system in summer-autumn of 2005-2009
Показатель Река (ст. 1) Станции отбора п| Устье Озеро (ст. 2) (ст. 3-5) роб Пролив (ст. 6, 7) Бухта (ст. 8)
Глубина, см 144-210 167 75-140 116 40-80 55 70-100 85 250-350 300
Температура, оС 9,7-15,0 11,7 10,0-15,0 12,8 11,0-27,0 15,3 9,5-16,5 12,8 10,5-16,5 13,0
Соленость, %о 0-0,97 0,32 0-10,6 2,47 0-20,96 5,77 4,71-31,0 15,53 10,36-31,0 22,08
рН 6,44-7,57 6,87 6,31-6,98 6,60 6,31-8,90 7,02 6,11-7,79 6,70 6,11-7,78 6,98
Цветность, град 45-155 110 45-163 115 50-210 141 27-185 82 20-95 56
ОВ, мг/л 6,2-17,0 11,0 6,4-15,7 10,8 1,7-18,2 10,3 0,8-17,5 8,3 0,7-11,3 4,34
НУ, мг/л 0,08-0,268 0,17 0,09-0,19 0,11 0,06-0,18 0,09 0,03-0,222 0,11 0,04-0,08 0,068
Фенолы, мкг/л 2,2-3,3 2,9 0-2,7 1,7 0-8,1 2,1 0-2,8 1,1 0-0 0
Примечание. Над чертой — пределы колебаний, под чертой — среднее значение из 56 определений.
Соленость является основным показателем, определяющим напряженность физико-химических и биохимических процессов (Лисицын, 1994), разнообразие местообитаний для гидробионтов в эстуарных системах. Соленость поверхностной воды в системе изменялась от 31 %о в проливе и бухте до 0 %о на станциях реки и озера. Из-за сложности береговой линии, особенностей рельефа дна, ветровой и приливно-отливной динамики соленость по станциям исследуемой системы изменялась неравномерно. Вероятно, этими же причинами обусловлена и мозаичность рН воды в исследованной акватории.
На станциях реки выявлена стратификация вод по солености, температуре и рН (рис. 2). В течение приливно-отливного цикла соленость поверхностной воды на ст. 1 колебалась от 0,29 до 0,97 %0, а на ст. 2 — от 0 до 10,2 %0. С увеличением глубины соленость воды увеличивалась и в придонном слое на ст. 1 как во время прилива, так и в отлив практически не изменялась, составляя 22,3-22,6 %о. На ст. 2 соленость придонного слоя воды в течение приливно-отливного цикла изменялась от 13,1 до 15,1 %о. Это связано с тем, что во время прилива более плотные морские воды стекают из мелководного озера по желобу русла реки и, частично перемешиваясь с пресной водой, продвигаются на значительное расстояние от устья. Во время отлива соленые воды задерживаются в придонном слое реки из-за перепада глубин в 100-140 см между уровнем дна
озера и реки. В русле реки отмечена обратная температурная стратификация вод, вероятно, обусловленная прогревом морских вод на мелководье озера. Увеличение солености и температуры воды по вертикальному профилю сопровождалось снижением рН.
го
X
ю >
я
Рис. 2. Вертикальное распределение солености, температуры и рН на речном участке эстуария в сентябре 2009 г.: 1 — 500 м выше устья (ст. 1); 2 — устье (ст. 2)
Fig. 2. Vertical profiles of water salinity, temperature, and pH in the river part of the system in September, 2009: 1 — 500 m above the mouth (Station 1); 2 — in the mouth (Station 2)
В озере за счет небольших глубин морские и речные воды хорошо перемешиваются и прогреваются. Средняя температура воды в озере независимо от сезона всегда была на 3-4 оС выше, чем в реке и в бухте.
Граница зоны опреснения в озере существенно изменялась в зависимости от уровня прилива (рис. 3). Так, в июле 2009 г. при низком приливе зона опреснения воды распространялась до станций поперечного профиля озера (ст. 3, 4 и 5). Самая высокая для июля соленость 18,7 %о была отмечена только в воде бухты. В сентябре при высоком уровне прилива зона опреснения уменьшалась, ограничиваясь только станциями 1 и 2. Абсолютные величины и амплитуды колебаний солености в течение приливно-отливного цикла по станциям озера в сентябре значительно увеличивались по сравнению с июлем.
Анализ общего содержания ОВ и цветности воды выявил значительное влияние поверхностного стока на величину данных показателей в исследованной акватории. Особенно явно это влияние прослеживалось после сильных дождей в июле 2009 г. (рис. 4). Цветность воды в эстуарной системе Токи достаточно тесно коррелирует с общим содержанием ОВ — в июле г = 0,745, в сентябре г = 0,779 при п = 16. Для территории водосбора исследованной акватории характерно наличие болот и торфяного типа почв, что отражается на содержании окрашенных ОВ, прежде всего водорастворимых гумусовых соединений в воде. Характер пространственно-временного распределения данных показателей свидетельствует о том, что ОВ поступают в воду озера с речным и поверхностным стоком, а также образуются непосредственно в озере при деструкции мортмассы макрофитов, которые в большом количестве поступают в озеро из бухты с приливами и штормами.
Оценка количественного содержания НУ в воде системы показала, что их среднее содержание составляло от 0,068 мг/л в воде бухты до 0,170 мг/л в речной воде, т.е. находилось на уровне 1,4-3,4 ПДК. В единичных локальных случаях фиксировался более высокий уровень загрязнения воды. В бухте самое высокое содержание НУ (26,8 ПДК) было выявлено в августе 2005 г., что, веро-
35 30
а
25
<л
20
15
□ 1 □ 2
10
5 0
35 30 25 20 15 10
JUL
Al
4 5 Станция
n=L
1 2 3 4 5 6 7 8
Станция
Рис. 3. Динамика солености по станциям системы река — озеро — бухта Токи в течение приливно-отливного цикла (2009 г.): а — июль, б — сентябрь; l — отлив, 2 — прилив
Fig. 3. Dynamics of salinity at the stations in the Toki river-lake-bay system during a tidal cycle: a — July 2009, б — September 2009; l — ebb, 2 — flow
ятнее всего, было связано с влиянием водного транспорта. В реке и озере содержание НУ на уровне 4,6-5,3 ПДК было выявлено в июле 2009 г.
Анализ качественного состава алифатических углеводородов выявил наличие в воде алканов с длиной цепи от C11 до C26, за исключением C17, отсутствовавшего во всех пробах. В целом распределение алканов на хроматограммах характеризовалось наличием отдельных углеводородов и не имело сходства с типичным распределением алифатических углеводородов таких фракций нефти, как керосин и дизельное топливо. В воде исследованной системы содержание фракции алканов C18-C26 составляло более 50 %. На рис. 5 представлено типичное распределение пиков алифатических углеводородов на хроматограммах экстрактов воды озера.
Фенолы за весь период исследования в воде бухты обнаружены не были. В речной воде их средняя концентрация была на уровне 2-3 мкг/л, а максимальное содержание было выявлено в августе 2005 г. и составляло 19 мкг/л (19 ПДК). В воде озера повышенные концентрации фенолов (5,1-8,1 мкг/л) зафик-
200
о
Q 150
ч го
CL
100
50
о О
ч го
250
200
150
100
50
20
18
16
14
12
10 S
8 Ci с5
6
4
2
0
20
18
16
14
12 .5
s
10
Ci
8 о
6
4
2
0
Рис. 4. Динамика общего органического вещества и цветности в системе река — озеро — бухта Токи: а — июль, б — сентябрь 2009 г.; 1 — цветность в отлив, 2 — цветность в прилив, 3 — содержание ОВ в отлив, 4 — содержание ОВ в прилив
Fig. 4. Dynamics of total organic matter concentration and water color in the Toki river-lake-bay system: a — July 2009, б — September 2009; 1 — water color at low-tide, 2 — water color at high-tide, 3 — organic matter at low-tide, 4 — organic matter at high-tide
сированы в сентябре 2009 г. во время отлива. В то же время в фазу прилива фенолы в воде не были обнаружены.
Источники поступления фенолов и углеводородов имеют как антропогенный, так и природный характер. Прежде всего это централизованная свалка п. г. т. Ванино, расположенная на правом берегу р. Токи, выше станций отбора проб (см. рис. 1), а также транспорт и смывы с железнодорожного полотна. Природными источниками данных соединений являются продукты метаболизма и деструкции водорослей и высшей водной растительности. Известно, что бурые и зеленые водоросли синтезируют значительное количество как алифатических, так и циклических УВ фетЬ^ку е! а1., 1999; Мт Gao е! а1., 2007). Дополнительным источником данных поллютантов в воде могут являться донные отложе-
15 20
Время удержания, мин
Рис. 5. Хроматограмма алканов воды оз. Токи (сентябрь 2009 г.) Fig. 5. Chromatogram of water alkanes in Toki Lake (September 2009)
ния озера. Они обогащены органическим веществом за счет мортмассы макрофи-тов, привносимой в озеро с приливами и штормами. Известно, что донные отложения, накапливая углеводороды естественного и антропогенного происхождения, длительное время могут являться действенным источником вторичного загрязнения водной среды (Миронов, 1985).
Распределение НУ и фенолов по исследованной акватории (рис. 6) носит ярко выраженный характер снижения содержания НУ и отсутствия фенолов в воде в прилив по сравнению с отливом. Вероятнее всего, это обусловлено как разбавлением морскими водами, так и "потерями" в концентрациях данных соединений за счет сорбции и седиментации при увеличении солености. Известно, что для растворенной
фракции такие "потери" угле- 1 П1
водородов могут составлять 28- го 0,15 - ^
15 мкг/л, а для взвешенной — 4-21 мкг/л (Немировская, 2004).
0,3
0,25
> 0,2
X
и
и ц 0,15
а
1-
(D ц 0,1
О
0,05
0
1
а
4 5 Станция
Рис. 6. Распределение концентраций НУ (а) и фенолов (б) в системе река — озеро — бухта Токи в течение приливно-отливно-го цикла (сентябрь 2009 г.): 1 — отлив, 2 — прилив
Fig. 6. Hydrocarbons (a) and phenols (б) concentrations in the waters of the Toki river-lake-bay system during a tidal cycle (September 2009): 1 — ebb, 2 — flow
о с; о
н
tu -&
L
4 5 Станция
Тяжелые металлы. Кроме органических соединений, в список приоритетных поллютантов водных экосистем входят тяжелые металлы, токсичность которых зависит от формы существования (Шулькин, 2000; Капков, 2003). Сравнительная оценка содержания тяжелых металлов в воде реки, озера и устье пролива, соединяющего озеро с бухтой, показала (табл. 2), что основная часть металлов поступает в озеро с речными водами. Наибольшее превышение ПДК в воде реки отмечено для железа, алюминия и цинка (Перечень ..., 1999).
Таблица 2
Содержание растворенных тяжелых металлов в воде (август 2006 г.)
Table 2
Heavy metals ions content in water (August 2006)
Металл ПДК„- мкг/л Концентрация металлов, мкг/л
Ст. 1 Ст. 3 Ст. 7
Fe 50 10264 604 932
Cu 5 357 20 15
Zn 50 1718 60 61
Pb 10 135 2 2
As 10 61 26 69
Cd 10 0,6 0,1 0,1
Co 5 4,8 0,7 1,6
Cr+3 70 156 91 190
Al 80 10264 604 932
Sn 112 1044 778 261
Mn 50 200 34 12
Снижение содержания растворенных форм металлов в воде озера по сравнению с речными водами обусловлено закономерностями строения и работы маргинальных фильтров (Лисицын, 1994). В эстуариях при солености от 1 до 20 %о происходят процессы коагуляции и флоккуляции, захват при соосаждении и сорбции из воды значительного количества растворенных металлов (до 20-40 %), перевод их из раствора в донные осадки. Ведущую роль в данных процессах играют гуминовые кислоты, являющиеся главными сорбентами маргинальных фильтров (Лисицын, 2004). В воде на ст. 7 сохранялось повышенное содержание железа, меди, алюминия, олова, мышьяка и хрома, при этом концентрации двух последних элементов были выше, чем в реке и озере. Это связано с тем, что вода для анализа на данной станции отбиралась во время прилива и являлась собственно водой бухты с соленостью 31 %, поэтому такой качественный и количественный состав ионов тяжелых металлов характеризует морской сток в озеро с приливными течениями, т.е. источниками поступления тяжелых металлов в озеро являются не только речные, но и морские воды.
Бактериопланктон. Бактериопланктонные сообщества являются интегральным функциональным и структурным компонентом планктонных сообществ и первыми реагируют на изменение условий обитания. В условиях переменных, флюктуирующих факторов водной среды в системе река — озеро — бухта Токи ОЧГ характеризовалась высокой пространственно-временной амплитудой колебаний (табл. 3). Общей закономерностью распределения бактериопланктона по исследуемой акватории являлось увеличение среднего уровня количественного развития в озере по сравнению с рекой и бухтой, что указывает на активизацию процессов деструкции органических веществ непосредственно в воде озера.
Численность группы СБ в водных объектах характеризует поступление преимущественно высоких концентраций слаборазложившихся органических веществ. Средний уровень численности СБ в исследованной системе находился в пределах II класса качества вод с характеристикой "чистые" (Государственный контроль ..., 2001). Увеличение численности СБ до 12-13 тыс. КОЕ/мл отмеча-
лось в воде реки и озера в августе 2006 г. Оно совпадало с максимальным (17,0 и 18,2 мг/л) за период исследования содержанием ОВ и характеризовало снижение качества воды до IV класса с характеристикой вод "загрязненные".
Таблица 3
Микробиологические показатели качества воды в системе река — озеро — бухта Токи в летне-осенний период 2005-2009 гг.
Table 3
Parameters of the bacteria-indicators abundance in the waters of the Toki river-lake-bay system in summer-autumn of 2005-2009
Показатель Река (ст. 1) Станции отбора п] Устье Озеро (ст. 2) (ст. 3-5) об Пролив (ст. 6, 7) Бухта (ст. 8)
ОЧГ • 103, КОЕ/мл 2,0-37,0 10,0 3,8-43,0 11,5 1,0-85,0 24,2 0,5-54,0 20,6 0,1-11,2 4,8
СБ • 103, КОЕ/мл 0,1-12,9 3,0 0,54-6,80 1,56 0,7-12,3 1,84 0,3-5,9 3,2 0,1-2,6 1,24
НОБ • 103, КОЕ/мл 0,16-2,80 1,04 0,09-2,51 0,91 0,10-2,01 0,52 0,04-2,90 0,67 0,01-0,37 0,20
ФРБ • 103, КОЕ/мл 0,12-2,00 0,65 0,15-1,91 0,76 0,01-1,90 0,21 0,01-0,80 0,21 0,01-0,20 0,09
НОБ/ОЧГ, % 8,0-7,6 7,8 2,3-5,9 4,1 2,4-10,0 6,2 5,4-8,0 6,7 1,0-3,3 2,2
ФРБ/ОЧГ, % 5,4-6,0 5,7 3,9-4,4 8,3 1,0-2,2 1,6 1,5-2,0 1,8 1,0-1,8 1,4
Численность бактерий на средах с внесением 3 % от численности на стандартных средах, морской соли %
ОЧГ 16,4 44,6 24,5 63,3 86,0
СБ 79,0 65,0 49,2 68,4 82,5
НОБ 87,5 > 100,0 > 100,0 > 100,0 > 100,0
ФРБ 5,0 3,9 6,1 10,7 6,0
Примечание. Над чертой — пределы колебаний, под чертой — среднее значение.
Численность НОВ и ФРБ в системе характеризовалась меньшей амплитудой колебаний по сравнению с ОЧГ и численностью СБ. Относительное содержание индикаторных групп бактерий от общего количества гетеротрофных микроорганизмов служит показателем большего или меньшего содержания поллю-тантов и интенсивности их окисления (Никитина, Голодяев, 2003). Численность НОВ не более 0,1-1,0 % численности гетеротрофных микроорганизмов характерна для чистых вод и может возрастать до 1-10 % в загрязненных НУ акваториях (Atlas, 1993). По показателям численности и процентного содержания НОВ и ФРБ от ОЧГ исследованная акватория относится к умеренно загрязненным фенолами и НУ водным объектам.
Бактериопланктонное сообщество характеризовалось гетерогенностью по признаку галотолерантности, что характерно для экотонных бактериальных сообществ. Известно, что пресноводный бактериопланктон способен выживать в градиенте солености до 20 %о (Painchaud et al., 1995), что дает возможность существовать пресноводным микроорганизмам в солоноватоводных зонах эстуария. Численность НОБ на средах с внесением 3 % морской соли зачастую была выше, чем на стандартных средах, что указывает на доминирование в сообществе галотолерантных форм НОВ. Доля галотолерантных ФРБ не превышала 10 % от численности на стандартных средах, что, вероятно, связано с особенностями формирования одновременной устойчивости к фенолам и солености.
Заключение
На основе особенностей динамики вод и соотношения вод морского и речного происхождения в исследуемой акватории выделено три динамические зоны: приустьевая (ст. 1 и 2), переходная (станции озера и пролива) и морская (ст. 8).
Содержание и состав органического вещества в воде системы в значительной степени обусловлены влиянием поверхностного стока и определяются особенностями территории водосбора, что подчеркивает уязвимость малых эстуар-ных систем при антропогенной нагрузке на водосбор. Наличие болот и торфяного типа почв способствует значительному (до 210 град) увеличению цветности воды в озере после прохождения обильных дождей, что отражается на общем содержании OB. Кроме природных соединений (гуминовые вещества почв) в эстуарий поступают НУ, фенолы и тяжелые металлы, источником которых является санкционированная свалка п.г.т. Ванино. B озере при увеличении солености воды значительная часть поллютантов депонируется в донные отложения, которые длительное время могут являться действенным источником загрязнения водной среды. Дополнительный вклад в общее содержание OB, фенолов и углеводородов в воде системы могут вносить прижизненные выделения и продукты микробиологической деструкции макрофитов.
При оценке степени загрязнения малых эстуарных систем необходимо учитывать переменный, флюктуирующий характер динамики физико-химических показателей в течение приливно-отливных циклов. Показано, что в течение суток на одних и тех же станциях системы содержание НУ может изменяться от 1 до 3-4 ПДК, а фенолов — от 0 до 5-8 ПДК.
Несмотря на нестабильность абиотических и трофических условий обитания, бактериопланктон в переходной зоне эстуария обладает адаптационными возможностями, позволяющими при существенных колебаниях численности сохранять ее достаточно высокий уровень по сравнению с пресными водами реки и морскими водами бухты. Бактерии, участвующие в процессах деструкции и трансформации антропогенных и природных углеводородов, характеризуются достаточно высокой галотолерантностью, обеспечивающей им возможность участия в процессах самоочищения водной среды в широком диапазоне солености эстуар-ной системы.
Результаты микробиологической индикации согласуются с данными по содержанию общего OB, фенолов и углеводородов в воде системы. Согласно комплексной (гидрохимической и микробиологической) оценке, загрязнение воды исследованной акватории данными соединениями характеризуется как "умеренное" (Патин, 2001) с единичными локальными случаями значительного превышения содержания фенолов и НУ.
Авторы выражают благодарность С.И. Левшиной (ИВЭП ДВО РАН) за помощь в проведении химических анализов.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 09-05-98515.
Список литературы
Галышева Ю.А. Биологические последствия органического загрязнения прибрежных морских экосистем российской части Японского моря // Изв. ТИНРО. — 2009. — Т. 158. — С. 209-227.
Галышева Ю.А., Христофорова Н.К., Чернова E.H. и др. Некоторые экологические параметры водной среды и донных отложений бухты Киевка Японского моря // Изв. ТИНРО. — 2008. — Т. 154. — С. 114-124.
Государственный контроль качества воды. — М. : ИПК Изд-во стандартов,
2001.
Капков В.И. Водоросли как биомаркеры загрязнения тяжелыми металлами морских прибрежных экосистем : автореф. дис. ... д-ра биол. наук. — М. : ИО РАН, 2003. — 44 с.
Кузнецов С.И., Дубинина Г.А. Методы изучения водных микроорганизмов : монография. — М. : Наука, 1989. — 228 с.
Лисицын А.П. Маргинальный фильтр океанов // Океанол. — 1994. — Т. 34, № 5. — С. 735-747.
Лисицын А.П. Потоки осадочного вещества, природные фильтры и осадочные системы "живого океана" // Геология и геофизика. — 2004. — Т. 45, № 1.- С. 15-48.
Лукьянова О.Н., Ирейкина С.А., Черняев А.П. и др. Химический анализ, биотестирование и молекулярные биомаркеры в оценке экологического состояния эсту-арных зон залива Петра Великого (Японское море) // Тез. докл. 10-го съезда гидробиол. об-ва при РАН. — Владивосток : Дальнаука, 2009. — С. 243-244.
Миронов О.Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами : монография. — Л. : Гидрометеоиздат, 1985. — 128 с.
Немировская И.А. Углеводороды в океане (снег—вода—взвесь—донные осадки) : монография. — М. : Науч. мир, 2004. — 328 с.
Никитина З.И., Голодяев Г.П. Экология микроорганизмов и санация почв техногенных территорий : монография. — Владивосток : Дальнаука, 2003. — 179 с.
Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа : монография. — М. : ВНИРО, 2001. — 247 с.
Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. — М. : ВНИРО, 1999. — 303 с.
РД 52.24.480-95. Методические указания. Ускоренное экстракционно-фотомет-рическое определение в воде суммы летучих фенолов без отгонки. — Ростов н/Д : Гидрохимический институт, 1995. — 14 с.
Шулькин В.М. Оценка загрязнения металлами реки Туманной и прилегающих морских вод // Экологическое состояние и биота юго-западной части залива Петра Великого и устья реки Туманной. — Владивосток : Дальнаука, 2000. — Т. 1. — С. 76-85.
Atlas R.M. Bacteria and bioremediation of marine oil spills // Oceanus. — 1993. — Vol. 36, № 2. — P. 71-80.
Crump B.C., Hopkinson C.S., Sogin M.L., Hobbie J.E. Microbial biogeography along an estuarine salinity gradient: combined influences of bacterial growth and residence time // Appl. and Environ. Microbiol. — 2004. — Vol. 70, № 3. — P. 1494-1505.
Dembitsky V.M., Shkrob I., Dor I. Separation and identification of hydrocarbons and other volatile compounds from cultured blue-green alga Nostoc sp. by gas chromatogra-phy-mass spectrometry using serially coupled capillary columns with consecutive nonpolar and semipolar stationary phases // J. Chromatography A. — 1999. — Vol. 862, № 2. — P. 221-229.
Min Gao, Simoneit B.R.T., Gantar M., Jaffe R. Occurrence and distribution of novel botryococcene hydrocarbons in freshwater wetlands of the Florida Everglades // Chemosphere. — 2007. — Vol. 70, № 2. — P. 224-236.
Painchaud J., Therriault J.C., Legendre L. Assessment of salinity-related morta-liry of freshwater bacteria in the Saint Lawrence estuary // Appl. Environ. Microbiol. — 1995. — Vol. 61, № 1. — P. 205-208.
Поступила в редакцию 15.04.10 г.
