CC BY
14ВлаЗимірскій ЗемлеШецг
23
УДК 502.51
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО МЕТОДА ДЛЯ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ВОДОСБОРА БАССЕЙНА РЕК КАМЕНКА И МЖАРА
М.В. Осипова, Т.В. Уланова - Владимирский государственный университет А.В. Толмачева - МГУ имени М.В. Ломоносова И.Ю. Винокуров, к. х. н. - ГНУ Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии. E-mail: [email protected]
Ключевые слова: метод оценки загрязнений, водные объекты, водосбор, реки.
Учет особенностей структуры почвенного покрова, включая структуру шельфа морей и океанов, находит все большее применение при решении практических задач по различным направлениям, среди которых: конструирование агроландшафтов, мелиорация, точное земледелие, оценка распространения экотоксикантов, прокладка трубопроводов по шельфу морей и океанов [1]. Эти практические задачи имеют геоэкологический и геохимический аспекты, связанные с хозяйственной деятельностью, отходы которой становятся источниками антропогенных веществ. Они образуют геохимические поля и формируют локальные и региональные геохимические циклы. Выделяют три основных фактора, влияющие на эти процессы: 1) источники выбросов промышленности, транспорта, коммунального хозяйства и загрязнители сельскохозяйственных ландшафтов;
2) перенос загрязнителей транзитными средами, в которые включены атмосфера, атмосферные осадки, поверхностные и грунтовые воды;
3) депонирующие среды, в которых накапливаются и трансформируются техногенные вещества - почвы, донные отложения, живые организмы, сооружения.
Локальные и региональные геохимические циклы можно рассматривать не только при изучении геохимических функций городских экосистем, но и водосборных бассейнов рек, в которых размещены сельскохозяйственные ландшафты. В качестве примера можно привести г. Суздаль, расположенный в створе очень компактного водосборного бассейна, образованного реками Мжара и Каменка.
Экология города, кроме городских локальных источников антропогенных веществ, определяется состоянием сельскохозяйственных ландшафтов. В бассейне рек Каменка и Мжара
внедрена адаптивно-ландшафтная система земледелия, имеющая рамки экологических ограничений, распространяющиеся на особенности контуров полей, обработки почвы в зависимости от рельефа (крутизны склонов), использования минераль-
ных удобрений и гербицидов.
В границах бассейна рек как природных структурах реализуются важнейшие циклы круговорота веществ. Размещение промышленных и сельскохозяйственных технологий в этих пространственных структурах приво-
Рис. 1. Космический снимок размещения агроландшафтов в бассейне рек Каменка и Мжара
Показатели эффективности фотосинтеза ^/Рт, Fv'/Fm') и параметры, отражающие содержание фотосинтезирующих пигментов (Р0, Рг) на различных участках реки Каменка по результатам осенней и весенней биоиндикации
Пункты отбора проб F0 Fv/Fm
осень 2GG7 г. (1.10) весна 2008 г. (21.04) осень 2008 г. (29.10) весна 2009 г. (28.04) осень 2007 г. (1.10) весна 2008 г. (21.04) осень 2008 г. (29.10) весна 2009 г. (28.04)
1. Плотина ГТК 0,950 0,938 0,5б4 0,313 0,б49 0,491 0,199 0,470
2. Спасо-Евфимиев монастырь 0,298 0,802 0,539 0,347 0,бб4 0,537 0,053 0,50б
3. Ул. Шмидта 0,148 1,082 0,542 0,30б 0,499 0,488 0,198 0,525
4. Музей деревянного зодчества 0,140 0,837 0,598 0,249 0,535 0,501 0,259 0,392
5. Мост на ул. Ленина 0,149 1,128 0,б03 0,259 0,553 0,571 0,227 0,535
6. Васильевский омут 0,158 0,934 0,б58 0,211 0,5б5 0,571 0,1б0 0,39б
24
^лаЗимірскій ЗемледЪлецъ
дит к загрязнению водных объектов водосбора. В этой связи их мониторинг стал определяющим для интегральной оценки экологического состояния бассейна рек.
Вода - необходимое условие возникновения, сохранения и устойчивости биосферы, важнейший природный ресурс. В данной работе для определения степени токсичности воды и локализации загрязнений применяли флуориметрический метод анализа.
Этот высокочувствительный интегральный метод позволяет следить за состоянием фотосинтетическо-го аппарата микроводорослей и устойчивостью к загрязнениям. Для оценки загрязнений используют два параметра: интенсивность флуоресценции, связанная с содержанием микроводорослей, и эффективность фотосинтеза.
В качестве объекта исследования была выбрана река Каменка, протекающая по Владимирской области, в том числе в черте города Суздаль. Большую часть года река представляет собой незначительный водоток, не способный без подпора плотинами образовать визуально и рекреационнопривлекательную акваторию. Среди антропогенных факторов негативного воздействия на водные объекты бассейна реки, кроме ограниченной нагрузки адаптивно-ландшафтной системы земледелия и высокой концентрации поголовья крупного рогатого скота, большую роль играют организация стихийных свалок бытовых отходов и сброс недостаточно очищенных сточных вод с очистных сооружений города и района.
С 2008 г. на участке, расположенном между плотинами на расстоянии 4,6 км, проводят подводно-технические работы по расчистке русла и дноуглублению реки для увеличения пропускной способности, улучшения экологической обстановки и санитарнотехнического состояния водоёма. При производстве работ невозможно избежать негативного воздействия на водный объект. Основными загрязнителями поверхностных вод при проведении работ служат взвеси и нефтепродукты.
Для исследования качества воды реки Каменка в черте города Суздаль проводили отбор простых проб в осенний и весенний периоды в фиксированных точках. Воду отбирали с помощью полиэтиленовых шприцов
на глубине 20-30 см от поверхности в полиэтиленовые бутыли. Измерения параметров флуоресценции проводили на кафедре биофизики Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова с помощью флуориметра. Принцип действия флуориметров достаточно прост и основан на отклике природного фитопланктона или тест-культур водорослей на освещение с заданной энергией светового потока [2-9].
Изменение параметров флуоресценции фитопланктона по течению реки представлены на рисунках 3 и 4.
Параметры флуоресценции изменяются по течению реки неравномерно. Осенью 2007 г. во всех точках зафиксировано высокое значение эффективности фотосинтеза при достаточно низком содержании фитопланктона (за исключением пункта 1, увеличение содержания микроводорослей в котором обусловлено поступлением биогенных веществ). Осенью 2008 г.. наблюдается ухудшение качества воды. Значение эффективности фотосинтеза изменяется в пределах от
0,053 до 0,260, имея значения ниже критического (Ру/Рт = 0,3), при котором нарушается воспроизводство фитопланктона. При этом параметр, отражающий концентрацию пигментов фитопланктона, имеет достаточно высокие значения: от 0,539 до 0,658. Это свидетельствует о нарушении работы фотосинтетического аппарата микроводорослей. Поскольку данная картина наблюдается во всех пунктах отбора проб, можно сказать, что фитопланктонные сообщества реки Каменка находятся в угнетённом состоянии. Это может быть связано с поступлением в воду токсичных веществ, а также быть следствием проведения дноочистительных работ. Исследования 2006 г. показали зависимость загрязнений по мере протекания реки Каменка по территории города Суздаля: небольшое при входе реки в город и значительное на выходе. Это позволило нам сделать вывод о слабом влиянии антропогенных загрязнений, переносимых с сельскохозяйственных ландшафтов. В связи с этим результаты 2006 г. нами интерпретируются техногенным влиянием дноочистительных работ.
Весной 2008 г.. (рис. 4) достаточно высокому содержанию фитопланктона соответствует относительно низкое значение эффективности фотосинтеза.
ландшафтных систем земледелия в бассейне рек Каменка и Мжара
0 -Т-------Т--------Т--------Т--------1
1 2 3 4 5 6
Г^нкты отбора проб
—Ро Осень 2007 г. ♦ Ро Осень 2008 г.
—□— Ру/Рт Осень 2007 г. —с—Ру/Рт Осень 2008 г.
Рис. 3. Изменение параметров флуоресценции фитопланктона по течению реки Каменка осенью 2007 и 2008 гг.
Пункты отбора проб
—Ро Весна 2008 г. —Ро Весна 2009 г.
—о— Ру/Рт весна 2008 г. —С—Ру/Рт Весна 2009 г.
Рис. 4. Изменение параметров флуоресценции фитопланктона по течению реки Каменка весной 2008 и 2009 гг.
Это обусловлено избытком питательных веществ, поступивших в реку во время паводка.
Весной 2009 г. наблюдается улучшение качества воды в р. Каменка по сравнению с результатами осенней биоиндикации. Было зафиксировано достаточно высокое для природной воды значение эффективности фотосинтеза: от 0,392 до 0,571 (таблица).
5лаЗитрсШ ЗемлеШецг
25
При этом содержание биомассы фитопланктона по сравнению с осенним периодом уменьшилось.
Таким образом, во время паводка происходит естественное очищение реки, а также обогащение воды минеральным питанием, поступившим с талыми водами, что обусловливает переход фитопланктонного сообщества в стадию роста. Улучшение параметров флуоресценции весной 2009 г. свидетельствует о том, что последствия проведения работ по расчистке русла и дноуглублению реки полностью устранены.
Полученные данные свидетельствуют о том, что дноочистительные работы, проводимые на реке, оказывают неблагоприятное воздействие на водный объект, но ухудшение качества воды незначительно и носит непродолжительный характер.
Таким образом, метод флуоресцентной спектроскопии перспективен для экспрессного тестирования качества поверхностных вод, что показано на примере реки Каменка. Данный метод, обладая высокой точностью и чувствительностью, даёт интегральную оценку загряз-
нения природных вод и позволяет выявить локализацию загрязнений. Совместное использование этого метода с химическими методами анализа позволяют сделать вывод о незначительном вкладе загрязнений, обусловленных техногенным воздействием на агроландшафты, смывом и перемещением с водными потоками веществ антропогенной природы. Основной вклад в загрязнение реки Каменка обусловлен воздействием городских объектов.
Литература
1. Винокуров И.Ю., Степанов И.Н. Применение потоковых картографических моделей для решения прикладных задач экологической безопасности // Владимирский земледелец. Владимир. 2010, №1-2 (51-52). С. 46-47.
2. Экологическая биофизика. Учебное пособие: В 3 т. Под ред. И.И. Гительзона, Н. С. Печуркина. Том 2. Биофизика наземных и водных экосистем/Е. А. Ваганов, А.В. Шашкин,
B.И. Харук и др. Под ред. Е.А. Ваганова, А.Г. Дегерменджи. -М.: «Логос», 2002.
C. 247-253.
3. Казимирко Ю.В. Разработка флуо-
риметрических методов оценки состояния фотосинтетического аппарата для биоиндикации сред. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Москва, 2006.
4. Тихонов А.Н. Регуляция световых и темновых стадий фотосинтеза // Со-росовский Образовательный Журнал, 1999, №11. С. 8-15.
5. Тихонов А.Н. Защитные механизмы фотосинтеза // Соросовский Образовательный Журнал, 1999, №11. С. 16-21.
6. Рубин А. Б. Биофизические методы в экологическом мониторинге // Соросовский Образовательный Журнал. 2000. №4. С. 7-13.
7. Рубин А.Б. Первичные процессы фотосинтеза. http://www.nature.web. ги.
8. Шестаков С.В. Молекулярная генетика фотосинтеза // Соросовский Образовательный Журнал, 1998, №9.
С. 22-27.
9. Погосян С.И., профессор кафедры биофизики Биологического ф-та МГУ им. М.В. Ломоносова, д. б. н. Из личных архивов.
ПЕРВИЧНОЕ СЕМЕНОВОДСТВО КАРТОФЕЛЯ -ЗАЛОГ ХОРОШЕГО УРОЖАЯ
Н.Г. Пахомова, В.В. Козлова - ГНУ Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии. E-mail: [email protected]
Чтобы получить хороший урожай картофеля, нужно правильно выбрать сорт, знать сроки его вегетации и рекомендован ли он для выращивания в вашем регионе. Немалая роль в этом звене отводится первичному семеноводству. Это кропотливый, трудоемкий и в основном ручной труд по размножению семян. От отбора семенного материала до элитного картофеля проходит 5 лет.
Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии возделывает картофель ранних сортов - Жуковский ранний, Латона и Ред-Скарлет (семенной материал обновлен из мини-клубней), среднеранних - Радонежский, Рябинушка и среднеспелых - Симфония, Скарб, Ручеек, Ладожский Всеволж-ской селекционной станции Ленинградской области, которые отличаются хорошей урожайностью и пользуются спросом.
Жуковский ранний. Сорт выведен в ВНИИ картофельного хозяйства. Раннеспелый, столового назначения. Районирован для большинства регионов России. Растение полурас-кидистое, средней высоты, клубни округло-овальные, кожура розовая, мякоть белая. Урожайность высокая, содержание крахмала 10-12%. Устойчив к раку, картофельной нематоде, парше обыкновенной, среднеустойчив к бактериозам, ризоктониозу, мозаичным вирусам.
Латона. Сорт выведен в Голландии. Раннеспелый, столового назначения. Районирован для Северо-Западного и Центрального регионов России. Клубни овальные, мякоть светло-желтая. Сорт высокоурожайный, устойчив к раку и картофельной нематоде. Средне поражается макроспориозом и вирусными болезнями. Восприимчив к фитофторозу и парше обыкновен-
ной. Содержание крахмала 15-17%, хороший вкус. Обладает хорошей сопротивляемостью к засухе. Лежкость клубней при хранении хорошая.
Ред-Скарлет. Сорт выведен в Гол -ландии. Раннеспелый, столового назначения. Растение низкое, дружно формирует клубни. Максимальная урожайность 270 ц/га. Клубень удлиненно-овальный с мелкими глазками. Кожура красная, мякоть желтая. Содержание крахмала 10,1-15,6%, вкус удовлетворительный, лежкость хорошая. Неустойчив к возбудителю фитофтороза по ботве и умеренно восприимчив по клубням. Устойчив к возбудителю рака картофеля и золотистой картофельной нематоде.
Радонежский. Сорт Всеволожской селекционной станции. Среднеранний, высокоурожайный. Клубни овально кремовые с розовыми пятнами , глазки поверхностные красные и
