CC BY
90
Жгарева Н.Н.2, Соловых Г.Н.1, Иванова И.Ю. 1, Кольчугина Г.Ф.1
1Оренбургская государственная медицинская академия 2Институт биологии внутренних вод РАН
НЕКОТОРЫЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ И ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АНТРОПОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ РЕКИ БЛЯВА В РАЙОНЕ г. МЕДНОГОРСКА
Представлены результаты экологического мониторинга р. Блява в районе г. Медногорска. Выявлено превышение ПДК и допустимых уровней содержания меди и кадмия (по международным стандартам) в донных отложениях на всех исследованных станциях; в зоне влияния медносерного комбината отмечено угнетение макрозообентоса, вплоть до полной его гибели, что свидетельствовало о неблагополучном экологическом состоянии реки. Впервые определена структура сообществ бентосных организмов малой р. Блява (64 вида) на разных ее участках.
Ключевые слова: экологический мониторинг, химическое загрязнение, тяжелые металлы, бентос-ные сообщества.
Введение
Проблема экологического состояния водных объектов является актуальной для всех водных бассейнов России. Значительная часть пресноводных экосистем функционирует в режиме высоких нагрузок химическими загрязнителями.
Состояние водных ресурсов Оренбургской области рассматривается как очень тяжелое [3]. На качество воды огромное влияние оказывает сброс недостаточно очищенных сточных вод промышленных предприятий. Наибольшую опасность для гидробионтов водных экосистем представляют тяжелые металлы (ТМ) и повышенное органическое загрязнение.
Медно-серный комбинат является градообразующим предприятием г. Медногорска, а река Блява, расположенная в районе города, испытывает сильный антропогенный пресс, находясь в зоне влияния комбината и города. На сегодняшний день нет достаточно разработанной концепции оценки и управления антропогенным воздействием на малые реки [1].
Целью исследования было проведение оценки экологического состояния р. Блява по гидрохимическому мониторингу ТМ и по показателям состояния бентосного сообщества.
Материал и методы
Для решения поставленных задач были проведены полевые и экспериментальные исследования донных отложений (ДО). Пробы ДО и макрозообентоса отбирались на 5 станциях р. Блява в июле-августе 2007 г. скребком с ячейкой 0,3 мм с глубины до 10 см, с площадью захвата 312,5 см2 по стандартной методике. Грунт промывали через сито из мельничного газа с размером ячеек 0,3
мм и фиксировали 4% формалином [5]. Станция 1(37) - фоновый участок выше Медногорска. Станция 2(38)- старица, отшнурованный водоем р. Блява. Станция 3(36) - р. Блява в черте Медногорска, вне зоны влияния медно-серного комбината. Станция 4(30) - р. Блява выше очистных сооружений по левому берегу. Станция 5(28) - р. Блява ниже очистных сооружений.
Содержание биологически доступных форм металлов в ДО определяли атомно-абсорбционным методом в лаборатории ВНИИМС (Оренбург).
Проведена количественная [4, 5] и качественная оценка бентоса [7]. Характеристики сообщества зообентоса на каждой станции осуществляли по показателям: численность (экз/м2); биомасса (мг/ м2); число видов; индекс сапробности по Пантле и Букк, в модификации Сладечека; комбинированный индекс состояния сообщества (КИСС) [2, 4].
Результаты и обсуждение
Станция 1 - фоновый участок р. Блява расположен выше г. Медногорска, в районе 229 км. Химический анализ ДО выявил превышение ПДК (санитарно-гигиенических для почв) [3, 6] и допустимых уровней (ДУ) (по системе стандартов, принятой в США) [8] содержания меди (2,5 раза), кадмия (2,6 раза), свинца (1,3 раза) (табл. 1).
Численность и биомасса донного населения имели высокие величины - 5248 экз /м2 и 19545,28 мг/ м2 соответственно.
В бентосе обнаружено 38 видов беспозвоночных, наибольшим разнообразием отличались хирономиды и жуки. По численности до-
Таблица 1. Показатели химического анализа донных отложений реки Блява в районе г. Медногорска (2007 г.) в мг/кг
№ станций Наименование станции Cu Zn Pb Cd Fe Hg
Станция 1 р. Блява, выше г. Медногорска (фоновый участок) 54,5 76,5 39,0 1,6 1250,0 _
Станция 2 р. Блява, отшнурованный водоем 207,5 78,0 54,0 2,4 845,0 -
Станция 3 р. Блява, в черте г. Медногорска, вне зоны влияния комбината 26,0 69,0 6,0 2,0 1200,0 _
Станция 4 р. Блява, выше очистных сооружений 757,5 76,5 24,0 7,2 1457,2 -
Станция 5 р. Блява, ниже очистных сооружений 519,3 75,0 11,9 8,4 1400,0 -
Допустимые уровни содержания ТМ* (по ПС**)*** 21,0 120,0 27,5 0,6 - 0,03
* - тяжелые металлы; ** - рекомендации Международной объединенной комиссии (США); *** - по Ingersoll C.G., Nelson M.K.,1990.
минировали личинки хирономид (68%), по биомассе - личинки SialisFuliginosa Pictet (47,2%). Доминантные группы - представители отряда Diptera, семейство Chironomidae - 10 таксонов, из которых: Clinotanypus mrvosus (Meigen) -9,8% Brillia modesta (Meigen) - 7,3% и др.
Наилучшим состоянием КИСС = 2 характеризовалось сообщество зообентоса на этой станции (фоновая).
В видовом списке 22% видов отнесены к олигосапробам, 38,9% - олиго- ß -мезосапробы, 27,8% - ß -мезосапробы, 5,6% - ß-a -мезосап-робы и 5,6% - a -мезосапробы.
Величина индекса сапробности (1,88), рассчитанная по 19 индикаторным видам, характеризует фоновый участок как умеренно загрязненный.
На станции 2 - отшнурованный водоем р. Блява - гидрохимический мониторинг выявил превышение ПДК и ДУ по меди (9 раз), кадмию (4 раза) и свинцу (2 раза) (табл. 1).
В бентосе обнаружен 31 вид беспозвоночных. Таксономический состав существенно отличался от сообщества, развивающегося в текучей воде.
Плотность населения была выше и составила 7856 экз/м2, а биомасса - 14856,5 мг/м2. Основную долю численности (45,4%) и биомассы (23,5%) составляли личинки комаров Culex, Aedes, Anopheles. По численности доминировали комары-звонцы (14,7%), по биомассе - клопы (водяной скорпион, водомерки и корикси-ды) (33,6%) и моллюски Limnaea intermedia Lamarck (17,3%). Семейство Culicidae - Кровососущие комары имели биомассу 3487,36 мг/м2,
что составляло 23,5% от всей биомассы сообщества; при этом биомасса рода Anopheles sp. составила 304,96 мг/ м2, или 2,1%; биомасса рода Aedes sp. была равна 704 мг/ м2, или 4,7%; род Culex sp. (личинки и куколки) по биомассе составили 2478,4 мг/м2, 16,7% от всего сообщества. Семество Culicidae имело численность 3552 экз/ м2, 45,2% от численности всего сообщества; а численность рода Culex sp. (личинки и куколки) была 1904 экз/м2, что соответствовало 24,2% доли от численности всего сообщества.
Величина КИСС на этой станции была равна 2,8 (хорошее состояние), что определило второе место по исследованному показателю.
По величине индекса сапробности (1,80), рассчитанного по 17 индикаторным видам, участок характеризовался как умеренно загрязненный: 16,6% видов относится к олигосапробам, 44,4% - олиго- ß -мезосапробам, 33,3% - ß -ме-зосапробам и 5,6% - а -мезосапробам.
Станция 3 - р. Блява в черте г. Медногорска - находится вне зоны влияния медно-серного комбината. Результаты химического анализа выявили превышение ПДК и ДУ по меди (8 раз), кадмию (6,6 раза) и свинцу (2,5 раза).
Низкая скорость течения и повышенная органическая нагрузка способствовали накоплению детрита и черного ила, что отразилось на составе макрозообентоса: из биоценоза выпали реофильные, весьма чувствительные к изменению содержания кислорода виды, но появились устойчивые к органическому загрязнению хирономиды: Procladius ferrugineus Kieffer, Psetctrotanypus varius (F) и олигохеты Isochaethides michaelseni (Lastokin), Tubifex
Таблица 2. Таксономический состав беспозвоночных фитофильной фауны и бентоса, обнаруженных в р. Блява (2007 г.)
Видовой состав Приме- чания Видовой состав Приме- чания
Hvdrozoa (Книдарии) Hydra vulgaris Pallas +* o - ß ** Corixidae Sigara striata (Linnaeus) + o
Brvozoa (Мшанки) Cristatella mucedo Cuvier + ß Coleoptera (Жуки) Haliplidae
Nematoda Brychius elevatus (Panzer) +
Nematoda non det. + Dvtiscidae
Mermetidae non det. + Hyvhydrus ovatus L. + o - ß
Gordiacea (Волосатики) non det. + Hygrotus (C) imvressovunctatus + о
(Schaller)
Olieochaeta (Олигохеты) H.(Coelambus) confluens (F.) +
Naididae Ilybius sv. +
Nais vseudobtusa Piguet + ß Oreodytes sv. + о
Tubificidae Isochaetides michaelseni (Lastockin) + a Hvdrophilidae Elmidae
Tubifex tubifex (O.F.Muller) + a - p Oulimnius tuberculatus (P.W.J. +
Miiller)
Lumbriculidae Lumbriculus variegatus (O.F. Muller) + ß , o - ß Diptera (Двукрылые) Chironomidae (Комары-звонцы)
Enchvtraeidae Chironomus viger( Strenzke ) + a - p
Genus sp. + ß - a Ch.f. 1. tummi (Kieffer) + a - p
Hirudinea (Пиявки) E.tendes ( Fabricius) + ß
Glossivhonia comvlanata (Linnaeus) + ß - a Microtendives gr vedellus + ß
Mollusca (Моллюски) Pentavedilum exsectum (Kieffer) + ß
Unionidae Sergentia gr. longiventris (Kieffer) + o - ß
Unio tumidus (Philipsson) + ß Clinotanyvus nervosus (Meigen) + ß - a
Lvmnaeidae Xenovelovia falcigera (Kieffer) +
Lymnaea ovata (Draparnaud) + ß P. ferrugineus (Kieffer) + ß - a
L. intermedia (Lamarck) + ß Psylotanyvus sv. +
L.veregra (O.F. Muller) + ß - a Psectrotanyvus varius (Fabricius) + a
Aranei (Пауки) A vsectrotanyvus trifascivennis + o - ß
(Zetterstedt)
Argyroneta aauatica (Clerck) + Ablabesyia monilis (Linnaeus) + ß
INSECTA (Насекомые) A.vhatta (Eggert) + ß
Meeealoptera (Вислокрылки) Brillia modesta( Meigen) + o - ß
Sialis fuliginosa(Pictet) + o - ß Eukiefferiella sv + o - ß
Trichoptera (Ручейники) Limnovhyes ventavlastus (Kieffer) + о
Hvdroptilidae Cricotovus gr. silvestris (Fabricius) + ß - a
Hydrovtila sp. + o - ß C.gr. tibialis + ß - a
Limnephilidae Psectrocladius vsilovterus (Kieffer) + ß
Anabolia furcata( Brauer) + ß Corynoneura scutellata (Winner) +
Plecoptera (Веснянки) non det. Ephemeroptera (Поденки) + о Limoniidae (Болотницы) Dactvlolabis sexmaculata + o - ß
(Macquart)
Baetidae Limnovhila schranki (Oosterbroek) + o - ß
Baetis gr. Fuscatus + о Simulidae non det. (Мошки) + o - ß
Odonata (Стрекозы) Aeschna cyanea (O.F. Muller) + Tabanidae (Слепни) Tabanus sv. +
A.sv. Heteroptera (Клопы) + Culicidae (Настоящие комары) Anovheles sv. +
Gerridae Culex sv. +
Gerris argentatus (Schummel) + o - ß Aedes sv. +
Nepidae Neva cinerea (Linnaeus) + ß Ceratopogonidae (Мокрецы) CeratovoRon crassinervis +
(GoetRhebuer)
Notonectidae Aullodomyia sv +
Notonecta glauca (Linnaeus) + ß Всего 64
* - встречаемость видов: «+» - вид встречается; «-» - вид не обнаружен, ** - степень сапробности: о - олигосапроб; а -
мезосапроб; в - мезосапроб; р - полисапроб.
tubifex (O.F. Muller). На данном участке реки обнаружено 17 видов беспозвоночных. Несмотря на большие запасы иловых отложений, численность и биомасса снизились до 1184 экз/м2 и 10187,0 мг/м2 соответственно по сравнению с фоновым участком. Наибольший процент численности (28,4%) и биомассы (39,6%) составили личинки вислокрылки, личинки стрекозы р. Aeschna (28,3%), ручейник Anabolia furcata Brauer (15,9%), моллюск Limnaea ovata (Draparnaud) (9,4%).
Величина КИСС на исследованной станции равна 4,6.
Индекс сапробности повысился до 2,2, что соответствовало умеренно загрязненным водам, изменилось соотношение 14 индикаторных видов: исчезли олигосапробные виды, олиго^-ме-зосапробы составили 14,3%, доля ß-мезосапро-бов увеличилась до 50%, а-мезосапробов - до 21,4% и появились полисапробы - 14,3%, но численность последних невелика.
Станция 4 - выше очистных сооружений по левому берегу р. Блява, на окраине г. Медно-горска, где находятся отвалы отработанной породы. Химический мониторинг выявил превышение ПДК и ДУ по меди (36 раз) и кадмию (12 раз) на данной станции (табл. 1).
При полном отсутствии бентоса наблюдались обильные обрастания Stigeoclonium tenue, а обилие полисапробных видов бактерий Sphaerotilus natans и серобактерии Beggiatoa подтверждает качество вод как «очень грязные».
Наихудшим состоянием КИСС, равного 7, характеризовалось сообщество зообентоса на исследованной станции (в зоне антропотехно-генного влияния).
Станция 5 - р. Блява ниже очистных сооружений, до впадения в р. Кураганка. Результаты химического анализа свидетельствовали о превышении ПДК и ДУ по меди (24,7 раза) и кадмию (в 14 раз) (табл. 1).
Изучение макрозообентоса показало, что на перекате в песчаном грунте и у берега в черном иле с грубым растительным детритом не обнаружено ни одного живого организма и не встречены даже останки мертвых животных,
т.е. восстановление фауны на этом участке еще не происходило.
Наихудшее состояние КИСС, равного 7, характеризовалось на исследованной станции (в зоне антропотехногенного влияния), что могло свидетельствовать о большом уровне загрязнения и невозможности обитания организмов зообентоса в грунтах этого участка водотока.
Проведенный анализ таксономического состава беспозвоночных фитофильной фауны и бентоса, обнаруженных в р. Блява, представлен в таблице 2.
Таксономический список организмов, составленный на основе сборов проб зообентоса в ходе биоценотических исследований в 2007 г., не является систематически полным в представленных группах. Тем не менее, с экологической точки зрения данный набор видов (64) может помочь в оценке современного состояния населения в реке Блява, так как сочетает в себе виды, характерные для различных типов водных объектов (водотоков и стариц). В списке имеется достаточное количество видов-индикаторов (46) для оценки различной степени антропогенной нагрузки. Кроме облигатно бентосных видов в нем много и фитофильных форм, что объясняется мелководностью исследованных рек и близким расположением зарослевых сообществ.
Выводы
Выявлено превышение ПДК и ДУ содержания меди и кадмия в ДО на всех исследованных станциях р. Блява; максимальное превышение (по международным стандартам) определено по меди и кадмию в 36 раз и 14 раз соответственно.
В зоне влияния медно-серного комбината происходило угнетение макрозообентоса, вплоть до его полной гибели, что свидетельствует о неблагополучии экологического состояния р. Блява в период исследования.
Впервые при исследовании малой реки Блява (Оренбургская область) определена структура сообществ бентосных организмов, выявлено 64 вида бентоса, в списке имеется достаточное количество видов - индикаторов (46) для оценки различных степеней антропогенной нагрузки.
Список использованной литературы:
1. Баканов А.И. Бентос малой реки Сестра (Московская область) и влияние на него антропогенной нагрузки / А.И. Баканов / / Биология внутренних водоемов. 2006. № 3. С. 65-72.
2. Баканов А.И. Мониторинг качества донных отложений Верхней Волги в пределах Ярославской области по зообентосу/
A.И. Баканов // Биология внутренних вод. - 2003. - №3.- С.72-81.
3. Боев В.М. Химические канцерогены среды обитания и злокачественные новообразования/ В.М. Боев, В.Ф. Куксанов,
B.В. Быстрых. М.: Медицина, 2002. 342 с.
4. Крылов А.В. Гидробиология малых рек. Введение /А.В. Крылов. - Рыбинск: Изд-во ОАО «Рыбинский Дом печати», 2006. -110 с.
5. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Наука, 1975. 240 С.
6. Г.Н. 2.1.7.2042-06.
7. Чертопруд М.В. Краткий определитель беспозвоночных пресных вод центра Европейской России / М.В. Чертопруд, Е.С. Чертопруд. - М.: МАКС Пресс, 2003. - 196 с.
8. Ingersoll C.G., Nelson M.K. Nesting sediment toxicity with Hualella azteca (Amphipoda) and Chironomus riparius (Diptera) // Aguatic Toxicology and Rick Assessment: Thirteen Volume, American Society for Testing and Materials STP 1096. Philadelphia. 1990. P. 93-100.
Работа выполнена Оренбургским областным благотворительным общественным фондом памяти Дмитрия Соловых при финансировании Экологического проекта, согласно распоряжению Президента РФ № 628.
