CC BY
45
выше с. Былино
Река Вах, устье 55,6 44,4 18,6 81,4 56,4 43,6 97,3 2,7 54,9 45,1 33,0 67,0 93,0 7,0 30,8 69,2 75,6 24,4
Река Обь, ниже г. Нижневартовск 66,7 33,3 15,7 84,3 58,4 41,6 68,1 31,9 34,3 65,7 15,2 84,8 76,6 23,4 7,2 92,8 64,1 35,9
Река Обь, г. Сургут 7,7 92,3 3,6 96,4 43,3 56,7 61,7 38,3 34,1 65,9 17,4 82,6 87,0 13,0 13,9 86,1 73,5 26,5
Река Обь, выше устья р. Назым 9,1 90,9 14,0 86,0 74,5 25,5 70,4 29,6 40,3 59,7 20,9 79,1 70,0 30,0 10,6 89,4 72,2 27,8
Река Иртыш, 10 км от устья 11,1 88,9 19,7 80,3 69,2 30,8 - - 37,2 62,8 29,2 70,8 76,1 23,9 7,3 92,7 61,5 38,5
Река Обь, выше с. Троица 5,9 94,1 39,6 60,4 68,6 31,4 - - 28,6 71,4 10,3 89,7 58,3 41,7 13,9 86,1 41,9 58,1
Река Обь, выше п. Карым-кары 73,3 26,7 14,2 85,8 73,8 26,2 - - 44,1 55,9 19,2 80,8 52,9 47,1 6,9 93,1 60,2 39,8
Примечание: РФ - растворенные формы; ВФ - взвешенные формы.
Библиографический список
1. Папина, Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в речных экосистемах // Экология. - Новосибирск, 2001. -Вып. 62.
2. Salomons, W. Biogeodynamics of pollutants in soils and sediments. - Berlin, Heidelberg, New York, 1984.
3. ПНД Ф 14.1:2:4.139-98, количественный химический анализ вод. - М., 1998.
4. ПНД Ф 14.1:2:4.140-98, количественный химический анализ вод. - М., 1998.
Статья поступила в редакцию 10.11.10
УДК 574.522: 574.583
Т.В. Кириллова, канд. биол. наук, н.с. Института водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул;
А.В. Котовщиков, м.н.с. Института водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул,
E-mail: kotovschik@iwep. asu. ru
ПИГМЕНТНЫЕ КРИТЕРИИ КАК ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ ЧУМЫШ В РАЙОНЕ ГОРОДА ЗАРИНСКА
Пигментные характеристики фитопланктона реки Чумыш исследованы на участке влияния промышленных и хозяйственно-бытовых стоков г. Заринска в различные периоды гидрологического цикла (осенняя межень, весенний паводок, летняя межень). Проанализировано пространственное распределение и сезонная динамика содержания хлорофилла а и вспомогательных растительных пигментов планктона. На основе пигментных критериев дана оценка трофического статуса, качества воды и современного экологического состояния изученного участка реки.
Ключевые слова: пигментные критерии, фитопланктон, водная экосистема, качество воды, экологическое состояние.
Пробы планктона для определения содержания фото-синтетических пигментов были отобраны в ходе комплексных гидробиологических исследований, проведенных в 2008-2009 гг. в характерные фазы гидрологического цикла на участке реки Чумыш, подверженном воздействию промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод
г. Заринска. Планктон концентрировали путем фильтрации воды из объема 300-450 мл через мембранные фильтры «Владипор» МФАС-ОС-3 с диаметром пор 0,8 мкм. Концентрации пигментов в ацетоновых экстрактах оценивали стандартным спектрофотометрическим методом согласно ГОСТ 17.1.4.02-90 [1].
Содержание основного фотосинтетического пигмента -хлорофилла а в планктоне р. Чумыш в районе г. Заринска в октябре 2008 г. варьировало в пределах 4,8-7,4 мг/м3, сумма растительных каротиноидов составляла 6,8-6,4 mSPU/m3. Колебания концентраций вспомогательных пигментов -хлорофиллов Ь, с и каротиноидов были незначительны и сопряжены с изменениями хлорофилла а (табл. 1). Трофический статус исследованного участка течения по классификации М. Оуэнса [2] соответствует уровню мезотрофных
водотоков, однако проведенные ранее исследования на р. Чумыш в Тальменском районе [3] обнаружили значительно более широкие границы изменения концентрации хлорофилла а в планктоне - 1,8-25,3 мг/м3. Согласно критериям оценки экологической обстановки [4] значения, превышающие 20 мг/м3, позволяют отнести отдельные участки течения реки к объектам с высокой степенью экологического неблагополучия.
Таблица 1
Распределение концентраций фотосинтетических пигментов фитопланктона в р. Чумыш в районе г. Заринска, октябрь 2008 г.
Пункты отбора проб Хл а, мг/м3 Хл Ь, мг/м3 Хл c, мг/м3 Карот., тБРи/т3
Левый берег, 200 м выше береговой насосной станции 6,00 0,74 1,98 7,81
Подводящий канал насосной станции 4,78 0,69 0,84 4,47
Водоприемная камера насосной станции 5,54 0,50 1,34 5,60
Левый берег,150 м ниже береговой насосной станции 5,79 0,58 1,18 6,11
Правый берег, 200 м ниже насосной станции 4,99 0,34 0,16 5,20
Левый берег ниже устья р. Камышинка 5,12 0,29 0,09 5,29
Правый берег у водомерного поста АЦМС 7,42 0,91 0,63 7,28
В мае 2009 г. содержание хлорофилла а в планктоне повысилось в сравнении с таковым в предыдущий период наблюдений и изменялось в узких пределах: от 30,4 до 37,3 мг/м3. Сумма каротиноидов также возросла до 19,1-25,7 mSPU/m3. Пространственное распределение концентраций пигментов на изученном участке течения характеризовалось отсутствием выраженных отличий между пунктами отбора проб, за исключением р. Крутихи - левого притока р. Чу-мыш, где наблюдалось снижение содержания фотосинтети-ческих
пигментов (рис. 1). Такие особенности пространственной неоднородности могут быть связаны с увеличением биогенной нагрузки на экосистему реки в результате поступления соединений азота и фосфора с хозяйственно-бытовыми стоками и вымывания из почвенного покрова в период половодья. Согласно литературным данным [5-6] весенний поверхностный сток является основным источником поступления неорганических и органических соединений азота и фосфатов как в растворе, так и во взвешенной фазе.
ПО Хлорофилл Ь Ш Хлорофилл с ЕЭ Каротиноиды □ Хлорофилл а
Рис. 1. Распределение концентраций растительных пигментов планктона в р. Чумыш, май 2009 г. (названия пунктов отбора проб приведены в табл. 3)
В августе 2009 г., так же как и в мае, распределение концентраций растительных пигментов было достаточно однородно (рис. 2) при заметном уменьшении абсолютных значений: содержание основного фотосинтетического пигмента - хлорофилла а не превышало 10 мг/м3, сумма каро-тиноидов - 9,3 mSPU/m3.
Следует отметить, что высокие концентрации хлорофилла а связаны с высокими скоростями роста планктонных альгоценозов и, следовательно, высокими концентрациями биогенных веществ. В то же время низкие концентрации основного фотосинтетического пигмента могут быть свойст-
венны как чистым водам, так и водам, загрязненным веществами, замедляющими развитие фитопланктона.
Соотношение концентраций хлорофиллов а, Ь и с в их общей сумме находилось в типичных для пресноводного фитопланктона пределах, указанных Н.М. Минеевой [7]. Прослеживалась тенденция к увеличению относительного количества хлорофилла а по направлению от верхнего по
течению пункта отбора проб к нижнему, сопровождавшаяся снижением вклада хлорофилла с - маркера присутствия в доминантном комплексе диатомовых водорослей (табл. 2). Это может свидетельствовать о повышении роли зеленых и эвгленовых водорослей, особенно на участке ниже устья р. Камышенка и у водомерного поста АЦМС.
100%
80%-
60%-
40%-
20%-
0%-
0 Каротиноиды □ Хлорофилл с О Хлорофилл Ь В Хлорофилл а
123456789 10
Рис. 2. Соотношение основного и вспомогательных фотосинтетических пигментов в планктоне р. Чумыш, август 2009 г.
(названия пунктов отбора проб приведены в табл. 3).
Таблица 2
Относительные пигментные показатели фитопланктона р. Чумыш в районе г. Заринска (октябрь 2008 г.)
Пункты отбора проб К/ Хл а Е430/ Е664 Е480/ Е664 Сф, % Хл а/ ХХл Хл Ь/ ХХл н Л X ^
Левый берег, 200 м выше береговой насосной станции 1,30 2,93 1,47 29 68,78 8,52 22,70
Подводящий канал насосной станции 0,93 2,42 1,05 17 75,77 10,89 13,34
Водоприемная камера насосной станции 1,01 2,51 1,14 16 75,08 6,78 18,14
Левый берег,150 м ниже береговой насосной станции 1,06 2,54 1,19 24 76,68 7,70 15,62
Правый берег, 200 м ниже насосной станции 1,04 2,86 1,18 46 90,81 6,23 2,96
Левый берег ниже устья р. Камышенка 1,03 2,55 1,17 36 93,14 5,23 1,63
Правый берег у водомерного поста АЦМС 0,98 2,57 1,11 31 82,80 10,15 7,05
Содержание продуктов деградации хлорофилла - фео-пигментов было низким и лишь в двух пробах превышало 30 % - приведенную В.В. Бульоном [8] наиболее часто встречающуюся величину для фитопланктона внутренних водоемов в период летней вегетации. Показатель Е480/Е664, отражающий соотношение оптических плотностей ацетоновых экстрактов в максимумах поглощения каротиноидов и хлорофилла, на всех станциях отличался незначительно и изменялся от 1,0 до 0,5, свидетельствуя об отсутствии лимитирования роста фитопланктона азотом по шкале, предложенной Р.А. Ватсоном и П.Л. Осборном [9]. Значения пигментного
индекса также были низки, что свойственно нормально функционирующему планктону.
Незначительное повышение пигментных показателей, характеризующих физиологическое состояние клеток на участках, расположенных выше и ниже береговой насосной станции, можно объяснить низкой прозрачностью и турбулентностью воды, обуславливающими неблагоприятные условия для фотосинтеза и поступлением деградированного хлорофилла и каротиноидов из донных отложений в толщу воды.
Во всех пунктах отбора проб соотношение суммы каро-тиноидов и хлорофилла а было близко к единице, что характерно для реофильного фитопланктона и косвенно свидетельствует о сбалансированности продукционных и дест-рукционных процессов в планктоне. Причиной повышенного содержания каротиноидов в планктоне, определяющее не-
значительное увеличение рассматриваемого показателя выше береговой насосной станции может быть ресуспензия каротиноидов из донных отложений (табл. 2). Подобные величины были зарегистрированы ранее при изучении пигментных характеристик фитопланктона рек Барнаулка, Лосиха и Чесноковка [10-13].
Таблица 3
Относительные пигментные показатели фитопланктона р. Чумыш в районе г. Заринска в 2009 г.
Пункты отбора проб Месяц К/ Хл а Е430/Е664 Е480/Е664 Сф, % Хл а/ ХХл Хл Ь/ ХХл Хл ^ ХХл
№ Описание
1 Левый берег, 200 м выше береговой насосной ст. май 0,62 2,01 0,71 15 89,05 1,68 9,27
август 1,06 2,55 1,18 29 71,02 17,58 11,40
2 Подводящий канал насосной ст. май 0,69 2,07 0,78 17 88,63 1,62 9,75
август 1,14 2,59 1,28 13 68,10 14,89 17,01
3 Водоприемная камера насосной ст. май 0,65 2,03 0,74 10 87,67 1,95 10,37
август 1,02 2,27 1,16 40 75,74 3,18 21,09
4 Левый берег,100 м ниже береговой насосной ст. май 0,67 2,05 0,77 17 89,05 2,05 8,90
август 1,97 2,89 2,11 82 31,18 17,21 51,61
5 Левый берег, 500 м ниже береговой насосной ст. май 0,67 2,04 0,76 18 89,28 1,26 9,46
август 0,96 2,36 1,15 18 92,13 - 7,87
6 Р. Крутиха май 0,82 2,29 0,93 29 78,49 6,13 15,39
8 Р. Камышинка август 0,75 1,89 0,84 17 67,19 15,54 17,27
7 Левый берег,1 км ниже береговой насосной ст. май 0,70 2,08 0,80 14 87,07 1,91 11,02
6 август 1,21 2,96 1,43 21 81,38 - 18,62
8 Левый берег, 2 км ниже береговой насосной ст. май 0,67 2,05 0,76 18 86,72 2,99 10,28
7 август 0,97 2,41 1,14 18 89,86 - 10,14
9 Левый берег ниже устья р. Камышинка май 0,76 2,12 0,86 22 89,00 2,00 8,99
август 0,99 2,24 1,12 18 69,53 5,19 25,28
10 Правый берег у водомерного поста АЦМС май 0,66 2,01 0,76 14 91,01 0,18 8,82
август 1,29 2,76 1,45 86 65,37 3,08 31,55
В мае 2009 г. содержание хлорофилла а в планктоне преобладало над суммой каротиноидов (табл. 3), что свидетельствовало о преобладании продукционных процессов над деструкцией органических веществ в толще воды. Значения пигментного отношения (Е480/Е664), не превышающие 0,9 и отражающие обеспеченность фитопланктона основными биогенными элементами, свидетельствовали об отсутствии дефицита минерального азота. Соотношение хлорофиллов а, Ь и с в их суммарном количестве было типичным для фитопланктона эвтрофируемых водных объектов, в которых активно вегетируют зеленые и синезеленые водоросли.
В августе 2009 г. соотношение желтых и зеленых пигментов также, как и в мае незначительно отличалось от единицы (табл. 4), что является характерным для мезотрофных водных объектов и индицирует сбалансированность продук-ционно-деструкционных процессов в водной экосистеме. Преобладание деструкции над первичным продуцированием органических веществ было отмечено лишь в отдельных случаях: на станциях, расположенных в 100 м и 1 км ниже береговой насосной станции и у водомерного поста АЦМС.
Возрастание величин относительных пигментных показателей (Е480/Е664, Е480/Е664, Сф) в конце летнего сезона может свидетельствовать о завершении вегетации летнего комплекса доминирующих видов. Находящиеся в диапазоне 1,4-2,4 значения Е480/Е664, так же как и в период весеннего паводка, отражали отсутствие дефицита азотного питания.
В целом экологическое состояние исследованного участка р. Чумыш в районе г. Заринска в 2008 г. в период осенней межени, оцениваемое по уровню развития и физиологическим показателям фитопланктона, можно охарактеризовать как достаточно благополучное. Трофический статус не превышает уровня мезотрофных водотоков, качество воды по комплексной экологической классификации О.П. Оксиюк и соавт. [14] соответствует второму классу (чистая). Невысокий продукционный потенциал альгоценозов планктона может быть обусловлен как сезонной сукцессией (сменой групп, доминирующих в летнем планктоне, на осенний комплекс), так и поступлением загрязняющих веществ, снижающих скорость роста и фотосинтетическую активность фитопланктона.
В 2009 г. в период весеннего паводка экологическое состояние р. Чумыш по содержанию хлорофилла а в планктоне (до 37 мг/м3) является неблагополучным с угрозой перехода к пороговой стадии, предшествующей кризисному состоянию экосистемы. Трофический статус соответствует эвтроф-ным водотокам по шкале М. Оуэнса [2]. Высокий уровень
развития альгоценозов планктона обусловлен, по-видимому, увеличением биогенной нагрузки в период весеннего паводка. В летнюю межень, так же как и во время осенней межени 2008 г., состояние исследованного участка реки оценивается как благополучное, вода по качеству относится ко II классу -чистые воды.
Библиографический список
1. ГОСТ 17.1.4.02-90. Государственный контроль качества воды. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла а. - М.: Изд-во стандартов, 2003.
2. Оуэнс, М. Биогенные элементы, их источники и роль в речных системах // Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям: Тр. Советско-Американского семинара, Валдай, СССР, 12-14 июля 1976 г. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977.
3. Филимонов, В.С. Оптические характеристики поверхностных вод / В.С. Филимонов, А.Д. Апонасенко, В.Н. Лопатин, В.В. Шестаков // Ядерные испытания, окружающая среда и здоровье населения Алтайского края: мат. научн. иссл. Т. 2. Кн. 2. Барнаул, 1993.
4. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной эколгической ситуации или зон экологического бедствия. Мин. экологии и природных ресурсов РФ. - М., 1992.
5. Драчев, С.М. Источники поступления и формы соединений фосфора в загрязненных реках / С.М. Драчев, Л.А. Петухова // Абиотические факторы биологического круговорота в водоемах. - Л.: Наука, 1971.
6. Денисова, А.И. Формирование гидрохимического режима водохранилищ Днепра и методы его прогнозирования. - Киев: Наук. Думка, 1979.
7. Минеева, Н.М. Растительные пигменты как показатель состояния экосистемы водохранилищ // Современная экологическая ситуация в Рыбинском и Горьковском водохранилищах: состояние биологических сообществ и перспективы рыборазведения. - Ярославль, 2000.
8. Бульон, В.В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов. Труды Зоол. Ин-та. - Л.: Наука, 1983. - Т. 98.
9. Watson, R.A. An algal pigment ratio as an indicator of the nitrogen supply to phytoplankton in three Norfolk broads / R. A. Watson, P.L. Osborne // Freshwater Biol., 1979. - № 9.
10. Силантьева, М.М. К анализу современного состояния экосистемы бассейна Барнаулки // Известия Алтайского Государственного Университета: сер. Биология / М.М. Силантьева, О.Н. Жихарева, Т.В. Кириллова, Д.М. Безматерных, Г.Н. Мисейко [и др.] - Барнаул: Изд-во Алтайск. Гос. ун-та, 1998. - 4(9).
11. Жихарева, О.Н. Пигментные и продукционные характеристики фитопланктона // Река Барнаулка: экология, флора и фауна бассейна / Жихарева О.Н., Кириллова Т.В. - Барнаул, 2000.
12. Романов, Р.Е. Сезонная динамика фитопланктона малых равнинных рек бассейна Верхней Оби / Р.Е. Романов, А.В. Котовщиков, Т.В. Кириллова // Экосистемы малых рек: биоразнообразия, биология, охрана: материалы конф. (11-16 ноября 2008 г., Борок). - Борок, 2008.
13. Котовщиков, А.В. Сезонная динамика пигментных характеристик фитопланктона разнотипных рек бассейна Верхней Оби / А.В. Ко-товщиков, Т.В. Кириллова // Проблемы региональной экологии. - 2008.
14. Оксиюк, О.П. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод / О.П. Оксиюк, В.Н. Жукинский, П.Н. Брагинский [и др.] // Гидробиол. журн., 1993. - Т. 29. - № 4.
Статья поступила в редакцию 11.11.10
УДК 574.64
В.В. Горгуленко, инженер ИВЭП СО РАН, Барнаул, Е-mail: lada@iwep.asu.ru
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОДЫ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕКИ ОБЬ В РАЙОНЕ Г. БАРНАУЛА МЕТОДАМИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ (2007 Г.)
Проведено биотестирование воды и водных вытяжек донных отложений реки Обь в районе г. Барнаула, отобранных в период открытой воды 2007 г., с использованием двух видов протококковых водорослей (Scenedesmus quadricauda, Chlorella vulgaris) и низших ракообразных (Ceriodaphnia affmis, Daphnia magna). Показана вариабельность откликов тест-объектов при воздействии на них воды и водных вытяжках донных отложений реки Обь. Выявлены тест-объекты наименее устойчивые и наиболее чувствительные к воздействию исследуемых сред. Дана оценка качества воды и донных отложений по токсикологическим показателям.
Ключевые слова: биотестирование, поверхностные воды, донные отложения.
Введение
Водные ресурсы реки Обь в районе г. Барнаула используют для судоходства, ирригации, рекреации и хозяйственно-питьевого водоснабжения. По имеющимся данным [1] в 2004-2007 гг. качество воды реки Обь в районе г. Барнаула соответствовало 3 «б» - 4 «а» классам, категориям «очень загрязненных» - «грязных» вод. При этом наибольший вклад
в загрязнение воды реки Обь выше и ниже г. Барнаула внесли нефтепродукты и железо. В 2004 г. для воды реки Обь в районе г. Барнаула было характерно загрязнение анионоактивными СПАВ, в 2004-2005 гг. - фенолами, в 2006-2007 г. - медью. Исследования воды реки Обь в мае, июне, июле и октябре 2007 г. позволили установить превышение ПДКвр для железа, меди, марганца и цинка [2].
