CC BY
91
ВОДНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 581.526.3:556.541.3(282.247.41)
М. Ю. Вишнякова, И. В. Мельник
РОЛЬ МАКРОФИТОВ В ФОРМИРОВАНИИ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДОТОКОВ ВОДНО-БОЛОТНЫХ УГОДИЙ НИЖНЕЙ ВОЛГИ
Введение
Глобальное значение водно-болотных угодий Нижней Волги широко признано. Они считаются наиболее сохранившимися в Европе. Регион Нижней Волги - место нереста и обитания 58 видов рыб, среди которых 6 видов каспийских осетровых, находящихся на грани исчезновения. Состояние нерестилищ осетровых рыб в настоящее время оставляет желать лучшего и площадь их, к сожалению, продолжает сокращаться. Непоправимый ущерб нерестилищам наносит хозяйственная деятельность человека на реке и ее берегах, в частности сброс промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. В пределах низовий русла р. Волги масштаб загрязнения воды промышленными стоками очень велик (трансграничное загрязнение воды со всего бассейна р. Волги). Показатели загрязнения по многим ингредиентам (нефтепродукты, тяжелые металлы, аммонийный азот) превышают установленные нормативы качества воды. Но в дельте р. Волги, вследствие интенсивных процессов самоочищения, показатели загрязнения значительно ниже. Это обусловлено зарастаемостью дельты водными макрофитами. Заросли макрофитов перехватывают поступающие биогены (К, Р, К и др.) и связывают их на длительное время [1]. В связи с вышеизложенным задачей исследования была оценка роли макрофитов в процессах самоочищения водоема.
Результаты исследований и их обсуждение
Объем сброса загрязненных сточных вод в бассейн р. Волги составляет 77,5 млн м3. Со сточными водами в Волгу ежегодно поступает 387 тыс. т органических веществ, 13 тыс. т нефтепродуктов, значительное количество фенолов, тяжелых металлов и других загрязняющих веществ. Значительная часть загрязнений - около 98 % поступает в низовья Волги с транзитным стоком.
Гидрохимический режим дельты р. Волги формируется под влиянием веществ эвтрофиче-ского (азот, фосфор) (табл. 1) и токсического комплексов (табл. 2).
Таблица 1
Гидрохимические показатели водотоков
Контролируемый показатель Содержание в воде, мг/л ПДК вредных веществ в водоемах, используемых для рыбохозяйственных целей, мг/л
БПК, мг О2/л 13,7 2
Хлориды 178 300
Сульфаты 98,0 100
Фосфаты 1,4 0,2
Аммонийный азот 6,9 0,5
Нитраты 6,2 40
Таблица 2
Содержание в воде компонентов токсического комплекса
Контролируемый показатель Содержание в воде, мг/л ПДК вредных веществ в водоемах, используемых для рыбохозяйственных целей, мг/л
Свинец 0,004 0,1
Цинк 0,08 0,01
Медь 0,005 0,001
Железо 0,03 0,1
Азотно-фосфорное соотношение за последние годы снизилось в 2 раза, что свидетельствует о преимущественной роли фосфора в процессе эвтрофикации волжской воды. В то же время следует отметить, что абсолютные величины соединений азота, как правило, не превышают ПДК, за исключением аммонийного азота (13 ПДК). Превышение ПДК наблюдается также по следующим показателям: БПК5 (4,5 ПДК), фосфаты (7 ПДК). Остальные показатели находятся в норме, их концентрации соответствуют предельно допустимым.
Показатели концентрации гидрохимических компонентов токсического комплекса в целом за последнее время снижаются. Основными загрязняющими веществами этого комплекса являются соединения меди (5 ПДК), цинка (8 ПДК), главные источники поступления которых в воду - промышленные стоки и сельское хозяйство.
Снижение концентрации тяжелых металлов связано главным образом с развитием процессов самоочищения. Рост концентрации азота и фосфора, являющихся трофической основой для развития автотрофных организмов, в том числе высшей водной растительности, приводит к повышению трофности волжской воды, увеличивая ее способность к самоочищению и выделению тяжелых металлов из биологического круговорота. Рост эвтрофикации воды в настоящее время является фактором, сдерживающим увеличение концентрации токсикантов.
Водные макрофиты являются начальным звеном в круговороте веществ и энергии как первичные продуценты органического вещества. Они влияют на химические и физические свойства воды, служат мощным биологическим фильтром в процессе естественного самоочищения водоемов (это может быть физическое осаждение загрязнителей на органах растений, накопление, включение в метаболизм).
Одними из самых распространенных макрофитов, произрастающих в дельте р. Волги, являются тростник и рогоз. Они способны поглощать значительное количество биогенных элементов, снижая тем самым уровень эвтрофикации водоемов, усваивать и перерабатывать различные химические соединения, способствовать осаждению взвешенных и органических веществ, насыщать воду кислородом [2].
Результаты исследований показали, что тростник и рогоз способны поглощать значительное количество различных микроэлементов, благодаря чему достигается высокая степень очистки воды (табл. 3).
Таблица 3
Эффективность очистки воды тростником и рогозом
Контролируемый показатель Содержание, мг/л Эффективность очистки, %
до очистки после очистки
БПК, мг О2/л 13,7 7,2 48
Взвешенные вещества 172 8,3 95,2
Хлориды 178 89 50
Сульфаты 98 47,5 51,5
Фосфаты 1,4 0,72 48,5
Нитраты 62 31 50,0
Аммонийный азот 6,9 2,2 68
Как видно из табл. 3, наиболее эффективно тростник и рогоз очищают воду, если они произрастают совместно: содержание взвешенных веществ уменьшается в 21 раз. Эффективность очистки от хлоридов, сульфатов, фосфатов, нитратов составляет 50 %. Это связано с наличием у тростника дополнительных водно-воздушных мочковидных корней, которые развиваются на 3-5 нижних узлах побега. Осмотическая поверхность этих корней превышает площадь, занятую растениями, в 5-15 раз. Эти дополнительные корни выполняют функции механического фильтра, задерживающего микрочастицы, растворенные и взвешенные частицы.
Кроме того, такие крупные гидрофиты, как тростник и рогоз, способны извлекать из воды в больших количествах биогенные элементы - К, Р, Са, К, Ка, 8, Бе и этим значительно снижать степень эвтрофикации водоемов [3].
Исследования показали, корневая система рогоза и тростника имеет высокую аккумулирующую способность по отношению к тяжелым металлам (рис. 1, 2).
В наибольшей степени тростник накапливает в своих тканях медь - 350 мг/кг и цинк -750 мг/кг, тем самым снижая их концентрацию в воде (рис. 1). Следует отметить, что извлеченные токсичные соединения обезвреживаются, участвуя в обмене веществ в тканях растения.
800 700 600 ^ 500
1 400
300 200 100 0
2п Бе РЬ Си
Элемент
Рис. 1. Накопление тяжелых металлов тростником обыкновенным
Рогоз узколистный, так же как и тростник, способен в больших количествах накапливать цинк - 700 мг/кг и медь - 300 мг/кг (рис. 2).
800 700 600 500
(-Н
51 400
300 200 100 0
7п Бе РЬ Си
Элемент
Рис. 2. Накопление тяжелых металлов рогозом узколистным
Следует, однако, отметить, что накопительная способность тростника выше, чем накопительная способность рогоза.
Заключение
Среди макрофитов, способных аккумулировать и обезвреживать химические вещества, выделяются тростник обыкновенный, рогоз широколистный и рогоз узколистный. Наиболее эффективно они очищают воду от взвешенных веществ, если произрастают совместно. Кроме того, эти макрофиты накапливают в своих тканях тяжелые металлы, тем самым снижая их концентрацию в воде. Таким образом, способность высших водных растений, в частности тростника и рогоза, к накоплению, утилизации и трансформации многих веществ, содержащихся в водном объекте, делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоёмов дельты Волги [4].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мережко А. И. К вопросу о роли высших водных растений в детоксикации вредных веществ в водоемах // Материалы 1-й Всесоюз. конф. «Высшие водные и прибрежно-водные растения», 20-23 апреля 1977 г., г. Борок. - Борок, 1977. - С. 20-22.
2. Кокин К. А. Экология высших водных растений. - М.: Изд-во МГУ, 1982. - С. 236.
3. Садчиков А. П., Кудряшов М. А. Экология прибрежно-водной растительности - М.: Изд-во МГУ, 2004. - 260 с.
4. Распопов И. М. Макрофиты в системе формирования качества внутренних вод // Матер. 3-й конф. «Водная растительность внутренних водоемов», 13-18 сентября 1993 г., Петрозаводск. - Петрозаводск, 1993. - С. 15-18.
Статья поступила в редакцию 28.09.2009
ROLE OF MACROVEGETATION IN SHAPING A HYDROCHEMICAL MODE OF WATER CURRENTS OF WATER-MARSH LANDS OF LOWER VOLGA
M. Yu. Vishnyakova, I. V. Melnik
Water-marsh lands of the Lower Volga are considered to be the most preserved in Europe. Their originality is conditioned, first of all, by a wonderful species diversity. Water-marsh lands of the Lower Volga are subjected to intensive anthropogenic influence particularly caused by the sewage disposal. However, in the Delta of the Volga River in consequence of intensive processes of natural purification the factors of the contamination are considerably low. This is due to the increase of macrovegetation in the Delta. The capacity of high water plants, in particular reed and reed mace, to accumulate, utilize and transform many substances of the water body makes them irreplaceable in the general process of natural purification of water bodies in the Volga delta.
Key words: Volga delta, the water macrovegetation, hydrochemical factors, natural purification of water body, increase of plants in the water body, reclamation work.
