Влияние стоков рыбоперерабатывающих предприятий на экологическое состояние ручья канонерский (бассейн реки Авача) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

РАЗДЕЛ II. БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 558.535.8(571.66)

Т.Л. Введенская, А.В. Улатов

ВЛИЯНИЕ СТОКОВ РЫБОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РУЧЬЯ КАНОНЕРСКИЙ (БАССЕЙН РЕКИ АВАЧА)

В нижнем течении руч. Канонерский, притоке первого порядка р. Авача, расположены два рыбоперерабатывающих завода, и часть отходов от переработки рыбы сбрасывается в ручей. Результаты гидрохимических анализов воды на этом участке ручья показали значительное превышение ПДК, установленных для рыбохозяйственных водоемов по аммонию, фосфатам, железу. На участке русла ниже первого завода качество воды соответствовало классу «чистая», после заводов и вблизи устья, отличавшихся низкой концентрацией растворенного кислорода и высокими значениями БПК5 - классу «чрезвычайно грязная». Ниже заводов макрозообентос практически отсутствовал, единично встречались только наиболее толерантные к загрязнению беспозвоночные. За период исследований в нижнем течении ручья молодь тихоокеанских лососей не обнаружена, выше заводов встречалась мальма, в устье ручья - трехиглая колюшка.

Ключевые слова: антропогенная нагрузка, Камчатка, качество воды, макрозообентос, тихоокеанские лососи, экологическое состояние.

T.L. Vvedenskaya, А-V. Ulatov

THE INFLUENCE OF FISH PROCESSING PLANT DRAINS ON THE ECOLOGICAL STATE OF KANONERSKY BROOK (AVACHA RIVER BASIN)

Two fish processing plants are situated in the lower part of Kanonersky brook, which is one of major tributaries of the Avacha river. The fish processing wastes of them are thrown partially into this brook. Significant exceeding in the maximum allowed levels of ammonium, phosphates and iron for the fishery reservoirs was indicated due to the results of hydrochemical analysis of water samples from this zone. The water quality can be classified as «clean» in the area lower the first plant, but after the plants and near the brook's mouth where concentration of dissolved oxygen is low and oxygene biological consumption is high the water can be classified as «extremely polluted». No macrozoobenthos was observed lower the plants, except sporadic pollution-tolerant invertebrates. No juveniles of the Pacific salmon were registered in the lower part of the brook during the whole period of observation, but some individuals of Dolly Varden trout (Salvelinus malma) were observed upward the plants and three-spined stickleback was found in the brook's mouth.

Key words: anthropogenic pressure, Kamchatka, water quality, macrozoobenthos, pacific salmon, ecological state.

DOI: 10.17217/2079-0333-2018-45-73-79

Введение

Река Авача (122 км длины), впадающая в Авачинскую губу, до недавнего времени являлась одним из основных мест нереста и воспроизводства тихоокеанских лососей, а также жилых и проходных гольцов на юго-востоке Камчатки. В настоящее время промышленный лов лососей в р. Авача не ведется, однако имеет место лицензионное и спортивное рыболовство, научный лов и отлов производителей кеты для закладки икры на лососевый рыбоводный завод «Кетки-но». Основной причиной снижения запасов и даже полного исчезновения отдельных микропо-

пуляций лососей в р. Авача является многолетнее браконьерство, интенсивное хозяйственное освоение речного бассейна и деградация нерестового фонда под влиянием различных антропогенных факторов. В соответствии с Приказами ФАР [1-2] р. Авача имеет высшую категорию рыбохозяйственного значения.

Максимальную антропогенную нагрузку испытывают водотоки бассейна р. Авача, расположенные в высотной зоне от 0 до 200 м, на долю которых приходится более 60% речной сети. В этой зоне река протекает через густонаселенные районы, особенно в нижнем течении, где расположены г. Елизово, поселки Авача, Северные и Центральные Коряки, Раздольный, Кеткино, Пиначево, Хутор и другие. Вдоль основного русла реки и многих ее притоков проложены многочисленные дороги федерального, регионального и местного значения. Кроме того, в 2009-2012 гг. строительством и реконструкцией магистрального газопровода было затронуто основное русло р. Авача и ее притоки. В процессе гидробиологического мониторинга в водотоках бассейна р. Авача была дана оценка их экологического состояния [3-5]. Представленная работа является продолжением этих исследований.

Целью данной работы является оценка антропогенного воздействия на экологическое состояние ручья Канонерский, одного из притоков нижнего течения р. Авача.

Материал и методика

Материал собирали в 2011, 2012 и 2016 гг. в руч. Канонерский (8 км длины), впадающем в основное русло р. Авача в 27 км от устья [6]. В нижнем течении этого ручья на правом и левом берегах расположены два небольших рыбоперерабатывающих завода. Сбор гидрохимических и гидробиологических проб проводили на участке русла ручья ниже рыбоперабатывающих заводов на трех станциях (рис. 1), имеющих следующие характеристики.

Станция 1 расположена в 20 м ниже завода и в 1,5 км от устья. Ширина ручья 2 м, глубина 0,4 м, скорость течения 0,3-0,4 м/с, грунт галечниково-песчаный, берега пологие, поросшие разнотравьем, ивой и шиповником, у берегов незначительное количество твердых бытовых отходов. В 2011 г. вода прозрачная, без запаха, с 2012 г. в русле встречаются рыбные отходы, вода мутная, желтоватого цвета, с гнилостным запахом.

На станции 2 (0,45 км от устья) ширина ручья 1,5-2 м, глубина 1,5 м, скорость течения 0,3-0,4 м/с, грунт галечниково-песчаный, покрытый толстым слоем ила черного цвета, берега возвышенные, поросшие разнотравьем, ивой и шиповником. На берегах и в русле ручья много твердых бытовых отходов. Вода мутная, черного цвета с резким гнилостным запахом, при шевелении илистых отложений ощущается резкий запах сероводорода.

На станции 3 (10 м от устья) ширина ручья 10 м, глубина 1 м, скорость течения 0,1-0,2 м/с, грунт песчаный, покрытый толстым слоем ила черного цвета, берега возвышенные, поросшие разнотравьем, ивой и шиповником, твердые бытовые отходы отсутствуют. Вода мутная, черного цвета с резким гнилостным запахом, донные отложения с запахом сероводорода.

Участок русла на ст. 1 Участок русла на ст. 2 Участок русла на ст. 3

Рис. 1. Нижнее течение руч. Канонерский

Гидрохимические анализы воды проведены в лаборатории КамчатНИРО-тест и Испытательной лаборатории АО «Камчатгеология». Для оценки качества воды использован индекс загрязнения воды (ИЗВ) [7]:

1 П С ИЗВ =1 .у-Ъ—, П у ПДК,.

где С - концентрация компонента (в ряде случаев - значение физико-химического параметра); п - число показателей, используемых для расчета индекса; ПДК. - предельно допустимая концентрация компонента.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы, что позволяет отнести воды исследуемого района к определенному классу чистоты (табл. 1).

Таблица 1

Класс качества вод в зависимости от значения ИЗВ [7]

Вода Значения ИЗВ Класс качества

Очень чистая до 0,2 I

Чистая 0,2-1,0 II

Умеренно загрязненная 1,0-2,0 III

Загрязненная 2,0-4,0 IV

Грязная 4,0-6,0 V

Очень грязная 6,0-10,0 VI

Чрезвычайно грязная >10,0 VII

Пробы бентоса отбирали бентометром Леванидова (площадь облова 0,12 м2) и фиксировали 10%-ным раствором формальдегида. Пробы разбирали в лаборатории, донных беспозвоночных определяли, просчитывали и взвешивали. При анализе результатов использованы стандартные характеристики макрозообентоса - таксономическая структура, численность ^ экз./м2) и биомасса ф г/м2). Ихтиологические съемки выполняли мальковым неводом (длина 10 м, размер ячеи в крыльях 6 мм, в кутке - 3 мм и сачком (газ № 23).

Результаты и обсуждение

Впервые визуально руч. Канонерский был обследован 10 июня 2011 г. на станции 2. Воздух у ручья был насыщен резким гнилостным запахом, вода была желтовато-серого цвета с плавающими на поверхности пятнами жира. Около берега и на прибрежной растительности имелись сгустки желтовато-коричневого жира. Территория и сам ручей были завалены твердыми бытовыми отходами. По результатам гидрохимических исследований 21.06.2011 г. на этом участке ручья выявили значительное превышение предельно допустимых концентраций для рыбохозяй-ственных водоемов (ПДКр/х) [8] - по фосфатам в 7,7 ПДКр/х, по аммонию в 21,3 ПДКр/х, по железу в 12,76 ПДКр/х. Индекс загрязнения воды составил 7,0 и соответствовал VI классу качества воды «очень грязная» (табл. 2).

Таблица 2

Гидрохимические показатели и класс качества воды в нижнем течении руч. Канонерский

Станция Дата Фосфаты1, мг/л Аммоний1, мг/л Нитриты1, мг/л Нитраты1, мг/л Железо1, мг/л ИЗВ Класс качества воды

2011 г.

1 12.07 0,052 0,421 0,0019 0,174 0,258 0,8 II

10.10 0,036 0,304 0,004 0,053 0,373 0,9 II

2 21.06 0,386 8,518 0,004 0,022 1,276 7,0 VI

12.07 0,218 3,853 0,0074 0,053 0,568 3,3 IV

26.09 0,927 9,288 0,0129 0,014 0,782 8,4 VI

10.10 0,908 10,208 0,03 0,029 0,566 8,5 VI

3 10.10 0,845 6,473 0,02 0,014 1,715 6,9 VI

Окончание табл. 2

Станция Дата Фосфаты1, мг/л Аммоний1, мг/л Нитриты1, мг/л Нитраты1, мг/л Железо1, мг/л ИЗВ Класс качества воды

2012 г.

2 22.06 1,62 7,673 0,026 0,034 11,171 27,4 VII

12.07 1,664 8,015 0,02 0,000 11,324 27,9 VII

3 22.06 1,26 9,099 0,011 0,005 9,33 23,6 VII

12.07 1,385 9,301 0,026 0,000 9,124 23,9 VII

р. Авача2 22.06 0,031 0,302 0,004 0,107 0,212 0,6 II

2016 г.

2 21.07 0,105 0,746 0,018 0,489 1,171 3,3 IV

3 21.07 0,120 1,428 0,027 0,451 1,156 3,8 IV

1 ПДКр/х: фосфаты - 0,05; аммоний - 0,4; нитриты - 0,02; нитраты - 9; железо - 0,1.

2 Участок реки в 100 м ниже устья руч. Канонерский.

Насыщение воды ручья кислородом 12.07.2011 г. на станциях 1 и 2 при практически одинаковых показателях температуры воды (12,6 и 12,3°С) и рН (7,3 и 7,0) было, соответственно, 84 и 8% (табл. 3). Дефицит кислорода на станции 2 очевидно был обусловлен активным окислением органического вещества (ОВ), поступающего со сточными водами рыбоперерабатывающих заводов в русло ручья. По всем анализировавшимся ингредиентам на обеих станциях были превышены ПДКр/х, но на станции 1 кратность превышения была относительно невелика (0,1-2,58), тогда как на станции 2 в большинстве случаев варьировалась в пределах 4,40-9,60. На станции 1 качество воды соответствовало II классу «чистая», на станции 2 - IV классу «загрязненная».

В октябре и ноябре 2011 г. гидрохимические показатели на станции 1 оставались практически без изменений и существенно ухудшились ниже по течению. На станциях 2 и 3 насыщение воды кислородом составляло соответственно 24 и 21%, содержание фосфора - 18,2 и 16,9 ПДКр/х, аммония - 25,5 и 16,2 ПДКр/х и железа - 5,66 и 7,15 ПДКр/х. Качество воды на станции 1 оставалось на уровне «чистая», на станциях 2 и 3 ухудшилось до VI класса «очень грязная».

В 2012 г. поступление загрязненных вод в ручей, вероятно, продолжалось. Это подтверждается высокими показателями ИЗВ на станциях 2 (27,4-27,9) и 3 (23,6-23,9), а также ухудшением качества воды до VII класса - «чрезвычайно грязная». При таком загрязнении насыщение воды кислородом варьировало в пределах всего 11-22%. На станции 2 БПК5 достигал 88 мг/л (41,9 ПДКр/х), на станции 3 - 108,4 мг/л (51,2 ПДКр/х). Особо отметим, что БПК5 воды ручья, поступающей непосредственно в р. Авача, близок к показателям сточных вод, поступающих на очистные сооружения (138,3-165,5,5 мг/л) [9]. Содержание анализируемых ингредиентов на станциях 2 и 3, по сравнению с 2011 г., увеличилось и составляло по фосфатам 25,2-33,3 ПДКр/х, по аммонию 19,2-23,3 ПДКр/х, по нитритам 0,55-1,3 ПДКр/х, по железу 91,2-113,2 ПДКр/х.

В 2016 г. качество воды на участке русла руч. Канонерский заметно улучшилось. На станциях 2 и 3 в июле насыщение вод кислородом составило 93-95%, в ноябре снизилось незначительно - до 72-74%. Величина БПК5 по сравнению с 2012 г. на этих станциях снизилась, причем в июле была существенно ниже (0,8-1,03 ПДКр/х), чем в ноябре (2,6-2,7). Содержание загрязняющих веществ также заметно уменьшилось. На станциях 2 и 3 содержание фосфатов составило всего 2,1 и 2,4 ПДКр/х, аммония - 1,9 и 3,6 ПДКр/х, железа - 11,7 и 11,6 ПДКр/х, в результате чего качество воды несколько улучшилось и соответствовало IV классу - «загрязненная».

Таким образом, по индексу ИЗВ на верхней границе обследованного участка руч. Канонерский «станция 1» вода соответствовала оценке «чистая» (II класс качества). Ниже по течению в зоне воздействия стоков рыбообрабатывающих заводов (станции 2 и 3) качество воды ручья в 2011 г. варьировало в пределах IV-VI классов, то есть «загрязненная» - «очень грязная», а в 2012 г. постоянно оценивалось как «чрезвычайно грязная» (VII класс). Исследования 2016 г. показали некоторое улучшение экологической обстановки, ручьевая вода на этих станциях всегда соответствовала оценке «загрязненная» (IV класс).

Поскольку расход воды в руч. Канонерский незначительный, его загрязненные воды, попадая в устье р. Авача, сразу разбавляются и не оказывают заметного влияния на качество речной

воды. Так, даже при сильном загрязнении ручья в 2012 г. качество речной воды в 100 м ниже его устья соответствовало II классу «чистая».

Донное население ручья реагировало на разную степень загрязнения воды изменением таксономической структуры сообществ и количественными показателями. Структурный «перекос» и «отрыв» лидеров-доминантов в экосистемах, подверженных антропогенному воздействию, является признаком ухудшения качества среды, а гипертрофированное доминирование одного из видов принято считать признаком «недостаточно качественной» и неустойчивой экосистемы [10].

Макрозообентос в нижнем течении руч. Канонерский во все годы наблюдений был крайне беден таксономически, что не характерно для малых равнинных водотоков Камчатки [11].

Так, в относительно «чистой» зоне (станция 1) на галечниково-песчаном дне макрозообен-тос был представлен в основном олигохетами и хирономидами (табл. 3).

Таблица 3

Состав и количественные характеристики макрозообентоса в руч. Канонерский на станции 1

21.06.2011 г. 10.10.2011 г. 08.06.2012 г. 21.07.2016 г.

Таксон Численность, %

Nematoda 0,1 0,5 1,6 -

Mermitida - - - 0,1

Oligohaeta 0,4 96,2 2,7 83,9

Chironomidae larvae 98,4 1,4 93,3 16,0

Chironomidae larvae 0,9 - 2,0 -

Psychodidae larvae - 1,9 - -

Simuliidae larvae - - 0,2 -

Limoniidae larvae 0,1 - 0,2 -

Plecoptera larvae 0,1 - - -

Численность, экз./м2 48801 27392 28435 347904

Биомасса, %

Nematoda < 0,1 < 0,1 < 0,1 -

Mermitida - - - < 0,1

Oligohaeta 5,4 99,5 2,8 89,0

Chironomidae larvae 83,7 0,2 94,2 11,0

Chironomidae pupae 10,6 - 2,8 -

Psychodidae larvae - 0,3 - -

Simuliidae larvae - - 0,1 -

Limoniidae larvae < 0,1 - 0,1 -

Plecoptera larvae 0,3 - - -

Биомасса, г/м2 4,74 74,91 21,06 66,47

В июне 2011 и 2012 гг. в сообществе бентосных беспозвоночных доминировали хирономи-ды, формировавшие 94,8-99,1% общей численности и 94,2-96,9% общей биомассы макрозообентоса, а в октябре 2011 г. и июле 2016 г. - олигохеты (83,9-96,3% общей численности и 89,0-99,5% общей биомассы). Смена доминантов, видимо, была связана с неравномерным в течение года поступлением в ручей загрязнений в виде остатков рыбных отходов от рыбоперерабатывающего завода. В зимний период сброс отходов в ручей прекращается, и органические вещества из него постепенно выносятся течением, и в мае - июне следующего года очищение воды и донных отложений способствовало относительному обилию хирономид на дне. В конце июня в ручье вновь появлялись рыбные отходы, и эта разлагающая масса лежала на дне до глубокой осени. В этот период в бентосе доминировали олигохеты, так как по сравнению с прочими донными беспозвоночными они наиболее толерантны к загрязнению, а некоторые представители этого отряда могут обитать при очень низком содержании кислорода в воде и донных отложениях. В устье ручья (станция 3) в 2011 и 2012 гг. макрозообентос на дне практически отсутствовал, и только у уреза воды попадались единичные личинки мух-журчалок семейства Syrphidae (табл. 4).

Личинки этих мух являются сапрофагами и способны выживать при крайне низком содержании кислорода и даже при его отсутствии. В 2016 г., когда качество воды в ручье незначительно улучшилось, в единичных количествах появились олигохеты, хирономиды и лимонии-

ды. Причины незначительного улучшения качества воды могут быть различными, но вероятнее всего, улучшение произошло из-за снижения сброса отходов с рыбоперерабатывающих предприятий.

Таблица 4

Состав и количественные характеристики макрозообентоса в руч. Канонерский на станции 3

26.09.2011 г. 22.06.2012 г. 21.07.2016 г.

Таксон Численность, %

Oligohaeta - - 13,4

Chironomidae larvae - - 43,3

Limoniidae larvae - - 43,3

Ephydridae larvae 100,0 100,0 -

Численность, экз./м2 8 208 1772

Биомасса, %

Oligohaeta - - 0,8

Chironomidae larvae - - 49,6

Limoniidae larvae - - 49,6

Ephydridae l. larvae 100,0 100,0 -

Биомасса, г/м2 0,01 0,04 0,77

Во время наших исследований молодь тихоокеанских лососей в нижнем течении руч. Канонерский обнаружена не была, выше рыбоперерабатывающих заводов единично встречалась молодь мальмы, ниже заводов - трехиглая колюшка.

Заключение

Таким образом, частичный сброс отходов и стоков от переработки рыбы в ручей с двух небольших рыбоперерабатывающих заводов оказывает негативное воздействие на экологическое состояние нижнего течения руч. Канонерский. Избыточное поступление органических веществ в водоток приводит к ухудшению качества воды, обеднению донного населения, а в устьевой зоне практически к полной деградации этого участка ручья.

Литература

1. Об утверждении перечня особо ценных и ценных видов водных биоресурсов, отнесенных к объектам рыболовства: приказ ФАР от 16 марта 2009 г. № 191 [Электронный ресурс]. -URL: www.consultant.ru/document/.../469170ad4950b3ac177e34e5e4cdf8768bdb56d3/

2. Об установлении категорий водных объектов рыбохозяйственного значения и особенностей добычи (вылова) водных биологических ресурсов, обитающих в них и отнесенных к объектам рыболовства: приказ ФАР от 17 сентября 2009 г. № 818 [Электронный ресурс]. -URL: www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_92599

3. Введенская Т.Л., Улатов А.В. Результаты мониторинга водотоков бассейна р. Авача, находящихся в зоне антропогенного воздействия // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океана. - Петропавловск-Камчатский: Изд-во Кам-чатНИРО, 2012. - Вып. 26. - С. 124-136.

4. Эколого-рыбохозяйственная характеристика реки Половинки (бассейн реки Авачи) в пределах города Елизова в 2010-2015 гг. / Т.Л. Введенская, А.В. Улатов, Д.Ю. Хивренко, М.А. Гурьянова, Е. Старухина // Водные биологические ресурсы России: состояние, мониторинг, управление: сб. материалов Всерос. науч. конф. с междунар. участием, посвящ. 85-летию Камчатского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (3-6 октября 2017 г., Петропавловск-Камчатский). - Петропавловск-Камчатский: КамчатНИРО, 2017. -С. 230-236.

5. Улатов А.В., Введенская Т.Л. Антропогенное влияние на некоторые лососевые реки Камчатского края // Всерос. науч. конф., посвящ. 80-летнему юбилею ФГУП «КамчатНИРО»

(Петропавловск-Камчатский. 26-27 сентября 2012). - Петропавловск-Камчатский: КамчатНИРО, 2012.- С. 486-498.

6. Ресурсы поверхностных вод СССР. Камчатка. - Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1966. - Т. 20. - 258 с.

7. Методические рекомендации по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям. - М.: Госкомгидромет СССР, 1988. - 8 с.

8. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения: приказ Минсельхоза РФ от 13.12.2016 № 552 [Электронный ресурс]. - URL: docs.pravo.ru>document/view/91546304/104924039/

9. Биологическая очистка сточных вод на канализационных очистных сооружениях Мурманской области / Н.В. Барышникова, М.А. Павлова, Р.И. Моисеева, Е.В. Макаревич // Успехи современного естествознания. - 2011. - № 8. - С. 21-22.

10. Шитиков В.К., Розенберг Г. С. Оценка биоразнообразия: попытка формального обобщения // Количественные методы экологии и гидробиологии: сб. науч. тр., посвящ. памяти А.И. Баканова) / отв. ред. чл.-корр. РАН Г.С. Розенберг. - Тольятти: СамНЦ РАН, 2005. - С. 91-130.

11. Чебанова В.В. Бентос лососевых рек Камчатки. - М.: ВНИРО, 2009. - 172 с.

Информация об авторах Information about the authors

Введенская Татьяна Леонидовна - Камчатский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (КамчатНИРО); 683000, Россия, Петропавловск-Камчатский; кандидат биологических наук; доцент; ведущий научный сотрудник лаборатории прикладной экологии; [email protected]

Vvedenskaya Tatyana Leonidovna - Kamchatka Reseach Institute of Fisheries and Oceanography (KamchatNIRO); 683000, Russia, Petropavlovsk-Kamchatsky; Candidate of Biological Sciences; Associate Professor; Leading Researcher of the Applied Ecology Laboratory; [email protected]

Улатов Антон Владимирович - Камчатский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (КамчатНИРО); 683000, Россия, Петропавловск-Камчатский; старший научный сотрудник лаборатории прикладной экологии; [email protected]

Ulatov Anton Vladimirovich - Kamchatka Reseach Institute of Fisheries and Oceanography (KamchatNIRO); 683000, Russia, Petropavlovsk-Kamchatsky; Senior Researcher of the Applied Ecology Laboratory; [email protected]