CC BY
33
УДК 630.116.: 504.4:054: 574.5.58
ВЛИЯНИЕ ЗАТОПЛЕННЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ БЕРЕЗОВСКОЙ ГРЭС-1. 5. ВЛИЯНИЕ АЛЬГОФЛОРЫ ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ НА КАЧЕСТВО ВОДЫ
© О.Г. Морозова', Н.А. Гаевский, С.М. Репях, С.В. Морозов, Н.Н. Бабаева
Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия) e-mail: repyakh@ sibstu.kts.ru
Мониторинг качества воды водоема-охладителя БГРЭС-1 позволил выявить особенности формирования гидрохимического режима в условиях мощного антропогенного воздействия на экосистему водного объекта. Среди различных факторов, воздействующих на формирование гидрохимического режима водоема, значительную роль играет развитие альгофлоры. Влияние ее на качество воды проявляется как в положительном аспекте, воздействуя на кислородный режим водоема, утилизацию биогенных веществ, так и отрицательно, выражаясь в повышении содержания органического вещества и биогенных элементов в конце вегетационного периода с последующим вторичным загрязнением воды при разложении вегетативной массы.
Введение
На водоеме-охладителе БГРЭС-1 в вегетационный период большое влияние на содержание биогенных и органических веществ оказывает фитопланктон. В экосистеме водоема фитопланктон выполняет функцию образования органического вещества и кислорода в результате фотосинтеза из биогенных элементов, главными из которых являются минеральные соединения азота, фосфора, железа, кремния. Первые данные о фитопланктоне были получены в 1986 г. [1].
Экспериментальная часть
Некоторые виды водорослей, доминирующие в водоеме (это, как правило, представители синезеленых водорослей, не являющихся кормовой базой консументов первого порядка), обуславливают зачастую явление «цветения». Так, увеличение биомассы фитопланктона в воде водоема-охладителя БГРЭС-1 происходит к концу июля - началу августа.
В результатах, полученных в 1987-1989 г., основным определяемым показателем, отражающим биомассу водорослей, была концентрация хлорофилла «а», которую определяли спектрофотометрическим методом [2]. С 1989 г. стали применять флуоресцентный метод, который позволял оценивать общую и дифференцированную по основным отделам водорослей (Chlorophita, Bacillariphyta, Ceanophyta) концентрацию пигмента [3].
* Автор, с которым следует вести переписку.
Коэффициенты вариации средних значений хлорофилла «а» по всем станциям оценены как «высокие» - «очень высокие». Это свидетельствует о значительной поверхностной неоднородности в распределении фитопланктона. Относительно низкий коэффициент вариации наблюдали в сентябре 1989 г.; возможно, в конце вегетационного периода, когда размножение микроводорослей замедляется, специфика различных участков водоема перестает играть свою роль и ветровой латеральный перенос поверхностных вод делает распределение фитопланктона более равномерным. Развитие фитопланктона достигало «начальной степени» цветения.
Скопление водорослей (хлорофилла «а») начали наблюдать с летнего периода 1996 г. в районе устьев р. Базыр и Берешь, станции 1, 2 (табл. 1). Наиболее «урожайным» из изученных оказался июль 2000 г., когда на станциях 1, 2, 3, 7 концентрация хлорофилла достигла 35-85 мг/м3, что соответствует уровню «умеренного цветения» [4].
Вертикальное распределение хлорофилла «а» на разных станциях не однотипно. Возможен как поверхностный максимум, так и максимум на глубине прозрачности. Видовой состав фитопланктона был изучен методом прямого микроскопирования. На всех станциях по биомассе доминировали представителя цианобактерий (табл. 2), среди которых исключительное развитие имел вид Aphanizomenon floss-aqua. Кроме него встречались цианобактерии Anabaena и Microcystis aerogenoza. Из диатомовых - Cyclotella comta на станции 5, а из зеленых - Scentdtsmus quadricauda на станции 5 и Ankistrodesmus arcus на станции 7.
В таблице 2 кроме биомассы представлено распределение хлорофилла «а» среди цианобактерий, диатомовых и зеленых водорослей. Видно, что определенная на основе флуоресцентного анализа концентрация хлорофилла «а» адекватно отражала распределение биомассы по указанным отделам фитопланктона. Это позволило провести более подробный анализ таксонометрической структуры фитопланктона. В 1989 г. в сентябре на большинстве станций преобладали диатомовые водоросли, за ними шли зеленые водоросли, а сине-зеленые проявляли себя на станциях 1 , 2, 3 и 8 (в верховьях водоема и приплотинной части).
В июле 1996 г. на всех станциях на первое место вышли зеленые водоросли, на втором были либо диатомовые (на станциях 3, 4, 6), либо цианобактерии (на станциях 1, 2, 4, 5, 8). В 1999 г. доминирующее положение в поверхностном горизонте заняли цианобактерии.
Таблица 1. Концентрация хлорофилла «а» (мг/м 3) на водоеме-охладителе БГРЭС-1
Точки отбора 1996 г., июль 2000 г., июль 2000 г., август
Устье р. Базыр 44,0 20,0 8,7
Устье р. Берешь 48,4 35,3 9,2
Устье р. Кадат 6,6 85,0 5,7
Сбросной канал 11,8 - -
Район торфяников 17,0 30,2 16,2
Середина водоема 40,7 8,7 30,3
Водозабор ГРЭС 55,1 - -
Район плотины 48,0 22,3 31,6
Среднее 30,9 27,1 16,9
С,, % 54,8 103,2 61,3
Таблица 2. Таксонометрическая харктеристика фитопланктона водоема-охладителя БГРЭС-1, сентябрь
1999 г.
Точки Биомасса клеток, мг/м 3 Концентрация хлорофилла.»а», мг/м 3
отбора Цианобактерии Диатомовые Зеленые Цианобактерии Диатомовые Зеленые
5 30001,6 256 160 11,5 4,1 0,55
7 1074 0,92 0 4,5 1,9 0
8 4746 26 0 6,6 1,2 0,4
9 1002 30 0 4,5 1,2 0,1
Из наблюдений, проведенных в самой глубоководной части водоема (середина, центральная часть) в июле 2000 г. можно заключить, что цианобактерии, занимая верхние горизонты и доминируя в них, могут иметь максимум концентрации хлорофилла «а» на горизонте (8) прозрачности по диску Секки. На глубине, кратной 2,58, и в придонном горизонте концентрация хлорофилла «а» была значительно ниже и доминировали диатомовые водоросли. Небольшие глубины и хорошо освещенные участки мелководной части водоема создают благоприятные условия для перезимовки и весеннего развития акинет цианобактерий, инициирующих летнее цветение.
Обсуждение результатов
Таким образом, с 1996 г. в летний период на водоеме-охладителе наблюдается массовое развитие цианобактерий Лркатютепоп floss-aqua, АпаЬаепа, Мгсгоа^И^' aerogenoza. При этом увеличился рН воды и содержание растворенного органического вещества. Подщелачивание воды и накопление в воде органического вещества создают благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры
Объяснением явления эвтрофирования водоема [5] является тот факт, что в результате зарегулирования речного стока происходят изменения в естественных биоценозах водотоков, нарушения природного равновесия и процессов саморегуляции в водной экосистеме. Определяющим фактором является изменение гидрохимического режима, которое возникает в результате изменения гидрологического режима реки при сооружении водохранилища: резкое замедление течения и сокращение водообмена, изменение типа кругооборота веществ водохранилища по сравнению с рекой.
Биогенные и органические вещества поступают в водоем-охладитель в результате процессов выщелачивания их из залитых почв, торфяников, древесных остатков в ложе, поэтому значительную долю вклада в загрязнение биогенными и органическими веществами вносят внутриводоемные процессы. Зарастающие макрофитами мелководные участки акватории превращаются в источник вторичного загрязнения воды органическими и биогенными соединениями. Биогенные элементы и органические соединения традиционно поступают с территории водосбора рек [6]. В водоеме происходит аккумуляция растворимых органических веществ, биогенных соединений.
Обогащение воды растворимыми органическими и биогенными веществами способствует увеличению как биологического, так и химического потребления кислорода, снижению уровня кислородного насыщения водоема, что обуславливает нарастание степени восстановленности среды и преобладание анаэробных условий в придонном горизонте, которые приводят к накоплению основных элементов питания в восстановленной форме, наиболее интенсивно усваиваемой сине-зелеными
водорослями. Континентальный климат территории Сибири с жарким штилевым летним периодом способствует сохранению стратификации кислорода на акваториях водоемов.
Это обуславливают доминирующее положение и процветание наиболее приспособленных к данным условиям видов сине-зеленых водорослей, которые отличаются от остальных представителей альгофлоры значительной устойчивостью к изменившимся физико-химическим факторам среды (температуре, прозрачности, рН, световому режиму, обезвоживанию) и обладают наибольшей конкурентоспособностью.
Выводы
Таким образом, воздействие многочисленных и мощных источников антропогенного химического, биологического и теплового загрязнения в условиях зарегулированного стока способствует значительному удлинению первоначального периода формирования гидрохимического режима водоема-охладителя БГРЭС-1. В летний период на водоеме развивается цветение цианобактерий, видовой состав которых позволяет предположить наличие вредоносного эффекта [7].
Список литературы
1. Чайковская Т.С., Кириллов В.В. Фитопланктон водотоков и водохранилищ района КАТЭКа // Современное состояние биоценозов зоны КАТЭКа. Л., 1990. С. 4-32.
2. Vermon L.P. Spectrophotometric determination of chlorophylls and pheophytins in plant extracts // Anal. Chem. 1960.V. 32. P. 1144-1150.
3. Методические рекомендации по дистанционным методам контроля качества поверхностных вод суши. Вып. 3. Экспрессное флуориметрическое определение концентрации хлорофилла «а» и фотосинтетической активности фитопланктона / Под ред. А.А. Гительсон. Л., 1989. 48 с.
4. Сиренко Л.А., Гавриленко М.Я. «Цветение» воды и эвтрофирование: методы его ограничения и использование сестона. Киев, 1 978. 232 с.
5. Сиренко Л. А. Физиологические основы массового размножения сине-зеленых водорослей в водохранилищах. Киев, 1972. 204 с.
6. Морозова О.Г., Морозов С.В. Качество воды рек, формирующих водоем-охладитель БГРЭС-1 // Реконструкция гомеостаза: Материалы IX Международного симпозиума. Т. 2. / Под общ. ред. В.П. Нефедова. Красноярск, 1998. С. 122-125.
7. Hyenstrand P., Blomqvist P. Pettersson A. Factors determining cyanobacterial success in aquatic systems - a literature review // Arch. Hidrobiol. Spec. Issuel Advance Limnol. 1998. V. 51. P. 41-62.
Поступило в редакцию 5 сентября 2001 г.
