CC BY
104
АКВАКУЛЬТУРА
УДК 556.114.6:639.31
Воздействие эксплуатации садковых рыбоводных комплексов на состояние окружающей среды в условиях Нижней Волги
Impact of operation of cage fish-breeding complexes on a state of environment in the conditions
of the Lower Volga
Доцент С.С. Астафьева (Астраханский государственный университет) кафедра биотехнологии, зоологии и аквакультуры, тел. (8512)48-53-43 E-mail: [email protected]
Associate Professor S.S. Astafyeva (Astrakhan state university) chair of biotechnology, zoology and aquaculture, tel. (8512)48-53-43 E-mail: [email protected]
Реферат. Садковое рыбоводство в настоящее время получило широкое распространение на юге России благодаря высоким экономическим показателям. Садковые хозяйства на Нижней Волге размещаются на небольших несудоходных водотоках, ериках и протоках с умеренным течением. Технологией выращивания рыб предусматриваются высокие плотности посадки и интенсивное кормление, что может оказать негативное влияние на водную экосистему водоёмов. Цель исследования - изучение влияния деятельности садковых хозяйств Нижнего Поволжья на гидрохимический режим водоемов, на которых они размещаются. Исследования проводились в августе 2015 года на двух водотоках Нижнего Поволжья в районах расположения садковых хозяйств. Определяли основные гидрохимические показатели в воде и грунте. Проведенные исследования позволили выявить влияние деятельности садковых хозяйств на природную среду, которое выражалось в понижении концентрации кислорода в придонном слое в районе товарных участков садковых хозяйств, а также в 500 м ниже установленных садков; повышении содержания органического вещества; в активном развитии эвтрофикационных процессов и ухудшении качества воды. Организация мониторинга за гидрохимическим режимом водоема и систематическое проведение комплекса мелиоративных работ позволит снизить негативное влияние от деятельности садковых хозяйств на водную экосистему.
Summary. The cage fish breeding was widely adopted today as is an economic way of cultivation of fishes. Cage farms on the Lower Volga are placed on small fishery reservoirs with a moderate current. Cultivation of fishes in cages is carried out at the high density of landing and intensive feeding. Especially additional load of a water ecosystem affects during the periods, critical for the Lower Volga, of the increased temperatures at low water level. A research objective was studying of influence of activity of cage farms of Lower Volga area on the hydrochemical mode of reservoirs on which they accommodate. Researches were conducted in August, 2015 on two waterways of Lower Volga area in regions of an arrangement of cage farms. Defined the main hydrochemical indicators in water and soil. The conducted researches allowed to reveal influences of activity of cage farms on environment which were expressed in decrease of concentration of oxygen in a benthonic layer around commodity sites of cage farms, and also in 500 m is lower on a current; increase of the content of organic substance; in active development the evtrofikatsionnykh of processes and water deterioration. The organization of monitoring of the hydrochemical mode of a reservoir and systematic carrying out a complex of meliorative works will allow to reduce influence from activity of cage farms on a water ekosistema.
© Астафьева С.С., 2016
Ключевые слова: садковые комплексы, антропогенное влияние, гидрохимические показатели.
Keywords: cage complexes, anthropogenous influence, hydrochemical indicators.
Рыбоводство в садках - одно из перспективных и экономически выгодных индустриальных форм выращивания рыбы. Садковое рыбоводство получило развитие на юге страны, где в течение 200-220 дней в году создаются благоприятные для выращивания рыб температурные условия воды. Садковые рыбоводные хозяйства располагаются непосредственно на водоемах с благоприятным для жизни рыб физико-химическим режимом воды, а также резервом кормовых животных. Выращивание объектов товарного рыбоводства в садковых хозяйствах имеет ряд преимуществ перед другими способами выращивания, т.к. позволяет вести хозяйство без значительных капитальных затрат (снижаются или исключаются затраты на водо-потребление, электроэнергию, очистку воды, не требуется значительного землеотво-да). Сроки строительства садковых хозяйств значительно меньше, чем прудовых или бассейновых. Обозначенные преимущества объясняют большую популярность садкового рыбоводства на современном этапе.
Как правило, говоря о размещении садковых хозяйств на водоемах комплексного значения, в первую очередь, думают о качестве и пригодности водного объекта для выращиваемых рыб, но при этом нужно не забывать и о непосредственном влиянии эксплуатирования рыбоводного хозяйства на окружающую водную среду. В любом случае культивирование рыб сопряжено с более уплотненным размещением объектов выращивания на единицу площади садка в сравнении с естественным водоемом, с интенсивным кормлением и образованием продуктов метаболизма, что непосредственно поступает в окружающую среду. Это необходимо учитывать при планировании садкового хозяйства и определении его мощности.
В настоящее время многие исследователи все чаще обращаются к вопросу влияния садковых хозяйств на различные компоненты водной биоты. Комплекс определяемых характеристик выбирают исходя из их воздействия на гидробионты с учетом существующих рыбохозяйственных нормативов. К таким показателям, в первую очередь, относятся температура воды, растворенный кислород, рН, биогенные вещества, органическое вещество и т.д. Температура играет исключительно важную роль в жизни рыб и других водных организмов, так как непосредственно влияет на интенсивность процессов жизнедеятельности. Растворенный в воде кислород необходим для дыхания всех водных животных и растений. Главным источником поступления кислорода в воду является процесс фотосинтеза водорослей, прежде всего, фитопланктона. Кроме дыхания организмов, кислород расходуется в водоемах для процессов самоочищения, окисляя избыточное количество органических и неорганических веществ. При слишком интенсивном развитии фитопланктона и при отсутствии перемешивания слоев воды может наблюдаться неравномерное вертикальное распределение кислорода с минимальными показателями у дна. Это может послужить причиной замора рыб, так как в придонных слоях образуются вредные продукты бескислородного разложения органических веществ, такие, как сероводород, метан, аммиак.
Активная реакция среды, или водородный показатель (рН), характеризует кислотность воды и определяется концентрацией водородных ионов. Для нормального роста и развития большинства видов рыб наилучшей считается нейтральная или слабощелочная реакция воды. Показатель рН может изменяться в течение суток на 2-3 единицы. Летом, во время массового развития водорослей, растения извлекают в течение дня из воды свободную углекислоту, к вечеру ее содержание часто уменьшается почти до нуля. Если в воде не содержится угольной кислоты,
Технологии пищевой и пе
ЛПК-прооукты з ±
ывающей промышленности питания, № 1, 2016
рН повышается, и реакция воды становится щелочной. Поскольку концентрации свободной углекислоты, аммиака и сероводорода тесно связаны с активной реакцией среды, водородный показатель иногда причисляют к параметрам, характеризующим газовый режим водоема.
Органические вещества поступают в водоем различными путями. Основной источник органического вещества в интенсивно эксплуатируемых садках - корма для рыб. Часть из них может быть по тем или иным причинам не использована рыбой. Остатки корма и экскременты загрязняют водоем, хотя следует отметить, что последние в гораздо меньшей степени загрязняют воду, чем остатки корма. При отмирании водорослей также образуется значительное количество органического вещества, поэтому следует препятствовать чрезмерному развитию фитопланктона. О наличии в воде органического вещества судят по таким показателям, как пер-манганатная, бихроматная, агрессивная окисляемость, биохимическое потребление кислорода за одни или пять суток (БПК1 и БПК5). Сама по себе высокая окисляемость не вредит рыбам, однако на окисление органического вещества требуется кислород, который необходим рыбам, поэтому следует избегать превышения допустимых значений этого показателя.
Азот и фосфор относятся к биогенным элементам. В переводе на русский язык биогены означают «создающие, образующие жизнь». При недостатке азота и фосфора замедляется рост растений. Однако их избыток свидетельствует о загрязнении водоемов. Азот находится в воде в виде солей аммония, нитритов, нитратов и альбуминоидного азота, входящего в состав разлагающихся органических веществ. Присутствие аммонийного азота свидетельствует о поступлении продуктов распада белков, мочевины или их поступлении с притекающей водой или поверхностными стоками. Нитриты образуются в результате неполного окисления азота при недостатке кислорода и служат показателем поступления свежего органического загрязнения. Даже в небольших количествах они нежелательны в рыбоводных водоемах. Нитраты образуются в результате окисления аммония, а также поступают со сточными водами и атмосферными осадками. Потребляются фитопланктоном. Наличие определенного, но не чрезмерного количества нитратов в воде рыбоводных водоемов, так же как и солей аммония, необходимо. Фосфор присутствует в воде в виде солей фосфорной кислоты и других соединений. Обычные его концентрации по сравнению с азотом невелики. И рыбоводные водоемы очень часто нуждаются в фосфорных удобрениях. Однако повышенное содержание фосфатов (более 0,5 г/м3) может свидетельствовать о загрязнении водоема.
Особое значение контроль за гидрохимией водоема приобретает в критические периоды. В условиях Нижней Волги к таковому можно отнести период летней межени (как правило, август - начало сентября), когда гидрохимический режим формируется в условиях экстремально высокого прогрева волжских вод (28-30 °С). Так же это усугубляется на протяжении ряда последних лет самыми низкими расходами воды, в таких условиях дополнительная нагрузка на водную экосистему проявляется в большей мере. Тем более, что садковые хозяйства на Нижней Волге организуются, как правило, на малых водотоках с умеренным течением.
В связи с масштабным развитием садкового рыбоводства на рыбохозяйствен-ных водоемах большое значение приобретает оценка нагрузки, которую создает их эксплуатация на естественные водоемы.
Цель исследования - изучение влияния деятельности садковых хозяйств Нижнего Поволжья на гидрохимический режим водоемов, на которых они размещаются. Исследования проводились в августе 2015 г. на двух водотоках Нижнего Поволжья в районах расположения садковых хозяйств. Для отбора проб воды и грунта на 2 хозяйствах было определено по 7 станций. Одна станция была расположена
в 500 м выше по течению от хозяйства, другая станция - 500 м ниже по течению, 4 станции - по периметру хозяйства и 1 - в его центре. Проводили определение основных гидрохимических показателей: температуры, кислорода, рН, перманганат-ной и бихроматной окисляемости, содержания нитрит-ионов, нитрат-ионов, ионов аммония, фосфатов и пр. по унифицированным методикам [1, 2, 3].
Были проведены исследования основных гидрохимических показателей воды и грунта в районе расположения садкового рыбоводного хозяйства. Водоток на данном участке имеет глубины, превышающие 6 м, и умеренное течение.
Температура воды в исследуемый период поднималась в дневные часы до экстремальных показателей 280 °С. Концентрация водородных ионов, являясь показателем интенсивности, направленности и напряженности биохимических процессов, колебалась в интервале 7,81-8,34 - в водной среде и 7,96-8,12 - в грунтах. Полученные величины соответствовали периоду летней межени, когда процесс фотосинтеза превалировал над окислением органического вещества. В придонном горизонте с пониженными величинами кислорода, формировались минимальные концентрации водородных ионов (7,81-7,85). Вертикальные различия рН между поверхностным и придонным слоями воды, достигающие 0,18-0,25, указывали на высокий уровень развития фотосинтеза в водах поверхностного горизонта.
Несмотря на достаточно интенсивный прогрев воды, концентрация кислорода в дневные часы характеризовалась относительно высокими величинами для летнего периода, изменяясь от 7,69 до 11,79 мг/л в поверхностном слое воды и от 6,48 до 11,08 мг/л - в придонном. Понижения концентрации растворенного кислорода до 2 мг/л, когда происходит массовая гибель рыб, не зафиксировано. По содержанию растворенного в воде кислорода исследованный участок водоема относится к умеренно загрязненному.
Самое низкое абсолютное содержание кислорода зафиксировано в придонном слое товарного участка и на контрольной станции, расположенной на 500 м ниже садков - 6,48 и 7,13 мг/л соответственно. Относительное содержание кислорода, которое является более объективным показателем биологических процессов в реке, не снижалось ниже отметки 70 %. Исследования проводились в условиях высокого прогрева вод (24-270 °С). Это способствовало активизации фотосинтетической деятельности фитопланктона и как результат интенсивному потреблению минеральных форм биогенных веществ.
На фоне довольно большого уровня потребления биогенных веществ фитопланктоном концентрация минеральных форм оставалась относительно высокой на изучаемых участках водоемов. Содержание минерального фосфора изменялось от 68 до 298 мкг/л, минерального азота - от 405 до 832 мкг/л с увеличением концентраций вниз по течению. Биохимические процессы минерализации органического вещества с образованием азотосодержащих минеральных соединений привели к увеличению доли аммонийного и нитритного азота, составив 32 и 16 % общей минеральной формы соответственно. Содержание нитритного азота достигало экстремально высоких значений 148-282 мкг/л в районе товарного участка, что указывает на усиление процессов разложения свежего органического вещества. В результате этого отношение Кмш^Рмин в этом районе повысилось до 8, что предполагает наиболее благоприятные условия для развития сине-зеленого комплекса фитопланктона и свидетельствует об ухудшении качества воды, т.к. представители этого отдела альгофлоры в процессе своей жизнедеятельности способны выделять токсические вещества, приводящие к интоксикации рыб.
На фоне активизации продукционных процессов отмечены высокие концентрации органического вещества, составившего в среднем 41 мг/л, с максимальными концентрациями в придонном слое товарного участка и на участке ниже
Технологии пищевой и пе
АПК-прооукты з ±
ывающей промышленности питания, № 1, 2016
по течению. Преобладала автохтонная органика, отношение перманганатной и би-хроматной окисляемости (ПО:БО) составило 15, т.е. органическое вещество, созданное в процессе фотосинтеза, превалировало над аллохтонной органикой, поступающей из Волгоградского водохранилища.
Проведенные исследования на втором садковом хозяйстве, расположенном на водоеме с меньшей скоростью течения и небольшими глубинами, в большей части были аналогичными.
Величины активной реакции водной среды были также слабощелочными и колебались в интервале 7,98-8,33 с минимальными значениями в придонном слое. Такие показатели являются наиболее благоприятными для большинства видов рыб и соответствуют периоду летней межени. Вертикальные различия рН между поверхностным и придонным слоем воды, достигающие 0,11-0,18, указывали на более высокий уровень развития фотосинтеза в водах поверхностного горизонта. На участке, расположенном в центре садкового хозяйства, при глубине 2 м интенсивность фотосинтеза в поверхностном и придонном слоях не отличалась.
Средняя концентрация кислорода в поверхностном слое в дневные часы составила 9,58 мг/л при насыщении 114 %. Более существенные изменения содержания растворенного кислорода происходили в придонном слое, где этот показатель снижался до 3,88 и 3,27 мг/л на крайней точке садкового хозяйства и на удаленной на 500 м точке вниз по течению.
Такие пониженные величины кислорода в малопроточном водоеме на фоне интенсивного развития сине-зеленых водорослей могли создать газовые условия, неблагоприятные для обитания рыб, особенно молоди.
Активное потребление биогенных веществ фитопланктоном в летний период не способствовало уменьшению их концентрации, которая оставалась достаточно высокой на изучаемой акватории садкового хозяйства.
Содержание минерального фосфора изменялось от 52 до 124 мкг/л с минимальными концентрациями в придонном слое. Концентрация минерального азота колебалась от 332 до 538 мкг/л, с повышенными концентрациями в поверхностном слое. Биохимические процессы минерализации органического вещества с образованием азотосодержащих минеральных соединений привели к увеличению доли аммонийного азота, составив в среднем 32 % общей минеральной формы. Содержание нитритного азота изменялось в интервале 7-48 мкг/л с повышенными значениями в придонном слое (33-48 мкг/л), что свидетельствует о более интенсивном протекании деструкционных процессов в придонном горизонте. Низкие величины отношений Кмин:Рмин (6) и повышенное содержание кремнекислоты (3739-4793 мкг/л) определили благоприятные условия для развития диатомового фитопланктона.
Высокие концентрации органического вещества формировались практически на всех станциях (34-50 мг/л). Наиболее высокое его содержание наблюдалось в придонном слое на станции, расположенной 500 м ниже садкового хозяйства. В составе органики заметно преобладало органическое вещество автохтонного происхождения, т.е. отношение перманганатной окисляемости к бихроматной (ПО:БО) не превышало 24 и колебалось в интервале 15-24.
Необходимо отметить трансформацию в составе грунтов по мере продвижения вниз по течению, которая была выявлена на обследованных садковых хозяйствах. По данному показателю можно судить об изменении интенсивности воздействия деятельности хозяйства. На контрольной точке выше садковых хозяйств грунты были представлены ракушей с примесью песка и ила, а на станции в 500 м ниже хозяйства - только илом. Это указывает на непосредственное влияние деятельности хозяйства, выраженное в накоплении органического вещества, которое вызывает
заиление дна. Данные процессы, в свою очередь, негативно сказываются на гидро-бионтах, вызывая перестройку видового состава в сторону неприхотливых и, как правило, менее ценных объектов. Обычно на таких участках начинают преобладать виды с заниженными требованиями к качеству среды обитания и не ценные в кормовом отношении.
Проведенные исследования позволяют констатировать, что гидрохимическое состояние водотоков, на которых расположены садковые хозяйства, на основе анализа полученных данных оценивается как удовлетворительное. Однако выявленные факты снижения концентрации кислорода и увеличения органики в придонных слоях в районе товарного участка, которые распространяются и вниз по течению, оказывают негативное влияние на природную среду.
Но все же, несмотря на такие экстремальные условия, содержание растворенного кислорода в дневные часы в поверхностном слое изученных водотоков сохранялось на уровне допустимого и отвечало необходимым рыбохозяйственным требованиям для обитания гидробионтов. Более низкое содержание растворенного кислорода в придонном слое связано с активно протекающими в условиях высокой температуры воды процессами разложения органического вещества, которое в больших количествах (особенно крупные фракции взвешенного вещества) осаждается здесь вследствие резкого снижения скорости течения воды. Низкая величина отношения Кмин:Рмин определила наиболее благоприятные условия для развития сине-зеленого комплекса фитопланктона, что свидетельствует об активном развитии эвтрофикационных процессов и ухудшении качества воды. Доминирование процессов, ведущих к обогащению вод органическим веществом в районе товарных участков и придонных слоях ниже по течению, связано с интенсивным накоплением пищевых остатков, что также способствует усилению процессов эвтрофикации с предпосылкой к полнейшей деградации водотоков, на которых они располагаются. Особенно это было выражено на втором хозяйстве, расположенном на водоеме с меньшими глубинами и менее интенсивным течением.
С целью улучшения гидрохимического и газового режимов в водотоках, где расположены садковые хозяйства, можно рекомендовать проведение работ по мелиорации этих протоков и, в первую очередь, организацию систематических прокосов и удаление части иловых отложений. Это обеспечит увеличение скорости течения, интенсивность водообмена с основным руслом и будет способствовать более активному обогащению вод кислородом атмосферы, что в темное время суток имеет немаловажное значение. Произойдет уменьшение доли аллохтонной органики и увеличение органического вещества, созданного в процессе фотосинтеза. Доказано, что органическое вещество автохтонного происхождения является одним из основных источников питания растительных организмов.
Проведенные исследования позволили установить, что деятельность садковых рыбоводных хозяйств Нижнего Поволжья оказывает влияние на гидрохимический режим водоемов, на которых они размещаются. Было обнаружено понижение концентрации кислорода в придонном слое в районе товарных участков садковых хозяйств, а также в 500 м ниже по течению, которое не достигало критических значений, приводящих к гибели рыб. Определено повышенное содержание органического вещества, отражающее высокий уровень продукционных процессов в районах расположения садковых хозяйств. Установлены высокие концентрации нит-ритного азота, отражающие интенсивность процессов минерализации азотосодер-жащего органического вещества.
Выявлено усиление продукционных процессов, сопровождающихся ассимиляцией фитопланктоном нитратов и обогащением волжской воды первичным продук-
Технологии пищевой и пе
ЛПК-прооукты з ±
ывающей промышленности питания, iVp 1, 2016
том минеральной формы азотных соединений в результате разложения органического вещества - аммонийным азотом.
Установлено изменение гидрохимических показателей, создающих благоприятные условия для развития сине-зеленого комплекса фитопланктона, что свидетельствует об активном развитии эвтрофикационных процессов и ухудшении качества воды. Отмеченная трансформация в составе грунтов по мере продвижения вниз по течению от разнородного (ракуша с примесью песка и ила) в контрольной точке выше по течению от садков до однородного илистого - в 500 м ниже хозяйства, показывает наличие влияния деятельности садковых хозяйств на природную
Говорить о том, что данное влияние садковых хозяйств на окружающую биоту носит постоянный характер сложно, так как гидрохимические исследования проводились в критический период летней межени для водоемов Нижней Волги. Но и игнорировать выявленные факты невозможно, поэтому необходимо рекомендовать проводить регулярное обследование водотоков в районах размещения садковых хозяйств. В этом случае данные рыбохозяйственной гидрохимии можно будет напрямую приложить к реализации рыбоводного процесса, например, кормлению и регулярному эффективному контролю за процессом выращивания в целом. Также необходимо планировать систематическое проведение мелиоративных работ в районе расположения садковых хозяйств с целью увеличения проточности водоемов и улучшения гидрохимического режима. От благополучия водоема, на котором располагается садковое хозяйство, напрямую зависит качество и объемы получаемой рыбоводной продукции.
1. Семенов, А.Д. Руководство по химическому анализу вод суши [Текст] / А. Д. Семенов.- Л. : Гидрометиздат, 1977. - 540 с.
2. Winkler, Z.W. The determination of dissolved oxygen in water [Text] / Z.W. Winkler // Deutsch. Chem. Gesellsch. Berlin, 1988. - Bd. 21. - P. 2843-2850.
3. Emmet, R.T. Spectrophotometric delermination of urea and ammonia in naturel waters with hypochlorite and phenol [Text] / R.T. Emmet // Anal. Chem. - 1969. - Vol. 14. - P. 170-174.
1. Semenov, A.D. Rukovodstvo according to the chemical analysis of waters of sushi [Text] / A. D. Semenov.- Leningrad, 1977. - 540 p.
2. Winkler, Z.W. The determination of dissolved oxygen in water [Text] / Z.W. Winkler // Deutsch. Chem. Gesellsch. Berlin, 1988. - Bd. 21. - P. 2843-2850.
3. Emmet, R.T. Spectrophotometric delermination of urea and ammonia in naturel waters with hypochlorite and phenol [Text] / R.T. Emmet / / Anal. Chem. - 1969.-Vol. 14.-P. 170-174.
среду.
ЛИТЕРАТУРА
REFERENCE
