Экотоксикологическая характеристика малых водотоков урбанизированных территорий Владимирской области

Автор: Злывко Алексей Сергеевич, Чеснокова Светлана Михайловна

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 1-9 т.14, 2012 года.

Бесплатный доступ

В статье представлены результаты оценки экосистем малых водотоков урбанизированных территорий по гидрохимическим показателям и токсичности вод, корреляционные зависимости между различными показателями вод.

Токсичность, самоочищение, биохимические процессы, эвтрофные водотоки

Короткий адрес: https://sciup.org/148201069

IDR: 148201069

Текст научной статьи Экотоксикологическая характеристика малых водотоков урбанизированных территорий Владимирской области

в силу ограниченного финансирования во Владимирской области мониторинг загрязнения малых рек проводится лишь по 14-15 показателям [2]. Исходя из этого, представляло интерес изучение сочетанного воздействия на гидробиоценоз малых водотоков урбанизированных множества факторов химической, биологической и физической природы, а также эффект комбинированного воздействия химических факторов методами биотестирования.

Среди множества известных биотестов, используемых в последнее время, наибольшей чувствительностью, экспрессностью и простотой выполнения характеризуются люминесцентные микробиотесты [3]. Для определения токсичности вод исследованных водотоков нами использовались биотесты «Эколюм» – препарат лиофилизированных люминесцентных бактерий и прибор экологического контроля «Биотокс-10М», принцип действия которого основан на регистрации слабых световых потоков биосенсора «Эколюм» с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), работающего в режиме счета анодных импульсов [4]. Паралельно проводили оценку токсичности вод с использованием рачков Daphnia magna Straus [5] и по агрегационному индексу (I агр ), характеризующему токсичность для гидробионтов минеральных соединений азота [6-7].

Объекты исследования – малые реки Содышка и Каменка. Содышка протекает по северо-западной окраине г. Владимира. Её длинна – 22 км, площадь водосбора – 82,7 км². Основными источниками загрязнения вод реки являются две крупные птицефабрики, ОАО «Владимирский моторно-тракторный завод», МУП «Водоканал», ливневые стоки с коллективных садов, окрестных деревень и жилого массива Октябрьского района г. Владимира.

Река Каменка расположена в Суздальском районе Владимирской области. Длина водотока – 47 км, площадь водосбора – 312 км2. В водосборном бассейне расположены многочисленные сельские поселения, сельхозугодия и животноводческие комплексы. Река загрязняется также ливневыми и коммунальнобытовыми стоками г. Суздаля. Приоритетные загрязнители рассматриваемых водотоков – соединения биогенных элементов и органические вещества природного и антропогенного происхождения (табл. 1-2). Высокий уровень загрязнения вод аммонийным азотом, фосфатами и органическими веществами вызывает эвтрофикацию водного объекта и вторичное загрязнение автохтонным органическим веществом.

Таблица 1. Основные гидрохимические показатели воды в р. Содышка (осень 2010 г.)

Гидрохимические показатели			Места отбора проб
Гидрохимические показатели	исток	до ПФ	после ПФ	вдхр.	после плотины	устье
рН	7,10	6,60	6,50	7,10	6,70	6,80
жесткость общяя, мгэкв/л	1,80	1,80	1,90	2,30	2,40	2,40
перманганатная окисляе-мость, мг О 2 /л	8,0	10,20	8,90	8,10	10,40	8,50
ХПК,мг О 2 /л	136	209	240	104	216	224
NO₃ ^- , мг/л	3,90	3,50	15,50	1,70	2,50	12,30
PO 4^3- , мг/л	0,75	0,70	4,20	0,35	0,30	1,40
N NH4⁺ , мг/л	6,40	1,40	4,30	6,67	0,83	4,52
Fe (общее), мг/л	0,10	0,44	0,46	0,50	0,18	0,16
I нитр ,%	26,8	36,4	25	28,6	20	28

Таблица 2. Основные гидрохимические показатели воды в р. Каменка

Гидрохимические показатели	Места отбора проб
Гидрохимические показатели	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
рН	7,2	7,05	7,1	7,2	7,2	7,3	6,8	7,1	6,9	7,3	7,45	7,05
жесткость общяя, мгэкв/л	3,85	4,9	4,05	4,3	4,9	4,8	4,85	4,9	4,85	5,1	5,1	5,1
перманганатная окисляемость, мг О 2 /л	4,74	5,2	5,5	5,90	5,9	6,0	6,2	6,35	6,26	7,14	6,44	7,6
ХПК,мг О 2 /л	17,2	25,8	25,8	29,7	34,4	48,2	44,3	59,4	69,3	65,8	70	99
NO₃ ^- , мг/л	0,31	0,29	0,31	0,28	0,14	0,31	0,64	0,39	0,39	1,1	1,96	0,78
PO 4^3- , мг/л	0,21	0,29	0,24	0,19	0,24	0,35	0,34	0,24	0,26	0,37	0,35	2,13
N NH4⁺ , мг/л	0,2	0,25	0,25	0,26	0,27	0,27	0,26	0,26	0,24	0,28	0,32	0,41
I нитр ,%	26	22	22	19	10	20	35	26	27	27	29	30

Эвтрофикация водотоков сопровождается развитием в экосистеме опасных для человека патогенных микроорганизмов и ростом численности сине-зеленых водорослей – продуцентов токсичных для человека и многих гидробионтов веществ [8]. Кроме того, значительный уровень загрязнения соединениями азота приводит к появлению в экосистемах водотоков высокотоксичных N-нитрозоаминов [9]. Все указанные процессы вносят большой вклад в токсификацию эвтрофных водотоков. В таблице 3 представлены данные оценки токсичности вод экосистемы р. Содышка с использованием рачков Daphnia magna Sr и биотеста «Эколюм». Очевидно, что биотест «Эко-люм» является более чувствительным тест- объектом для данного вида загрязнения, чем рачки Daphnia magna Sr, что, вероятно, связано с тем, что люминесцентные бактерии оптимальным образом сочетают в себе различные виды чувствительных структур, ответственных за генерацию биоповреждений (клеточная мембрана, цепь метаболического обмена, генетический аппарат) с объективным и количественным характером отклика целостной системы на интегральное воздействие токсикантов. Люминесцентные бактерии содержат фермент люциферазу, осуществляющую эффективную трансформацию энергии химических связей жизненно важных метаболитов в световой сигнал на уровне, доступном для экспрессных и количественных измерений.

Таблица 3. Оценка степени токсичности вод р. Содышка с различными биотестами (ноябрь 2010 г.)

Места отбора проб	Степень токсичности
Места отбора проб	Daphnia magna Sr	«Эколюм»
исток	средне токсична	токсична
до птицефабрик	средне токсична	высоко токсична
после птицефабрик	высоко токсична	высоко токсична
вдхр.	средне токсична	токсична
после плотины	средне токсична	высоко токсична
устье	высоко токсична	высоко токсична

В таблице 4 представлены результаты оценки токсичности вод экосистемы рек Каменка и Содышка с использованием биотеста «Эколюм», полученные в августе 2011 г. Как следует из таблицы 4, воды рек Каменка и Со-дышка по уровню токсичности практически не отличаются. Высокая токсичность вод характерна для мест влияния агропромышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также зон рекреации. Корреляционные зависимости между токсичностью и различными гидрохимическими показателями вод р. Каменка представлены в таблице 5. Как видно из таблицы 5, хорошая корреляция обнаружена между токсичностью и агрегационным индексом, характеризующим токсичность для гидробионтов соединений азота, удовлетворительная – между токсичностью и содержанием минерального фосфора.

Таблица 4. Оценка уровня токсичности вод экосистемы р. Каменка и Содышка с биотестом « Эколюм»

р. Каменка			Р. Содышка
места отбора проб	индекс токсичности, Т	степень токсичности	места отбора проб	индекс токсичности, Т	степень токсичности
Исток	38	токсична	исток	34	токсична
с. Губачево	68	высоко токсична	до птицефабрик	48	токсична
с. Вышеславское	56	высоко токсична	после птицефабрик	61	высоко токсична
после р. Бакалей-ка	74	высоко токсична	с. Спасское	42	токсична
до р. Тумки	57	высоко токсична	п. РТС	48	токсична
после р. Тумки	61	высоко токсична	вдхр.	56	высоко токсична
с. Янево	33	токсична	после плотины	72	высоко токсична
ГТК	40	токсична	устье	88	высоко токсична
Спас-Ефимиев монастырь	50	токсична
после плотины	43	токсична
до очистных сооружений	48	токсична
устье	55	высоко токсична

Таблица 5. Корреляционные зависимости между различными показателями вод р. Каменка

Коррелируемые параметры	Коэффициент корреляции, r
I агр - Т	0,75
I сапр - Т	0,47
P мин - Т	0,60

I N мин - Т I 0,41 I

Выводы: малые водотоки урбанизированных территорий вследствие высокого уровня загрязнения соединениями биогенных элементов эвтрофированы, вследствие чего вода в них становится токсичной для гидробионтов и опасной для людей.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ ГК № П970 от 27 мая 2010 г.

Список литературы Экотоксикологическая характеристика малых водотоков урбанизированных территорий Владимирской области

Астахов, П.А. Состояние бассейнов малых рек Владимирской области. Экология речных бассейнов. Труды 5-ой Международной науч.-практ. конф./Под общ. ред. проф. Т.А. Трифоновой. -Владимир, Владим. гос. ун-т, 2009. 476 с.
О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2010 году. Ежегодный доклад под редакцией директора департамента природопользования и охраны окружающей среды Владимирской области А.А. Мигачева. -Владимир, 2011. 117 с.
Пшеничников, Р.А. Мониторинг общей токсичности природных вод и оценка их очистки методом микробиолюминесценции/Р.А. Пшеничников, В.М. Колотов, Н.М. Никитина и др.//Экология. 1999. № 3. С. 228-230.
Методика экспрессного определения интегральной химической токсичности питьевых, поверхностных, грунтовых, сточных и очищенных сточных вод с помощью бактериального теста «Эколюм». Методические рекомендации № 01.021-07.
Жмур, Н.С. Государственный и производственный контроль токсичности вод методами биотестирования в России. -М.: Международный дом сотрудничества, 1997. 117 с.
Воробейчик, Е.Л. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем/Е.Л. Воробейчик, О.Ф. Садыков, М.Г. Фарафонтов. -Екатеринбург: УИФ, Наука, 1994. 240 с.
Моисеенко, Т.И. Водная экотоксикология: Теоретические и прикладные аспекты. -М.: Наука, 2009. 440 с.
Горленко, В.М. Экология водных микроорганизмов/В.М. Горленко, Г.А. Дубинина, С.И. Кузнецов. -М.: Наука, 1977. 367 с.
Меламед, Д.Б. Экотоксичные нитрозосоединения в окружающей среде и их циркуляция по пищевым цепям/Д.Б. Меламед, Я.Л. Костюковский, Б.Л. Рубенчик//Экология. 1990. № 6. С. 21-32.

Еще

Статья научная