Оценка экологического состояния ерика судомойка в границах природного парка "Волго-Ахтубинская пойма"

DOI:

Введение. Проблемы качества пресной воды стоят достаточно остро как в региональном разрезе, так и на планетарном уровне. Поэтому систематические исследования непосредственно химического и биологического состава, экосистемных параметров конкретного водоема дает основание для актуальной оценки экологического состояния водоема и качества воды в нем.

Если оценивать проблему локально, а конкретно территорию Волго-Ахтубинской поймы, то в зоне ООПТ также существуют водоемы, которые подвержены антропогенной нагрузке и восстанавливаться «своими» силами не в состоянии из-за высокой интенсивности оказываемой нагрузки. Одним из таких водных объектов является ерик Судомойка, который относится к категории транзитных водотоков в составе Краснослободского водного тракта (КВТ). В настоящее время ерик существует в крайне неблагоприятных условиях, обусловленных размещением рекреационных зон, хозяйственным использованием (водозабор для полива сельхозяйственных угодий), наличием гидротехнических сооружений в запущенном состоянии (дамбы, водоотводы и водопропускные сооружения) и практическим отсутствием мероприятий по реабилитации ерика.

Вопросами оценки состояния водоема на территории Волгоградской области, в том числе водоемов Волго-Ахтубинской поймы посвящены исследования ряда авторов [1, 4, 7, 8, 12, 16]. При реализации подобных исследований методы биоиндикации применяются достаточно часто и являются наиболее эффективными, поскольку оценивают качество воды опосредованно через состояние живых организмов и позволяют выстраивать законо- мерности динамики функционального состояния водоема. Что подтверждается достаточными объемами проводимых аналогичных исследований [5, 9–11, 14, 15].

Материалы и методы. В качестве объекта исследований был выбран ерик Судомойка, расположенный на территории Среднеахтубинского района Волгоградской области. Водоем входит в состав одного из двух крупных систем транзитных питающих водотоков северной части Волго-Ахтубинской поймы, его протяженность семь километров. В непосредственной близости, местами в границах водоохраной зоны, ерика расположены населенные пункты п. Сахарный, п. Песчанка и небольшая часть микрорайона города г. Краснослободск (см. рис. 1).

В ходе исследования применялись методы биоиндикации, органолептики, определения количества растворенного кислорода в воде, PH-метрии, экспериментального определения сухого остатка. Исследования по химическому составу и свойствам воды сопровождались отслеживанием температурного режима водоема.

Биологические исследования проводились ежемесячно в течение ряда лет. Для осуществления данного исследования использовали метод «раздавленная капля» и микроскоп ЛОМО, МИКРОМЕД-5 с разрешением 18 х 40;18 х 10.

Методы биоиндикации применимы только к водоемам, имеющим собственную биоту. Они учитывают реакцию на загрязнение целых сообществ водных организмов или же отдельных систематических групп. При этом исследователи непосредственно на водоеме учитывают факт присутствия в нем индикаторных организмов, их обилие, наличие у них патологических изменений. Несмотря на то, что и естественные условия водоемов, и виды заг- рязнений очень разнообразны, можно выделить несколько универсальных реакций сообществ водных организмов на ухудшение качества воды [11]. Прежде всего это: уменьшение видового разнообразия (в 2–4, а иногда и в десятки раз); изменение обилия водных организмов; смена типа питания водных организмов.

Причем обилие может как снижаться (при очень высоком уровне загрязнения или при наличии токсичных соединений), так и расти по сравнению с нормальным состоянием сообщества. Этот рост объясняется тем, что в водоемах, особенно при их загрязнении органическими веществами, могут оставаться немногие, но устойчивые к загрязнению виды животных. В таких условиях они достигают очень высокого обилия [5].

Именно эти закономерности применяются во многих методиках биоиндикации. К их числу относятся индексы видового разнообра- зия и методы, учитывающие соотношение обилия разных групп водных организмов. Кроме этого, часто учитывается способность определенных групп организмов обитать в водоемах с тем или иным уровнем загрязненности.

Известно, что представители любой надвидовой систематической группы (рода, семейства, отряда) практически никогда не обладают одинаковыми экологическими потребностями [7, 8, 12]. В состав таких групп могут входить совершенно разные с точки зрения отношения к загрязнению виды: устойчивые к загрязнителям, неустойчивые, виды-универсалы, способные жить в очень широком спектре внешних условий и т. д.

Одной из распространенных ошибок является использование надвидовых таксонов как индикаторов качества воды без критического рассмотрения набора входящих в этот таксон видов [3].

Рис.1. Местоположение ерика Судомойка на территории Среднеахтубинского муниципального района Волгоградской области

В нашем случае биоиндикаторами экологического состояния ерика служили водоросли, представители родов Nitzschia , Synedra , Spirogyra , Mougeotia , Gymnozyga и одноклеточные организмы.

При органолептическом анализе измерительным прибором являются органы чувств человека, а сам анализ представляет собой психофизиологический процесс. По нормативам необходимо осуществлять два замера показателей воды при комнатной температуре и при температуре +60 ° С.

Температура воды – один из главных факторов, влияющий на протекающие в водоеме химические, биохимические, физические и биологические процессы, от которого в большей степени зависят интенсивность процессов самоочищения и кислородный режим [10]. Имеет большое значение для оценки экологического и санитарного состояния водоема содержание растворенного кислорода. В серию экспериментов в период с марта 2017 года по сентябрь 2017 года входило измерение растворенного кислорода в воде водоема с использованием переносного оборудования – анализатора растворенного кислорода «МАРК 302Э».

Для определения степени минерализации воды в водоеме был выбран способ экспериментального определения сухого остатка, так как он наиболее универсален. Для эксперимента требуются стандартное оборудование: термостат (Баня водяная лабораторные DZKW на 6 мест) и сухожаровой шкаф (Шкаф сушильный ШС-80-01-СПУ), аналитические весы (ATX/ATY Shimadzu), а также потребуются фарфоровые чашки, мерная посуда и лабораторная посуда общего назначения. Перед началом эксперимента необходимо фарфоровую чашку поместить в сухожаровой шкаф на 2 часа, затем остудить ее и взвесить. Параллельно с этим, исследуемую воду необходимо отфильтровать. Затем поставить фарфоровую чашку на предварительно разогретый термостат (+100 ° С). До того пока вся исследуемая вода не выкипит, чашку не снимать. После необходимо поставить ее в сухожаровой шкаф еще на 2 часа и провести аналогичные действия и произвести расчеты по формуле, где Х (мг/дм³) [3, 13]:

( m - m 1 ) x 1000 x = --------------

V где m – значение массы емкости с сухим остатком, мг; m1 – значение массы пустой емкости, мг; V – количество воды, взятой для испытания, см3.

Результаты исследования и обсуждение. Данный водоем существует в условиях высокой антропогенной нагрузки, ввиду большого количества поселений, дачных массивов и рекреационных зон, как вдоль водоема, так и на прилегающей территории [4, 16]. Эти факторы обуславливают экологическое состояние ерика Судомойка в настоящее время. Ввиду того, что вода из водоема используется для сельскохозяйственных нужд, так же на осуществление основного водного питания Вол-го-Ахтубинской поймы, то было принято решение о сериях экспериментов и исследований и проведении экологического мониторинга ерика Судомойка.

В результате биологического метода исследования нами были обнаружены микроорганизмы, которые служат биоиндикаторами качества воды. Следует сказать, что водоросли питаются с помощью фотосинтеза, но они способны менять тип питания на фото-редукционный, фотогетеротофный, автогете-ротрофный, гетероавтоорофный и даже полный гетеротрофный тип при наличии в водоеме органических веществ, которые они используют в качестве дополнительного источника питания. Количество микроорганизмов в водоеме напрямую зависит от температурного режима и количества растворенного кислорода в воде. Из представленных организмов (см. табл. 1) за неблагоприятное состояние водоема отвечает высокое присутствие спирогиры и синедры [11].

Присутствие указанных видов свидетельствует, что данный водоем подвержен образованию тины. В середине лета температура воды увеличивается, а вместе с ней увеличивается численность представителей рода си-недра (Synedra), что говорит о наличии различных загрязнений. Присутствие представителей рода спирогира (Spirogyra), также называемой «тина», встречается в пресных водоемах и связано с содержанием в воде большого количества органики. Род мужоция (Mougeotia) также преобладает в загрязненных водоемах [6]. Исходя из вышеперечислен- ных данных, можно сделать заключение о том, что данный водоем загрязнен и покрыт тиной в летний период. Наличие такого количества данных микроорганизмов говорит о перенасыщении кислорода в воде, особенно в дневной период, и как следствие острая нехватка кислорода в ночное время из-за перенаселения фитопланктоном. Поступление кислорода в воду происходит только за счет фотосинтеза водорослей и из атмосферного воздуха в дневное время, в ночное время концентрация кислорода снижается до минимума.

Зимой в пробах воды ерика было обнаружено большое количество слизи, яйцекладок различных насекомых, а также органического осадка, что также свидетельствует о загрязнении водоема в зимний период.

Данные за 2018 год несущественно изменились за год (табл. 2). Но динамика есть, так как в весенне-летний период проходила отчистка дамбы и небольшого участка дна ерика. Можно предположить, что действия были недостаточными для возобновления экосистемы водоема.

Продуктивность и урожайность микроскопических водорослей зависит от концентрации питательных веществ в окружающей среде. Из минеральных веществ для водорослей необходимы соли азота и фосфора [2]. Средняя концентрация этих веществ водоемах очень мала и поэтому высокая продуктив- ность фитопланктона, возможна лишь при условии постоянного поступления минеральных веществ в верхний слой воды – в зону фотосинтеза [1, 14]. Также немаловажный фактор – слабая турбулентность водоема, то есть слабое течение или отсутствие такового. Следствием этого является чрезмерно бурное развитие фитопланктона (цветение воды), при разложении которого выделяется сероводород и другие токсичные соединения. Это приводит к гибели обитателей водоема и делает воду непригодной для хозяйственно-бытового использования. Массовое развитие водорослей связано с повышением температуры. Это, как правило, происходит во второй половине весны и летом, иногда в начале осени, если она теплая.

Определение органолептических показателей воды осуществлялось в лабораторных условиях. При температуре +20 ° С запах у воды был землистый; цвет отсутствовал; вода отличалась сладким вкусом с привкусом мела; прозрачность составляла более 30. При температуре +60 ° С: запах землисто-болотный; все остальные показатели после нагревания не изменили свой характер. Можно предположить, что изменения не явные, так -как эксперимент был проведен ранней весной и еще не все процессы были запущенны.

При исследовании температурного и кислородного режима в июле и сентябре были за-

Таблица 1

Виды микроорганизмов, обнаруженные в пробах воды ерика Судомойка (2017 год)

Виды организмов	Период проведения исследований в течение 2017 года
	Март	Апрель	Май	Июль	Сентябрь	Декабрь
Род нитцшия ( Nitzschia )	7	13	–	16	–	2
Род синедра ( Synedra )	13	10	9	20	17	–
Циклоп ( Cyclopidae )	2	1	–	6	3	–
Род спирогира ( Spirogyra )	–	15	9	25	27	5
Род мужоция ( Mougeotia )	–	–	2	6	–	–
Род гимнозига ( Gymnozyga )	–	–	3	9	–	–

Таблица 2

Виды микроорганизмов, обнаруженные в пробах воды ерика Судомойка (2018 год)

Виды организмов	Период проведения исследований в течение 2018 года
	Март	Апрель	Май	Июль	Сентябрь	Октябрь
Род нитцшия ( Nitzschia )	4	7	15	16	9	5
Род синедра ( Synedra )	–	12	9	25	17	10
Циклоп ( Cyclopidae )	–	1	6	7	3	–
Род спирогира ( Spirogyra )	–	1	1	20	27	9
Род мужоция ( Mougeotia )	–	–	5	8	–	–
Род Гимнозига ( Gymnozyga )	–	–	2	5	–	–

фиксированы скачки уровня кислорода. Можно предположить, что повышение содержания кислорода произошло за счет увеличения количества водорослей в тот же период. При повышенной температуре водорослям комфортно, и они активируют свою жизнедеятельность.

В ходе эксперимента экспериментальному определению сухого остатка наблюдалось повышение минерализации воды в марте и июле 2017 года, что связано с отсутствием сброса воды Волжской ГЭС в указанные промежутки времени (рис. 2). Такое явление, может охарактеризоваться несколькими явными причинами – это антропогенная деятельность на истоке, также рекреационная деятельность, производимая летом в специально отведенных местах и засор дамб по всей территории водоема. Более выраженные скачки произошли зимой, что не характерно для данного времени года. Такое явление, возможно, обусловлено повышением количества синезеленых водорослей зимой (табл. 1), которые являются показателем загрязненных вод. Исследования 2018 года показали большой скачок в феврале и сентябре (рис. 3).

Рассматривая внешние признаки водоема, нужно отметить, что на период паводка отмечался сильный подъем воды, что отразилось в заметных переменах в показателях эксперимента «сухой остаток».

Выводы. Ерик Судомойка относится к транзитным водотокам Волго-Ахтубинской поймы и при этом подвергается активным антропогенным нагрузкам, так как находится в непосредственной близости к населенным пунктам. Поскольку транзитные водотоки оказывают большое влияние на природные комплексы поймы, качество воды в них напрямую влияет на состояние всего комплекса в целом. Береговая линия ерика весьма существенно загрязнена бытовыми отходами, что подтверждает антропогенное воздействие на экосистему водоема преимущественно в зимний период [9, 15]. По вышеперечисленным данным, можно сказать, что в ерике Судомойка качество воды неудовлетворительное, и он относится к слабо загрязненным. Несмотря на неблагоприятное экологическое состояние водоема, местные жители продолжают пользоваться водой, подвергая опасности свое здоровье. Однако, на территории северной части Волго-Ахтубинской поймы в 2018 году начались мероприятия по реабилитации ериков, одним из которых стал ерик Судомойка. К на-

Рис. 2. Результаты экспериментального определения сухого остатка воды ер. Судомойка за 2017 год

Рис. 3. Результаты экспериментального определения сухого остатка воды ер. Судомойка за 2018 год

стоящему моменту расчистка и ремонт гидротехнических сооружений (отремонтированы водовыпуски, установлены новые затворы) на ериках Сахарный, Судомойка и озере Запорное реализованы на 40 %, что позволяет надеяться на изменение экологического состояния водных объектов при улучшении их водного питания.