Оценка экологического состояния реки Волхов по гидробиологическим и гидрохимическим показателям

Цель исследования: оценка современного экологического состояния р. Волхов на основании показателей планктонных сообществ и гидрохимических данных.

Материалы и методы. Исследование р. Волхов проводилось в осенний период 2013 г. на 7 станциях вдоль течения реки. Гидрохимические исследования, выполненные дважды, в сентябре и октябре 2013 г., включали определение следующих показателей: минерализации (Σи) и содержания главных ионов, цветности, биохимического потребления кислорода в течение 5 суток (БПК 5 ), бихроматной окисляемости (ХПК), концентраций общего фосфора (Р общ. ), общего азота (N общ. ), нефтяных углеводородов (НУВ), ртути и кадмия. Анализы выполнялись в соответствии с общепринятыми методиками [12]. Оценка качества воды давалась на основании сравнения со значениями предельно допустимых концентраций – ПДКвр (для водоемов рыбохозяйственного назначения) и ПДКв (для водоемов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования) [5, 6].

Количественный учет планктонных водорослей проводился методом прямого микроскопирования в камере Нажотта объемом 0,05 мл [7, 11]. Биомассу водорослей определяли общепринятым способом по объемам массовых видов путем приравнивания их к наиболее близкому геометрическому телу [7, 8]. При этом принимали, что 109 мкм3 соответствует 1 мг сырой биомассы [13]. Разнообразие сообществ фитопланктона оценивали с помощью индекса Шеннона-

Уивера [10]. Сапробиологическое состояние водотоков оценивалось на основании индексов са-пробности по Пантле и Букк в модификации Сладечека [4,15].

Исследования зоопланктонного сообщества проводили в сентябре 2013 г., пробы отбирали на прибрежных участках свободных от растительности путем проливания 100 л воды через сеть Апштейна (размер ячеи 120 мкм) и фиксировали 40% формалином, обработку материалов проводили по стандартным методикам [11]. Для вычисления биомассы (сырой формалиновый вес) применяли формулы зависимости между длиной и массой тела зоопланктеров [3]. Зоо-планктонное сообщество характеризовали по числу видов, его численности и биомассе, индексу видового разнообразия Шеннона по численности и биомассе [2]. Качество воды оценивали по индикаторным организмам с использованием метода Пантле-Букк в модификации Сладечека [15].

Результаты и их обсуждение. По соотношению главных ионов воды р. Волхов характеризуются как гидрокарбонатно-кальциевые. Величина минерализации в течение периода наблюдений находилась в пределах 149,0-207,2 мг л^-1. Превышения соответствующих значений ПДКвр концентрациями главных ионов минерализации отмечено не было. Наименьшие концентрации ионов относились к истоку реки (ст. Волхов, г. Новгород). Несколько повышенная минерализация свойственна водам притока Волхова - р. Тигода (220,4-239,2 мг л^-1), однако влияние Тигоды благодаря существенному разбавлению волховскими водами носит локальный характер. Влияния Волховской ГЭС на содержание главных ионов в воде не выявлено. В октябре было отмечено незначительное повышение величины Хи (в 1,1-1,3 раза) по сравнению с сентябрьскими значениями, связанное, очевидно, с осенним паводком.

Волховские воды содержат повышенное количество интенсивно окрашенных органических веществ вследствие заболоченности значительной части водосбора. Кроме того, высокая степень хозяйственной освоенности речного бассейна также может приводить к повышению цветности поверхностных вод. В течение периода наблюдений пространственное изменение цветности речных вод было незначительным, на разных участках реки этот показатель варьировал в пределах 68-84 град. Содержание органического вещества (по ХПК) в водах Волхова было практически постоянным - 39,2-48,0 мг О л-1 (в основном, 39,2-41,6 мг О л-1). Значение БПК5, характеризующее концентрацию легкоокисляе-мого органического вещества, составляло в сентябре 1,19-1,53 мг О2 л-1, в октябре 0,50-1,00 мг О2 л-1, что соответствует «очень чистым» и «чистым» водам.

Содержание общего фосфора на разных участках реки составляло в сентябре-октябре от 0,056 до 0,064 мг Р л^-1, только вблизи истока (ст. р. Волхов, г. Новгород) оно повысилось до 0,101 мг Р л^-1. В тот же период наблюдений концентрация Р_общ . в основной водной массе Ладоги составляла 0,010-0,014 мг Р л^-1. Концентрация общего азота изменялась от 0,67 мг N л^-1 (в истоке реки в октябре) до 1,52 (ниже ГЭС в сентябре).

Концентрация НУВ в водах Волхова постоянно была достаточно высокой и варьировала в узких пределах 0,108-0,129 мкг л-1, только в октябре в районе п. Селище она возросла до 0,151 мкг л-1. Кроме того, в устье реки в период наблюдений отмечались повышенные концентрации НУВ - 0,182-0,184 мкг л-1. Выявленное превышение норматива ПДКвр (0,05 мг л-1), очевидно, связано с тем, что нефтяные углеводороды - органические соединения двойственной природы, значительная часть которых имеет биогенное происхождение и широкое распространение в окружающей среде. Однако превышения норматива для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв 0.3 мг л-1) не отмечено.

Содержание высокотоксичных металлов -кадмия и ртути в водах реки было ничтожно малым, в основном ниже чувствительности аналитического определения - соответственно, менее 0,1 мкг л-1 для Cd и менее 0,01 мкг л-1 для Hg. Незначительные концентрации Hg (0,012-0,035 мкг л-1 при ПДКвр 0,1 мкг л-1) были обнаружены в водах реки в районах пос. Селище, г. Кириши и ниже ГЭС. В целом, загрязнение кадмием и ртутью не характерно для Волхова, как и для всего бассейна Ладожского озера.

По результатам осенней съемки в планктоне р. Волхов было обнаружено 106 таксонов водорослей рангом ниже рода (без анализа диатомовых водорослей на постоянных препаратах). Наиболее разнообразными были зеленые водоросли - 39 таксонов (37% общего числа встреченных форм), синезеленые и диатомовые (24% и 21%, соответственно). Количество и соотношение таксонов типично для водоемов умеренного пояса [8, 11], но значительный вклад синезеленых, являющихся хорошими индикаторами органического загрязнения, может рассматриваться как показатель эвтрофирования при увеличении антропогенной нагрузки на водосборе Волхова. К наиболее массовым, создающим более 10% численности и/или биомассы, относились Chroomonas acuta , виды рода Cryptomonas,

Aphanocapsa delicatissima, A. inserta, Cyanodiction reticulatum, Microcystis aeruginosa, M. wesenbergei, Asterionella formosa , виды родов Aulacoseira, Cyclotella и Stephanodiscus.

В сентябре общая численность водорослей (N) в р. Волхов изменялась от 23618 до 71738, в октябре – от 10438 до 23088 кл. см^-3. Основной вклад вносили синезеленые водоросли, составлявшие до 99%. Наиболее важное значение имели мелкоклеточные хлорококковые из рода Aphanocapsa (до 71%, д. Селище), а также Microcystis aeruginosa и M. wesenbergei (20% и 41% соответственно, д. Юшково). Максимальные величины N отмечены в верховьях Волхова, далее по течению реки количество водорослей постепенно сокращалось, в первую очередь, за счет снижения численности Cyanophyta.

Биомасса водорослей (В) в сентябре 2013 г. составляла 0,76-1,76, в октябре – 0,43-1,36 мг дм^-3. Минимальное значение было отмечено на станции у д. Котовицы, на участке от Киришей до д. Юшково биомасса возрастала до 1,60-1,76 мг дм^-3. На всем протяжении Волхова доминировали диатомовые (36-83%) – виды родов Cyclo-tella, Stephanodiscus, Aulacoseira , и синезеленые (23-44%) – Microcystis aeruginosa, M. Wesen-bergei . В октябре самый высокий уровень фитопланктона отмечен в верхней части реки на станции в Новгороде (1,40 мг дм^-3), далее по течению биомасса не превышала 0,63 мг дм^-3. На участке до устья р. Тигода доминировали диатомовые (67-85%) – Aulacoseira subarctica, Asterio-nella formosa , виды родов Cyclotella, Stephano-discus . В нижнем течении реки основу сообщества составляли диатомеи и криптофитовые (по 42-47%). Индексы разнообразия Шеннона-Уивера (Н), рассчитанные по биомассе, составляли 2,63-4,32 бит/мг. В большинстве случаев наблюдалась обратная зависимость между показателями разнообразия фитопланктона и уровнем биомассы.

Данные об отношении к загрязнению органическим веществом указаны для 82 встреченных таксонов водорослей (77% общего списка). Около половины обнаруженных индикаторов относятся к β-мезосапробам, характеризующим условия средней степени загрязнения. Олиго-сапробы и промежуточная группа – β-о- и о-β-мезосапробы составляли 32%, β-α-мезосапробы, индикаторы зон повышенного загрязнения – 11%. В течение сентября-октября 2013 г. индеек-сы сапробности колебались от 1,63 до 1,81. По численности доминировали олиго-, олиго-β- и β-олигомезосапробные организмы – Aphanocapsa delicatissima, Aulacoseira subarctica и др., определявшие степень органического загрязнения в целом как β-олиго-мезосапробную (умеренно загрязненные воды). Наиболее высокое значение (2,07) было отмечено в нижнем течении реки у д. Юшково и определялось масс-совым развитием мелкоклеточных β-α-мезоса-пробных Microcystis wesenbergei, Chroomonas acuta, и др. По материалам осенней съемки 2013 г. по показателям численности планктонных водорослей все исследованные участки реки относятся ко II классу качества воды [6]. По показателям биомассы из станций на реке Волхов к I классу отнесена станция у д. Кото-вицы, все остальные – ко II классу качества воды [6], что подтверждает вывод о незначительном загрязнении реки Волхов [14].

Таксономический состав зоопланктонного сообщества р. Волхов в период исследования включал 44 таксона. Из них Rotifera – 11 (25%), Cladocera – 23 (52%), Copepoda – 10 (23%), в том числе Calanoida – 2 (5%) и Cyclopoida – 8 (18%). Осенью 2013 г. на всех станциях доминировали такие представители низших ракообразных как Chydorus sphaericus (Muller), Eubosmina (Bos-mina) thersites (Poppe), Daphnia longispina O.F. Müller, Eudiaptomus graciloides (Lilljeborg), E. gracilis (Sars). Для зоопланктонного сообщества Волхова характерно преобладание эвритопных, с широким географическим распространением видов. Озеро Ильмень и участки с замедленным течением оказывают значительное влияние на фауну речных ракообразных и коловраток, поэтому основной комплекс представлен озерными видами. Видовое богатство закономерно увеличивалось от истока к устью от 9 до 21 вида на ст. д. Юшково. Соотношение основных групп зоопланктона показывает довольно равномерное распределение зоопланктонного сообщества вдоль всего течения реки с преобладанием кладоцер по численности и биомассе [1]. Максимальные количественные показатели зоопланктона в сентябре 2013 г. были отмечены на ст. г. В. Новгород, минимальные – ст. г. Кириши. Численность изменялась соответственно от 140 до 1890 экз. м^-3, биомасса варьировала от 1,7 до 73,9 мг м^-3. Средние для всех станций значения индекса Шеннона по численности – 2,05 и по биомассе – 1,78, характеризуют зоопланктонное сообщество р. Волхов как достаточно разнообразное. Индексы сапробности колебались от 0,6 до 1,1 и не достигали 1.5, что позволяет дать оценку уровня загрязнения речных вод как низкий [6]. На основе полученных данных современный зоопланктон р. Волхов можно охарактеризовать как типичный для водоемов Северо-Запада, достаточно разнообразный по видовому составу (преобладают низшие ракообразные) с невысокими количественными показателями, что характерно для лотических сообществ в осенний период.

Выводы: гидрохимическое исследование 4. р. Волхов показало достаточно низкое содержание загрязняющих веществ, их однородное распределение на всем протяжении водотока. Количественные показатели, доминирующие виды, ^. структура фитопланктона и индексы сапробно-   6.

сти позволяют считать воды реки чистыми (II класс качества воды). По показателям зоопланк-тонного сообщества воды Волхова также можно 7. охарактеризовать как чистые (II класс качества воды). Можно сделать вывод о незначительном влиянии хозяйственной деятельности на качест-   .

во воды, умеренном загрязнении и удовлетворительном состоянии реки Волхов в осенний период 2013 г.                                            9.