Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Природа. Охрана природных ресурсов. Угрозы окружающей среде и защита от них \ Природа. Охрана окружающей среды

Оценка состояния вод залива Восток (залив Петра Великого, Японское море) по гидрохимическим и микробиологическим показателям

Автор: Журавель Елена Владимировна, Христофорова Надежда Константиновна, Дроздовская Олеся Андреевна, Токарчук Татьяна Николаевна

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

Рубрика: Водные ресурсы

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

Бесплатный доступ

На основе результатов гидрохимических анализов и микробной индикации показано, что в 2008-2009 гг. залив Восток испытывал небольшое антропогенное воздействие, связанное преимущественно с притоком отдыхающих в летний сезон. В то же время близость залива Находка с его крупными торговыми, рыбными и нефтеналивными портами сказалась на заметном загрязнении залива фенолами и нефте-углеводородами во все сезоны года.

Загрязнение, микробная индикация, нефтяные углеводороды, фенолы, биогены, энте-робактерии

Короткий адрес: https://sciup.org/148201068

IDR: 148201068 | УДК: 502.175

Текст научной статьи Оценка состояния вод залива Восток (залив Петра Великого, Японское море) по гидрохимическим и микробиологическим показателям

Христофорова Надежда Константиновна, доктор биологических наук, профессор кафедры экологии

Дроздовская Олеся Андреевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии и микробиологии Токарчук Татьяна Николаевна, кандидат геологических наук, доцент кафедры физической и аналитической химии акваторией сравнения, что и выполнялось нами на съемках 2008-2009 гг. Настоящая работа посвящена гидрохимическому и микробиологическому контролю состояния вод залива Восток.

Материалы и методы. Съемки проводились в июле и октябре 2008 г., мае и июле 2009 г. Схема станций отбора проб воды приведена на рис. 1. Пробы на гидрохимический анализ отбирали из поверхностного слоя (0,5 м) с помощью батометра, на микробиологический анализ – стерильными пластиковыми шприцами объемом 20 мл. Все пробы анализировали в день отбора. Температуру воды измеряли с помощью электронного термометра Checktemp (HANNA Instruments), соленость воды определяли на электросолемере ГМ-65М. Гидрохимические показатели (концентрацию растворенного кислорода, биохимическое потребление кислорода БПК 5 , перманганатную окисляемость ПО, содержание неорганического и органического фосфора, аммонийного, нитритного и нитратного азота, анионных поверхностно-активных веществ АПАВ, нефтяных углеводородов НУ, фенолов) определяли с помощью стандартных методов [4, 8, 9]. Классы качества вод определяли по индексу загрязнённости воды (ИЗВ), который рассчитывали на основе превышения ПДК для рыбохозяйственных водоемов [6] по 10 выше перечисленным показателям.

Выделение и определение общей численности гетеротрофных микроорганизмов проводили с помощью чашечного метода Коха с использованием питательной среды СММ, адаптированной для морских микроорганизмов [12]. Деструкторов органических загрязняющих веществ из морской воды выделяли на агаризо-ванной среде, содержащей в качестве единственного источника углерода: для фенол-резистентных микроорганизмов – фенол в концентрации 1 г/л, для деструкторов нефтяных углеводородов – дизельное топливо и мазут в концентрации 10 г/л. Санитарно-бактериологический анализ морской воды на содержание в воде энтеробактерий проводили с использованием селективной среды Эндо [7]. Для выявления зависимости микробиологических параметров от гидрохимических вычисляли коэффициент корреляции Спирмена по их средним значениям.

Рис. 1. Расположение станций отбора проб воды

Результаты и обсуждение. Судя по результатам гидрохимического анализа, залив Восток в 2008-2009 гг. по-прежнему был мало загрязнен. Содержание органических веществ (по БПК 5 и ПО) не достигало ПДК для рыбо-хозяйственных водоемов, насыщение воды кислородом было оптимальным, концентрации АПАВ также не превышали ПДК и находились на уровне фоновых (рис. 2). По содержанию фосфатов (ниже 50 мкг/л) воды залива относятся к олиготрофным. Лишь в июле 2009 г. после сильных дождей в заливе Восток, как и во всей прибрежной части зал. Петра Великого, концентрации органического фосфора резко возросли, превысив на ст. 1 1000 мкг/л, на остальных станциях находясь в интервале 500-900 мкг/л. Содержание аммонийного, нитритного и нитратного азота в большинстве случаев приближалось к 0 (с небольшим подъемом концентрации аммонийного азота до 14 мкг/л в июле 2008 г., далеко не достигавшим ПДК – 400 мкг/л).

По показателю ИЗВ качество вод в заливе варьировало от II класса в мае до IV класса в июле-октябре 2009 г. (рис. 3). Хотя загрязняющие вещества в заливе были распределены относительно равномерно, тем не менее, на его акватории выделялись зоны, свидетельствующие о большей антропогенной нагрузке. К ним можно отнести кутовую часть залива, где расположены населенные пункты, популярные песчаные пляжи и куда впадают две реки

(Волчанка и Литовка), выносящие стоки от поселков и отдыхающих. Эти наблюдения согласуются с ранее опубликованными данными. Как известно, основной проблемой залива является растущий рекреационный пресс, создаваемый туристами, отдыхающими на побережье с июля по сентябрь [10]. В результате в районах наиболее популярных мест отдыха выявлялись сезонные повышения концентраций органических загрязняющих веществ, биогенов, а также численности энтеробактерий [2, 10].

Согласно показателям ИЗВ, наибольший уровень загрязнения был отмечен в летний сезон 2008 г., к октябрю средний уровень загрязнения снизился, сохранившись только в наиболее мелководной кутовой части залива, куда впадает р. Волчанка (ст. 5). Лето же 2009 г. оказалось очень холодным, с продолжительными дождями, воды не прогрелись даже до 200С (табл. 2), поэтому поток отдыхающих на побережье сократился, что привело к некоторому снижению уровня загрязнения вод (рис. 3). На численности гетеротрофных микроорганизмов также сказывались погодные условия и температура воды. Показана положительная корреляция между температурой воды и численностью КГМ (r=0,81) и бактерий группы кишечной палочки (БГКП) (r=0,76). В июле 2008 г. при температуре 19,4-22,3оС общая численность гетеротрофов достигала 107-109 КОЕ/мл (табл. 1). Такие воды относятся к полисапробному типу.

Рис. 2. Гидрохимические показатели и содержание загрязняющих веществ в водах залива Восток. Линией показаны уровни ПДК для рыбохозяйственных водоемов

♦ июль 2008 ■ октябрь2008 а май 2009 •июль2009

Класс качества вод

V Грязные

И" Загрязеннные

Ш Умеренно загрязненные

П Чистые

I Очень чистые

Рис. 3. Изменение интегрального показателя ИЗВ в 2008-2009 гг.

Таблица 1. Общая численность (КОЕ/мл) гетеротрофных микроорганизмов в поверхностных водах залива Восток

№ ст.	Эколого-трофические группы
№ ст.	КГМ 1	ФД	ДМ 1	ДТ	БГКП
июль 2008
1.	(4,60 ± 0,72) ⋅ 10⁸	(1,04 ± 0,32) ⋅ 10³	(1,70 ± 0,18) ⋅ 10⁶	(4,67 ± 0,52) ⋅ 10³	(1,70 ± 0,09) ⋅ 10³
2.	(2,40 ± 0,50) ⋅ 10⁹	(8,80 ± 0,37) ⋅ 10²	(6,66 ± 0,2) ⋅ 10⁵	(4,90 ± 0,67) ⋅ 10⁴	(1,20 ± 0,06) ⋅ 10³
3	(4,00 ± 0,29) ⋅ 10⁷	(3,68 ± 0,45) ⋅ 10³	(9,90 ± 0,98) ⋅ 10⁴	(6,50 ± 0,58) ⋅ 10⁴	(1,60 ± 0,18) ⋅ 10³
4.	(1,30 ± 0,16) ⋅ 10⁸	(6,72 ± 0,66) ⋅ 10³	(2,00 ± 0,19) ⋅ 10⁴	(7,67 ± 0,48) ⋅ 10⁴	(5,00 ± 0,14) ⋅ 10³
октябрь 2008
1.	(1,40 ± 0,28) ⋅ 10³	(2,64 ± 0,65) ⋅ 10³	(3,40 ± 0,50) ⋅ 10³	(2,50 ± 0,42) ⋅ 10³	0
2.	(4,21 ± 0,44) ⋅ 10⁴	(8,12 ± 0,88) ⋅ 10³	(2,50 ± 0,32) ⋅ 10⁵	(1,60 ± 0,14) ⋅ 10⁴	0
3.	(2,57 ± 0,10) ⋅ 10⁵	(1,31 ± 0,31) ⋅ 10⁴	(4,00 ± 0,25) ⋅ 10⁴	(4,60 ± 0,44) ⋅ 10⁴	0
4.	(8,50 ± 0,42) ⋅ 10⁴	(2,24 ± 0,24) ⋅ 10³	(6,00 ± 0,32) ⋅ 10³	(4,80 ± 0,50) ⋅ 10³	0
май 2009
1.	(1,30 ± 0,42) ⋅ 10⁴	(2,60 ± 0,34) ⋅ 10²	(6,00 ± 0,58) ⋅ 10⁴	(2,00 ± 0,42) ⋅ 10²	0
2.	(6,00 ± 0,03) ⋅ 10³	(5,00 ± 0,14) ⋅ 10¹	(2,00 ± 0,37) ⋅ 10²	(8,40 ± 0,62) ⋅ 10¹	0
3.	(5,00 ± 0,56) ⋅ 10³	(9,60 ± 0,56) ⋅ 10³	(8,40 ± 0,56) ⋅ 10³	(1,10 ± 0,28) ⋅ 10³	(2,00 ± 0,49) ⋅ 10¹
4.	(8,00 ± 0,31) ⋅ 10³	(6,00 ± 0,89) ⋅ 10¹	(1,24 ± 0,06) ⋅ 10²	(2,80 ± 0,28) ⋅ 10²	0
июль 2009
1.	(1,04 ± 0,19) ⋅ 10⁷	(2,50 ± 0,56) ⋅ 10²	(3,40 ± 0,42) ⋅ 10⁴	(1,60 ± 0,35) ⋅ 10⁴	(2,20 ± 0,34) ⋅ 10²
2.	(3,20 ± 0,20) ⋅ 10⁶	(1,48 ± 0,39) ⋅ 10³	(1,30 ± 0,23) ⋅ 10³	(4,91 ± 0,01) ⋅ 10⁴	(3,27 ± 0,24) ⋅ 10³
3.	(1,70 ± 0,32) ⋅ 10⁵	(1,60 ± 0,34) ⋅ 10³	(2,24 ± 0,36) ⋅ 10⁴	(1,09 ± 0,13) ⋅ 10⁴	(1,50 ± 0,34) ⋅ 10²
4.	(3,00 ± 0,26) ⋅ 10⁵	(3,00 ± 0,42) ⋅ 10¹	(2,00 ± 0,26) ⋅ 10⁴	(3,06 ± 0,34) ⋅ 10⁴	(2,06 ± 0,23) ⋅ 10³
5.	(1,80 ± 0,28) ⋅ 10⁶	(4,30 ± 0,45) ⋅ 10³	(1,00 ± 0,31) ⋅ 10⁴	(1,20 ± 0,20) ⋅ 10⁴	(7,60 ± 0,56) ⋅ 10²

Примечание: КГМ – колониеобразующие гетеротрофные микроорганизмы; ФД – фенолдеструкторы; ДМ – деструкторы мазута; ДТ – деструкторы дизельного топлива; БГКП – бактерии группы кишечной палочки; (-) – исследование не проводилось

В условиях холодного лета 2009 г., когда температура воды в среднем была на 5-6^оС ниже, чем в 2008 г. (табл. 2), наблюдалось снижение общей численности бактерий в среднем на 2 порядка. Кроме того, в июле 2009 г. в воде не была обнаружена Escherichia сoli, тогда как летом 2008 г. кишечная палочка была выявлена на станциях 3 и 4. Энтеробактерии регистрировались в заливе только в летний сезон, что вполне закономерно, так как в этот период возрастает рекреационная нагрузка на залив. Численность БГКП на всех станциях составляла 10²-10³КОЕ/мл, что значительно превышает ПДК. К осени антропогенный пресс на залив ослабевает, и воды переходят в категорию «чистые». Эти данные согласуются с результатами химической оценки уровня загрязнения вод (рис. 2).

С помощью микробной индикации нами был выявлен низкий уровень загрязнения вод залива нефтепродуктами. Значения численности бактерий, устойчивых к мазуту и дизельному топливу на всех станциях колебались в пределах 102-104 КОЕ/мл (табл. 1). Такая численность нефтеокисляющих микроорганизмов обычно регистрируется при относительно низких концентрациях (в пределах 1-3 ПДК) нефтеугле-водородов в воде [3]. Однако по гидрохимии-ческим данным концентрации нефтяных углеводородов на всех станциях значительно превышали допустимый уровень (рис. 2). Особенно заметным это превышение было на ст. 8 – у входного в залив Восток м. Подосенова. Можно думать, что повышенные концентрации углеводородов обусловлены как движением рыболовецких и маломерных судов, так и притоком вод, приносимых течением с востока, из залива Находка, выделяющегося активным судоходством и наличием двух нефтепортов [11].

Таблица 2. Величины солености и температуры воды из залива Восток

Станции	Сезоны
	июль 2008		октябрь 2008		май 2009		июль 2009
	T, ⁰С	S, ‰	T, ⁰С	S, ‰	T, ⁰С	S, ‰	T, ⁰С	S, ‰
1, м. Пещурова	21,4	32,73	9,5	32,92	8,8	32,52	17,5	30,88
2, б. Гайдамак	21,8	31,13	9,8	31,60	9,9	31,99	19,5	28,84
3, б. Средняя	22,3	31,03	9,8	31,51	12,2	30,51	18,1	29,28
4, предустье р. Волчанка	-	-	9,7	30,58	-	-	-	-
5, кут залива	21,2	26,1	9,7	32,43	12,2	19,55	18,7	26,16
6, центр залива	21,4	31,58	9,3	33,66	10,5	31,81	18,5	30,7
7, м. Елизарова	-	-	-	-	-	-	15,7	30,99
8, м. Подосенова	19,4	33,17	9,7	33,85	9,1	32,56	17	30,7

Примечание: «-» – нет данных

В структуре микробного сообщества залива были обнаружены фенолрезистентные бактерии, численность которых в среднем составляла 102-103 КОЕ/мл, что свидетельствует о значительном фенольном загрязнении. Действительно, содержание фенола в воде на всех станциях на несколько порядков превышало ПДК (рис. 3). Выявлена положительная корреляция между содержанием фенолов в воде и численностью фенолрезистентных микроорганизмов (r=0,51). Максимальные значения численности микроорганизмов этой группы регистрировались в кутовой части залива, куда впадает р. Волчанка. Загрязнение водного бассейна фенолами в данном случае может быть следствием как опосредованного (нефтяного), так и прямого (фекальные стиролы, пестициды, фенолы растительного происхождения) влияния. Сезонные колебания численности фенолрезистентных и нефтеокисляющих бактерий были незначительными, что говорит и об эвритермности бактерий данных групп, и постоянстве притока органических загрязняющих веществ.

Выводы: залив Восток по-прежнему испытывает небольшую антропогенную нагрузку. Загрязнение энтеробактериями и гетеротрофными микроорганизмами носит ярко выраженный сезонный характер, их численность максимальна летом. В то же время во все сезоны года наблюдается загрязнение вод залива фенолами и нефтяными углеводородами, превышающее ПДК фенолов в 10-30 раз, нефтеуглеводородов – в 2-12 раз.

Исследование выполнено при финансовой поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» ГК № 02.740.11.0678.

Список литературы Оценка состояния вод залива Восток (залив Петра Великого, Японское море) по гидрохимическим и микробиологическим показателям

Вышкварцев, Д.И. О недопустимости строительства нефтеперерабатывающего завода в заливе Восток (Японское море)//Вестник ДВО РАН. 2010. № 1. С. 85-95.
Галышева, Ю.А. Биологические последствия органического загрязнения прибрежных морских экосистем российской части Японского моря//Известия ТИНРО. 2009. Т. 158. С. 209-227.
Димитриева, Г.Ю. Планктонные и эпифитные микроорганизмы: индикация и стабилизация состояния прибрежных морских экосистем. Автореф. дисс….докт. биол. наук. -Владивосток: Изд-во ДВГУ. 1999. 47 с.
Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. -М.: ВНИРО, 1988. 119 с.
Огородникова, А.А. Эколого-экономическая оценка воздействия береговых источников загрязнения на природную среду и биоресурсы залива Петра Великого. -Владивосток: ТИНРО, 2001. 193 с.
Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. -М: Изд-во ВНИРО, 1999. 304 с.
Руководство к практическим занятиям по микробиологии: Практ. Пособие/Под ред. Н.С. Егорова. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 215 с.
Руководство по химическому анализу морских вод. -СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 263 с.
Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге рыбохозяйственных водоемов и перспективных для промысла районов Мирового океана. -М.: ВНИРО, 2003. С. 60-98.
Христофорова, Н.К. Рекреационное воздействие на залив Восток (Японское море)/Н.К. Христофорова, Е.В. Журавель, Ю.А. Миронова//Биол. моря. 2002. Т. 28. № 4. С. 300-303.
Христофорова, Н.К. Тяжелые металлы в донных осадках залива Восток (Японское море)/Н.К. Христофорова, Ю.А. Наумов, И.С. Арзамасцев//Известия ТИНРО. 2004. Т. 136. С. 278-289.
Youchimizu, M. Study of intestinal microflora of Salmonids/M. Youchimizu, T. Kimura//Fish. Pathol. 1976. Vol. 10, № 2. P. 243.

Еще