Современное экологическое состояние озера Большое Васильевское

Антропогенное загрязнение и эвтрофикация городских водоемов является повсеместной проблемой как в крупных, так и в малых городах. Причиной ухудшающегося состояния озер и прудов являются как промышленные источники, так и бытовые стоки с жилых территорий и рекреационное воздействие. Каскад Васильевских озер на северо-восточной границе г. Тольятти является достаточно типичным примером антропогенного эвтрофирования городских и пригородных озер.

Васильевские озера возникли в их теперешнем виде относительно недавно, в 1950-1960-е годы. На их экологическое состояние с самого начала влияли крупные поселения – село Васильевка и дачные массивы непосредственно по берегам, технологические водоемы, а также очистные сооружения ВАЗ и ТоАЗ и автодороги. Село Васильевка и дачные массивы – источники загрязнения биогенными элементами (азотом и фосфором); технологические озера (оз. Отстойник и сейчас практически исчезнувшее оз. Шламонакопительное), а также автодороги (из-за зимней обработки противогололедными смесями) солевого загрязнения (хлориды и сульфаты щелочных металлов). Очистные сооружения ВАЗа и ТоАЗа у северного берега оз. Б. Васильевское являются источниками комплексного загрязнения.

Озеро Б. Васильевское – самое крупное по площади в системе. Его площадь – около 75 га, однако максимальная глубина, в южной части, не

превышает 3,5 м, а средняя составляет всего около 1 м.

Исследования сотрудников ИЭВБ РАН, проведенные в конце 1980-х – начале 1990-х гг., позволили оценить трофическое состояние большинства озер как высокоевтрофное [3]. Кроме того, в 1999-2005 гг. на части озер проводились однолетние исследования с целью составления их экологических паспортов. Однако озеро Б. Васильевское не было охвачено паспортизацией, поэтому более "свежие" объективные данные о его состоянии после 1992 г. отсутствуют.

В мае 2013 г. НПО "Альгобиотехнология" (Воронеж) начало работы по интродукции в озеро Б. Васильевское штамма микроводоросли Chlorel-la vulgaris IPPAS C-111. По утверждению авторов метода [1, 2], интродукция хлореллы является эффективным методом предотвращения цветения синезеленых водорослей и улучшения качества воды в целом.

С июня по октябрь 2013 г. мы провели мониторинг состояния озера Б. Васильевское. Наряду с ним, параллельно были исследованы два других озера – Восьмерка и "Прудовиков" (Скрытое). Как мы предполагали, сравнение изменений состояния этих трех озер за прошедшее с 1992 г. время могло позволить хотя бы отчасти скомпенсировать отсутствие исходных данных о состоянии экосистемы оз. Б. Васильевское, и оценить влияние (если оно есть) интродукции в него хлореллы. В качестве отправной точки были использованы материалы статьи (Номоконова и др., 2001) о состоянии каскада Васильевских озер в 1991-1992 гг.

Рис. 1. Схема Васильевских озер.

Цветом показаны некоторые основные источники антропогенного загрязнения; не показаны дачные массивы и автодороги (обводная между оз. Б. Васильевское и Прудовиков; выезд на трассу М5 южнее оз. Пляжное и автодорога на ТоАЗ).

Б.Васильевское Прудовиков Восьмерка

Б.Васильевское Прудовиков Восьмерка

Б.Васильевское Прудовиков Восьмерка

Рис. 2. Сезонная динамика содержания хлорофилла "а", общего фосфора и прозрачности воды в некоторых озерах Васильевского каскада в летнеосенний период 2013 г.

Объективным показателем интенсивности "цветения" воды является т.н. трофический статус водоемов. Его принято оценивать по нескольким показателям, таким, как прозрачность воды, концентрация общего фосфора и общего азота, кон центрация хлорофилла и биомасса фитопланктона, а также по разнообразным биотическим индексам. Чаще других в мировой гидробиологической практике используется индекс трофического состояния Карлсона [4, 5], который рассчитыва- ется на основе прозрачности воды по диску Секки, концентрации хлорофилла "а" и общего фосфора. Чем выше концентрации и чем ниже прозрачность, тем выше трофический уровень, сильнее цветение и хуже экологическое состояние озера. В зависимости от величины индекса Карл- сона (TSI), как индивидуального, рассчитанного по концентрации хлорофилла (TSIc), общего фосфора (TSIp) и прозрачности (TSIt), так и среднего (TSIср), определяют трофический уровень водоема (табл. 1).

Таблица 1. Трофический статус озер по индексу Карлсона

TSI	Хлорофилл а (мкг/л)	Прозрачность, (м)	Общий фосфор, (мкг Р/л)	Трофический статус
<30	<0.95	>8	<6	Олиготрофный
30-40	0.95-2.6	8-4	6-12	Олиготрофный, с аноксическим гиполимнионом
40-50	2.6-7.3	4-2	12-24	Мезотрофный
50-60	7.3-20	2-1	24-48	Эвтрофный
60-70	20-56	0.5-1	48-96	Эвтрофный, с доминированием цианобактерий
70-80	56-155	0.25-0.5	96-192	Гипертрофный
>80	>155	<0.25	192-384	Гипертрофный, с постоянным доминированием цианобактерий

В 1991-92 г. по среднегодовой концентрации хлорофилла «а» озера Восьмерка, М. Рыбоводное и Б. Васильевское, по величинам TSI были гипер-трофными, и только Пляжное и Трешка – умеренно эвтрофными, причем оз. Б. Васильевское уже в то время было наиболее эвтрофированным среди всех Васильевских озер (табл. 2).

Сезонные изменения в содержании хлорофилла «а», концентрации общего фосфора и прозрачности воды в трех исследованных озерах в 2013 г. показаны на рис. 2. В течение всего периода наблюдений в оз. Б. Васильевское наблюдались наибольшие концентрации хлорофилла «а» и общего фосфора, и наименьшая прозрачность. Тро- фический статус озера Б. Васильевское в 2013 г. по всем трем основным показателям является ги-пертрофным (табл. 2). С 1991 года средняя концентрация хлорофилла увеличилась почти втрое, с 86 до 199 мкг/л. Уменьшилась прозрачность воды – в среднем с 65 до 28 см, а в период наибольшего "цветения" она снижалась до 10 см и менее. В двух других озерах трофический статус тоже увеличился по сравнению с 1991 г, и перешел границу эвтрофных и гипертрофных условий, однако концентрация хлорофилла, а значит, и степень "цветения" воды в них увеличилась в намного меньшей степени, чем в оз. Б. Васильевское (табл. 2).

Таблица 2. Изменение трофического статуса озер с 1991 по 2013 г.

Год	Озеро	Хл "а"	Робщ	Прозр. м	TSIc	TSIp	TSIt	TSIср
1991	Б. Васильевское	85,9	600	0,65	74,3	96,4	66,2	79,0
	Прудовиков	44,9	105	1,2	67,9	71,3	57,4	65,5
	Восьмерка	62,3	161	1,2	71,1	77,5	57,4	68,6
2013	Б. Васильевское	198,6	295,9	0,3	80,6	85,9	79,3	81,9
	Прудовиков	83,9	125,4	0,5	71,1	73,2	71,8	72,0
	Восьмерка	76,4	235,1	0,7	71,0	82,4	65,5	73,0
Разность 2013-1991
	Б. Васильевское	112,7	-304,1	-0,4	6,3	-10,5	13,1	3,0
	Прудовиков	39,0	20,4	-0,7	3,2	1,9	14,4	6,5
	Восьмерка	14,1	74,1	-0,5	-0,1	5,0	8,1	4,3

Примечание. Данные за 1991 г. - на основе материалов, представленных в статье Номоконова, Выхристюк, Тарасова, 2001; за 2013 г. приведены средние значения показателей с июня по октябрь.

Обращает на себя внимание, что содержание общего фосфора в оз. Б. Васильевское значительно снизилось по сравнению с 1991-1992 гг., в основном за счет снижения содержания минерального фосфора с 212 мкг/л в июле 1991 г [3] до 64 в июле и 48 мкг/л в среднем за год – в 2013 г. Это снижение, вероятно, обусловлено низкой растворимостью фосфатов в сильнощелочной среде, которая в настоящее время характерна для озера (см. ниже)

Косвенную информацию о таксономическом составе водорослей могут дать данные о содержании вспомогательных пигментов, хлорофилл-лов "b" и "с" (рис. 3). Содержание хлорофилла "с" в оз. Б. Васильевское в июне и октябре 2013 г. не превышало 10%, а в остальные месяцы составляло около 2%, что указывает на небольшой вклад диатомовых и других хромофитовых водорослей в общую биомассу фитопланктона. Содержание вспомогательного пигмента зеленых водорослей, хлорофилла "b", не превышало 10%, кроме июля, когда оно достигло 27%. Среднее содержание хлорофилла "b" в растущих клетках зеленых водорослей находится в пределах 3035% содержания хлорофилла "а", поэтому такая величина указывает на очень высокий вклад зеленых водорослей, 77-90%, в общее содержание хлорофилла "а". Однако прямое микроскопирование проб не подтверждает такой вывод; во всяком случае, преобладающей по биомассе такосономи-ческой группой в фитопланктоне озера в июле 2013 г., как и в другие месяцы, оставались цианобактерии. Поскольку известно, что увеличение относительного содержания хлорофилла "b" в клетках зеленых водорослей происходит в результате азотного и фосфорного голодания [6, 7], вероятно, высокое содержание хлорофилла "b" связано в данном случае с неоптимальными условиями для зеленых водорослей, сложившимися в этот период.

В химическом составе воды озер также произошли существенные изменения. Во всех озерах существенно возросла общая минерализация воды. При этом, если в 1991 г. в них преобладали воды кальций-гидрокарбонатного класса, то в 2013 г. в озерах Б. Васильевское и Прудовиков состав воды соответствовал содовому (натрий-гидрокарбонатному) классу, а в оз. Восьмерка – натрий-сульфатному (табл. 3), причем кальций остался вторым по доле (25%) катионом только в оз. Восьмерка, а в двух остальных озерах – уступает по концентрации магнию. Изменения величины и типа минерализации, видимо, связаны с влиянием техногенных водоемов: "Шлаконакопительного" и "Отстойника", а также, возможно, с влиянием использования соли на автодорогах в зимний период. В оз. Б. Васильевское на химический состав воды оказывают также аварийные сбросы из очистных сооружений. Так, в июне 2013 г. минерализация воды на центральной и южной станциях озера составляла 291 и 296 мг/л, а на северной станции, ближайшей к очистным сооружениям – 723 мг/л, при значительно большем содержании хлоридов и щелочных металлов. Уже в июле эти различия нивелировались.

Рис. 3. Относительное содержание вспомогательных хлорофиллов "b" и "с" в фитопланктоне оз. Б. Васильевское в 2013 г.

В 2013 г. вода в озере не соответствовала санитарным и экологическим нормам по целому ряду гидрохимических показателей. рН воды с июня по октябрь составляет 9,1-10,7; в нескольких пробах была отмечена даже свободная гидроксильная щелочность. Концентрация свободного аммиака, токсичного для большинства гидробионтов, в нескольких пробах достигала 1 мг/л или 25 ПДК, а в среднем составила 0,6 мг/л т.е. 15 ПДК. Из трех исследованных озер экологическое состояние оз. Б. Васильевское было наиболее тяжелым.

Таблица 3. Особенности химического состава воды в озерах в 2013 г.

Озеро	pH	Минерализация			% CO 3 2- в общем с неорг	Свободный NH3, мг/л
		мг/л	% от 1991 г.	Тип
Б. Васильевское	9,6	301	144%	Na-HCO3
Прудовиков	8,7	382	157%	Na-HCO3	28,6%	0,30
Восьмерка	8,7	643	207%	Na-SO4	27,6%	0,24

Таким образом, за прошедшие 20 с лишним лет состояние всех трех исследованных водоемов ухудшилось. При этом трофическое состояние оз. Б. Васильевское остается наихудшим из исследованных, и, вероятно, из всех Васильевских озер. Следовательно, нет никаких оснований утверждать, что альголизация оз. Б. Васильевское на сегодняшний день дала какие-то очевидные результаты.

Следует отметить, что теоретические основы метода альголизации сразу же подверглись критике специалистов-гидробиологов [8], а результаты его применения в большинстве случаев либо не поддаются объективной оценке из-за отсутствия исходных количественных данных (как в случае с оз. Б. Васильевское) либо, как минимум, неоднознычны [9-11]. В связи с этим нам представляется, что независимо от дальнейших изме- нений в экосистеме озера, необходимо уже сейчас рассмотреть альтернативные методы реабилитации озера Б. Васильевское. Вероятно, его реабилитация потребует длительного и планомерного применения нескольких различных методов с обязательным контролем изменений в экосистеме озера.