BIOLOGICAL MONITORING OF WATER BODIES IN ASTRAKHAN URBAN ZONE
Authors:
1.
Astrakhan State Technical University
2.
Astrakhan State Technical University
3.
Astrakhan State Technical University
(Doctor of Biology, Professor; Head of the Department of Applied Biology and Microbiology)
Type:
Article
Pages:
from 40
to 44
Status:
Published
Received:
05.12.2014
Accepted:
25.12.2014
Published:
25.12.2014
Subject area:
UDK 613.31:543.3
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
GRNTI 34.39 Физиология человека и животных
GRNTI 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
GRNTI 69.31 Промышленное рыболовство
GRNTI 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
GRNTI 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Language:
Russian
Keywords:
biomonitoring, phytoplankton, bacteriological indicators
Abstract (English):
The results of the study of water quality in the Volga River (near Astrakhan) and Kutum watercourse by bacteriological parameters and phytoplankton state in the autumn of 2013. The total number of bacteria and the number of saprophytic bacteria were calculated by the direct counting method and by culture on solid nutrient media correspondingly; the ratio of the number of saprophytic bacteria to the total number of bacteria was determined. It was established that in the autumn 2013 the surface waters of the objects are in the range of the third class and were described as «moderately polluted». The state of phytoplankton was evaluated by species composition, abundance and biomass of the main phytoplankton taxa. It was found that both in the transit stock of the Volga river and Kutum watercourse β-mesosaprobic organisms: Lyngbya limnetica , Scenedesmus quadricauda , Synedra acus , Navicula atomus et al. mostly evolved. Saprobity index was 1.51-2.50. In general, the studies allowed us to estimate the state of the examined water bodies as the corresponding β-mesosaprobic zone, which is generally typical for the fall season of the year.
The results of the study of water quality in the Volga River (near Astrakhan) and Kutum watercourse by bacteriological parameters and phytoplankton state in the autumn of 2013. The total number of bacteria and the number of saprophytic bacteria were calculated by the direct counting method and by culture on solid nutrient media correspondingly; the ratio of the number of saprophytic bacteria to the total number of bacteria was determined. It was established that in the autumn 2013 the surface waters of the objects are in the range of the third class and were described as «moderately polluted». The state of phytoplankton was evaluated by species composition, abundance and biomass of the main phytoplankton taxa. It was found that both in the transit stock of the Volga river and Kutum watercourse β-mesosaprobic organisms: Lyngbya limnetica , Scenedesmus quadricauda , Synedra acus , Navicula atomus et al. mostly evolved. Saprobity index was 1.51-2.50. In general, the studies allowed us to estimate the state of the examined water bodies as the corresponding β-mesosaprobic zone, which is generally typical for the fall season of the year.
Keywords:
biomonitoring, phytoplankton, bacteriological indicators
biomonitoring, phytoplankton, bacteriological indicators
Введение В г. Астрахани все городские каналы являются искусственно созданными рукавами р. Волги. Водоток Кутум питается транзитными водами р. Волги и протекает по территории г. Астрахани. Вдоль водотока по правому и левому берегам расположены автомобильные дороги и многочисленные поселения, что повышает угрозу загрязнения воды Кутума. Так, по данным токсикологических исследований водоемов г. Астрахани [1], отмечена крайне неблагополучная экологическая ситуация: установлено превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) по тяжелым металлам, фенолам и синтетическим поверхностно-активным веществам (СПАВ). Высокие средние значения цинка, свинца и меди зафиксированы в водоеме Кутум и Золотом затоне (залив р. Волги). Однако следует отметить, что это данные за 2009 г., когда осуществлялась широкомасштабная реконструкция и дноуглубительные работы внутригородских водоемов. Повышенные значения большинства токсикантов являлись, вероятно, в том числе и следствием проводившихся мероприятий. Мониторинг качества воды водоемов в городской черте - необходимое условие не только оценки их состояния, он способствует разработке и принятию своевременных мер по сохранению экологического баланса в городской черте. Целью исследований являлся биомониторинг воды р. Волги (в районе г. Астрахани) и водотока Кутум по бактериологическим показателям и состоянию фитопланктона в осенний период 2013 г. Объект, задачи и методы исследований Объектами исследований являлись пробы вод из р. Волги и водотока Кутум. Сбор материала проводили на 5 станциях: № 1 - транзитный сток р. Волги; № 2 - исток водотока Кутум (район здания службы записи актов гражданского состояния (ЗАГС)); № 3 - водоток Кутум, в 20 м ниже от Калининского моста; № 4 - водоток Кутум, в 20 м выше от Ямгурчевского моста (район рынка Большие Исады); № 5 - водоток Кутум, в 150 м ниже от Студенческого моста. Отбор проб осуществлялся на основании общепринятых методов [2]. Для оценки качества воды по бактериологическим показателям были поставлены следующие задачи: определить общее число бактерий, число сапрофитных бактерий и отношение общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий в пробах вод р. Волги и водотока Кутум. Подсчет общего числа бактерий выполняли при помощи люминесцентной микроскопии. Для выделения и подсчета сапрофитных бактерий производили высев проб на питательный агар; культивирование посевов осуществляли при температуре 37,0 ± 0,5 °С в течение 24 ± 2 часа [3, 4]. Для оценки качества воды по состоянию фитопланктона определяли видовой состав, общую биомассу и общую численность фитопланктона р. Волги и водотока Кутум; рассчитывали индекс сапробности по методу Пантле - Букка в модификации Сладечека [5, 6]. Пробы отбирали с поверхностного горизонта, фиксировали 4 %-м формалином, концентрировали седиментационным методом, затем сифонировали и центрифугировали. Подсчет клеток проводили в камере Горяева объемом 0,01 см3. Показатели биомассы определяли с помощью счетно-объемного метода. Для оценки качества воды рассчитан индекс сапробности S методом Пантле - Букка в модификации Сладечека [5, 6] по формуле [7, 8]: S = Σsh / Σh, где s - отношение к сапробности вида (берется из атласа сапробных организмов); h - визуальная шкала частоты встречаемости вида в зависимости от занимаемой доли в общей численности фитопланктона. Результаты исследования и их обсуждение Общее число бактерий в пробах вод р. Волги и водотока Кутум (по станциям) в исследуемый период колебалось от 1,39 · 106 клеток/мл (кл./мл) на станции № 3 (водоток Кутум, в 20 м ниже Калининского моста) до 1,87 · 106 кл./мл на станции № 4 (водоток Кутум, в 20 м выше Ямгурчевского моста). Общее число бактерий в транзитном стоке р. Волги составило 1,68 · 106 кл./мл, а водотока Кутум в среднем - 1,52 · 106 кл./мл (табл. 1). Число сапрофитных бактерий в пробах из р. Волги и водотока Кутум колебалось в пределах от 5,25 · 103 кл./мл на станции № 2 (водоток Кутум, ЗАГС) до 9,5 · 103 кл./мл на станции № 5 (водоток Кутум, в 150 м ниже Cтуденческого моста). Число сапрофитных бактерий в транзитном стоке р. Волги составило 9,25 · 103 кл./мл, а водотока Кутум - 7,44 · 103 кл./мл. Оценка качества вод исследуемых объектов по индексу Разумова [9], определяемому как отношение общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий, выявила колебания этого показателя в пределах 181,6 (транзитный сток р. Волги) - 213,3 (в среднем для водотока Кутум) (табл. 1). Таблица 1 Бактериологические показатели воды р. Волги и водотока Кутум Станция отбора проб Общее число бактерий, 106 кл./мл Число сапрофитных бактерий, 103 кл./мл Индекс Разумова Станция 1. Транзитный сток р. Волги 1,68 9,25 181,6 Станция 2. Исток водотока Кутум (ЗАГС) 1,34 5,25 265,7 Станция 3. Водоток Кутум (в 20 м ниже Калининского моста) 1,39 6,50 213,8 Станция 4 водоток Кутум (в 20 м выше Ямгурчевского моста) 1,87 8,50 220,0 Станция 5. Водоток Кутум (в 150 м ниже Студенческого моста) 1,46 9,50 153,7 Среднее значение по водотоку Кутум 1,52 7,44 213,3 По классификации качества воды водоёмов и водотоков суши по микробиологическим показателям, в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.3.07.-82 [3], пробы вод в исследуемый период находятся в пределах 3-го класса, что характеризует их как «умеренно загрязненные». Исследуемые пробы вод как транзитного стока р. Волги, так и водотока Кутум характеризовались разнообразием фитопланктона (58 таксонов): отмечены представители, относящиеся к отделам диатомовых (28 таксонов), зеленых (13 таксонов), цианобактерий (8 таксонов), эвгленовых (5 таксонов), золотистых и криптофитовых (по 2 таксона). Наибольшее видовое разнообразие отмечено среди представителей отдела диатомовых водорослей (48,3 %). Основными представителями этого отдела являлись Cyclotella comta, Navicula atomus, Amphora avalia, Cymbella sp., Synedra ulna, Synedra acus. Среди зеленых водорослей наиболее часто встречались представители видов Chlamydomonas simplex, Ankistrodesmus falcatus, а среди цианобактерий - Oscillatoria sp., Lyngibya limnetica, Synechococcus sp., Anphanothece sp., Microcystis sp. В целом на станциях отбора проб водотока Кутум численность фитопланктона (669 млн кл./м3) была выше, чем в транзитном стоке р. Волги (474 млн кл./м3). Максимальная численность фитопланктона (780 млн кл./м3) отмечена в водотоке Кутум на станции № 4 (в 20 м выше Ямгурчевского моста), минимальная (537 млн кл./м3) - на станции № 3 (в 20 м ниже Калининского моста). Максимальная биомасса фитопланктона в водотоке Кутум отмечена на станции № 5 (851,3 млн кл./м3), минимальная - на станции № 2 (545,5 млн кл./м3). Биомасса фитопланктона в транзитном стоке р. Волги составила 707,6 мг/м3 и была на одном уровне со средней биомассой водотока Кутум - 727,5 мг/м3 (табл. 2). Таблица 2 Фитопланктон р. Волги и водотока Кутум * Отдел фитопланктона Река Волга Водоток Кутум Станция 1 Станция 2 Станция 3 Станция 4 Станция 5 Цианобактерии 291 6,7 255 2,4 216 2,5 432 8,8 294 6,1 Зелёные 45 103,3 153 68,5 114 170,4 102 124,3 60 125,6 Диатомовые 117 378,6 243 180,8 180 159,3 171 333,5 237 303,4 Прочие 21 219 66 293,8 27 376 75 338,4 51 416,2 Всего: Численность Биомасса 474 707,6 717 545,5 537 708,2 780 805 642 851,3 Средняя: Численность Биомасса 474 707,6 669 727,5 * Над чертой - численность, млн кл./м3; под чертой - биомасса, мг/м3. Таким образом, в ходе оценки качества вод в исследуемых пробах установлено, что в транзитном стоке р. Волги и водотоке Кутум максимально развивались β-мезосапробные организмы: Lyngibya limnetica, Scenedesmus quadricauda, Synedra acus, Navicula atomus и др. Индекс сапробности в исследуемых водах колебался в целом в пределах 1,56-2,07, транзитного стока р. Волги - 1,84; водотока Кутум в среднем - 1,87. Полученные значения индексов позволяют утверждать, что исследуемые воды водотока Кутум и р. Волга находились в диапазоне β-мезосапробной зоны (S = 1,51-2,50). Заключение Биомониторинг воды р. Волги (в районе г. Астрахани) и водотока Кутум осуществлялся по бактериологическим показателям и состоянию фитопланктона в осенний период 2013 г. Сбор материала проводился на 5 станциях. Для оценки качества воды по бактериологическим показателям определяли общее число бактерий, число сапрофитных бактерий и отношение общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий в пробах вод р. Волги и водотока Кутум. Для оценки качества воды по состоянию фитопланктона определяли видовой состав, общую биомассу и общую численность фитопланктона р. Волги и водотока Кутум; рассчитывали индекс сапробности по методу Пантле - Букка в модификации Сладечека. В пробах вод отмечено 58 таксонов фитопланктона: диатомовые (28 таксонов), зеленые (13 таксонов), цианобактерии (8 таксонов), эвгленовые (5 таксонов), золотистые и криптофитовые (по 2 таксона). В целом на станциях отбора проб водотока Кутум численность фитопланктона (669 млн кл./м3) была выше, чем в транзитном стоке р. Волги (474 млн кл./м3). Данные, полученные при проведении биомониторинга, свидетельствуют о том, что в исследуемый период качество вод как в транзитном стоке р. Волги, так и в водотоке Кутум по бактериологическим показателям и состоянию фитопланктона соответствует β-мезосапробной зоне, что в целом характерно для осеннего времени года.
1. Zhizhimova G. V. Vliyanie urbanizirovannyh territoriy na vnutrigorodskie akval'nye kompleksy (na primere g. Astrahani): monogr. / G. V. Zhizhimova, E. G. Loktionova, A. N. Barmin. Astrahan': Izd. dom «Astrahanskiy universitet», 2010. 117 s.
2. GOST R 51592-2000. Voda. Obschie trebovaniya k otboru prob. Vved. 21 aprelya 2000 g. № 117-st. M.: Standartinform, 2000. 27 s.
3. GOST 17.1.3.07.-82. Ohrana prirody. Gidrosfera. Pravila kontrolya kachestva vody vodoemov i vodotokov. Vved. 01.01 1983. M.: Standartinform, 2004. 10 s.
4. MUK 4.2.1884-04. Sanitarno-mikrobiologicheskiy i sanitarno-parazitologicheskiy analiz vody poverhnostnyh vodnyh ob'ektov. Vved. 03.03.2004 g. M.: Standartinform, 2004. 30 s.
5. Unificirovannye metody issledovaniya kachestva vod. Ch. III. Metody biologicheskogo analiza vod. Pril. 2. Atlas saprobnyh organizmov. M.: Sekretariat SEV, 1977.228 s.
6. Rukovodstvo po metodam gidrobiologicheskogo analiza poverhnostnyh vod i donnyh otlozheniy / pod red. V. A. Abakumova. L.: Gidrometeoizdat, 1983. 240 s.
7. Melehova O. P. Biologicheskiy kontrol' okruzhayuschey sredy. Bioindikaciya i biotestirovanie / O. P. Melehova, E. I. Egorova, T. I. Evseeva, V. M. Glazer, S. A. Geras'kin, Yu. K. Dornin, A. A. Kitashova, A. V. Kitashov, Yu. P. Kozlov, I. A. Kondrat'eva, G. V. Kossova, S. V. Kotlevcev, D. N. Matorin, S. A. Ostroumov, S. I. Pogosyan, A. V. Smurov, G. N. Solovyh, A. L. Stepanov, N. A. Tushmalova, L. V. Cerenko. M.: Akademiya, 2007. 288 s.
8. Sadchikov A. P. Metody izucheniya presnovodnogo fitoplanktona / A. P. Sadchikov. M.: Universitet i shkola, 2003. 158 s.
9. Rukovodstvo po metodam biologicheskogo analiza morskoy vody i donnyh otlozheniy / pod red. A. V. Cyban'. L.: Gidrometeoizdat, 1980. 192 s.
