ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОДОТОКОВ Г. АСТРАХАНИ ПО ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИМ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Контроль загрязнения окружающей среды, в том числе водных объектов, отходами хозяйственной деятельности человека на урбанизированных территориях может проводиться путем мониторинга гидробиологических показателей. В ходе исследования, проведенного в мае 2017 и 2018 гг., оценено эколого-санитарное состояние р. Волги и водотока Кутум, которые протекают в черте г. Астрахани. Пробы отбирали на четырех станциях, выбор места расположения станции был обусловлен наличием источников поступления поллютантов: близостью городского рынка и электростанции. В качестве гидробиологических индикаторов использовали количественные и качественные показатели состояния фитопланктона, в качестве микробиологических индикаторов оценивали общее количество бактерий, общее содержание колиформных бактерий. За исследуемый период эколого-санитарное состояние воды оценено как удовлетворительное. Количество таксонов водорослей увеличилось незначительно (на 3 ед.), по количеству родов и численности преобладали диатомовые водоросли. Несмотря на присутствие в водах изучаемых водных объектов 4–5 видов представителей чистых вод, санитарно-бактериологическая обстановка на всех изученных точках была неблагополучной, вода характеризовалась как загрязненная и грязная. В 2018 г. отмечено ухудшение качества вод по сравнению с 2017 г., при этом рассчитанный индекс сапробности воды в водотоке Кутум указывает на улучшение ее качества ниже по течению. Увеличение значения индекса сапробности воды в водотоке Кутум свидетельствует о повышении уровня органического загрязнения и обуславливает необходимость комплексного анализа гидробиологических показателей для систематического контроля состояния водной среды.

Ключевые слова:
водоток, загрязнение, гидробиологические индикаторы, качество воды, фитопланктон, индикаторные виды, индекс сапробности, микробиологические показатели
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

 

Известно, что хозяйственная деятельность населения приводит к загрязнению окружающей среды (в том числе и водных объектов, протекающих по урбанизированным территориям) поллютантами. В городах, таких как Астрахань, с высокой численностью населения, развитой промышленностью и транспортом, происходит образование новой урбанизированной среды обитания. Для нее характерны высокий уровень загрязнений, специфический тепловой режим, эффекты взаимодействия примесей, угнетение растительности, загрязнение водных источников [1]. В Астраханской области основными источниками загрязнения поверхностных водоемов являются объекты городского жилищно-коммунального хозяйства, сбрасывающие 82 % всех загрязненных вод региона [2]. В городской черте Астрахани в водный фонд включают р. Волгу и шесть малых рек, для которых характерно загрязнение как органическими, так и минеральными веществами [3]. Изучение таких гидробиологических показателей водотоков, как количественные и качественные показатели состояния фитопланктона и численность различных физиологических групп микроорганизмов, может стать важнейшим элементом системы контроля загрязнения водной среды.

Целью настоящей работы являлась оценка состояния водотоков г. Астрахани – р. Волги и ее рукава р. Кутум – по микробиологическим и гидробиологическим показателям.

Материал и методы исследования

Качество вод внутригородских водотоков г. Астрахани оценивали по следующим микробиологическим и гидробиологическим индикаторам: общее количество бактерий, общее содержание колиформных бактерий, развитие фитопланктона. Исследования проводили в весенний период 2017 и 2018 гг. Пробы воды отбирали с поверхностного горизонта в третьей декаде мая (пик половодья) – в период возможного максимального поступления поллютантов. Пробы отбирали из р. Волга и водотока Кутум в районе г. Астрахани на четырех станциях: № 1 – р. Волга, левый берег, Комсомольская набережная (р-н дома № 19); № 2 – водоток Кутум, правый
берег, в 20 м ниже Калининского моста; № 3 –
водоток Кутум, левый берег, в 20 м выше Ямгурчевского моста; № 4водоток Кутум, правый берег, в 150 м ниже Студенческого моста. Выбор станций отбора проб водотока Кутум продиктован наличием источников поступлений поллютантов: станция № 2 – ниже Астраханской электростанции и Калининского моста; станция № 3 – ниже рынка «Большие Исады». Для заключительного отбора выбрали место с максимально возможной антропогенной городской нагрузкой после слияния двух истоков водотока Кутума в одно русло – ниже Студенческого моста.

В воде определяли общее количество сапротрофных мезофильных бактерий (общее микробное число – ОМЧ) – санитарно-показательной группы бактерий, отражающей общую гигиеническую ситуацию в водном объекте; содержание общих колиформных бактерий (бактерии группы кишечной палочки – БГКП) – санитарно-показательной группы микроорганизмов, указывающей на фекальное загрязнение средней давности и возможную контаминацию воды патогенными микроорганизмами группы кишечной палочки.

Определение количества сапротрофных мезофильных бактерий выполняли методом глубинного посева на мясо-пептонный агар в чашки Петри в 2-х повторностях в присутствии контроля стерильности при 37 °С в течение 1 суток [4]. Бактерии группы кишечной палочки определяли методом мембранной фильтрации через фильтры «Владипор» с диаметром пор 0,45 μm. Данная группа бактерий выращивалась на агаризованной среде Эндо при температуре 37 °С
с последующим выполнением оксидазного теста [4].

Для оценки качества вод методом биоиндикации [5–7] определяли развитие фитопланктона (численность клеток водорослей в м3). Водоросли идентифицировали микроскопическим методом, подсчет численности проводили в камере Горяева, одновременно фиксировали индикаторные виды [8].

 

Результаты исследований и их обсуждение

При анализе проб воды, отобранных в мае 2017 г. на станциях р. Волга и водотока Кутум, обнаружено 82 таксона водорослей (табл. 1).

Таблица 1

Количество таксонов водорослей, присутствующих в водотоках г. Астрахани (май 2017 г.)

Станция

Количество таксонов водорослей, шт.

диатомовые

зеленые

цианобактерии

эвгленовые

динофитовые

золотистые

всего

Волга

№ 1

14

5

1

3

1

0

24

Кутум

№ 2

8

4

1

4

3

1

21

№ 3

10

4

0

1

2

2

19

№ 4

7

4

0

1

4

2

18

                   

 

Общая численность всех водорослей, входящих в состав фитопланктона р. Волга, составила 1 215 млн кл./м3. Наиболее многочисленными оказались диатомовые водоросли – 965 млн кл./м3 (79,42 % от общей численности), среди которых доминировали представители рода Stephanodiscus (St. socialis Proschk.-Lavr. и St. sp., 23,21 и 37,45 % от общей численности соответственно).
По нашим данным [9], доминирование диатомового комплекса водорослей – особенность волжского фитопланктона. Остальные представители сообщества составляли от 12,35 (цианобактерии) до 0,41 % (динофитовые) от общей численности (табл. 2).

Таблица 2

Численность водорослей и сапробность водотоков г. Астрахани (май 2017 г.)

Показатель

Волга

Кутум

Станция № 1

Станция № 2

Станция № 3

Станция № 4

Численность фитопланктона, млн кл./м3

Диатомовые

965

2 132

752

366

Зеленые

80

1 020

360

39

Цианобактерии

150

8

0

0

Эвгленовые

15

224

40

63

Динофитовые

5

32

36

27

Золотистые

0

420

136

6

Общая численность

1 215

3 836

1 324

501

Индикаторные виды

16

10

11

11

Сапробность

Сапробность

2,25

1,78

1,54

1,44

 

В составе сообщества водорослей на станции № 1 (р. Волга) выявлено 16 индикаторных видов, обеспечивавших 34,21 % общей численности фитопланктона. Это позволило рассчитать индекс сапробности общепринятым методом по Пантле и Букку в модификации Сладечека [10]. Индекс сапробности составил 2,25 и указывал на умеренное загрязнение вод (диапазон 1,51–2,50), как и в предыдущие годы [11].

Водоток Кутум питается транзитными водами р. Волги, но в половодье приток транзитных вод задерживается в истоке специальными городскими шлюзами, чтобы не допустить переливания водных масс на улицы города.

Общая численность фитопланктона на станции № 2 была максимальной и составляла 3 836 млн кл./м3. Диатомовые водоросли преобладали по количеству родов (8 таксонов) и численности – 2 132 млн кл./м3 (55,58 % от общей численности), из них Melosira sp. составляла 1 960 млн кл./м3 (51,1 % от общей численности). Индикаторных видов водорослей – 10 видов, на их долю приходилось 39,6 % общей численности фитопланктона. В пробе выявлено 4 вида водорослей – представителей чистых вод (Chrysococcus rufescence, Peridinium bipes, Kolkwitziella salebrosa, Cumbella ventricosa). Индекс сапробности на этой станции составил 1,78 и указывал на умеренное загрязнение вод.

Численность фитопланктона на станции № 3 составила 1 324 млн кл./м3, что в 2,6 раза ниже показателей предыдущей станции водотока Кутум. Несмотря на снижение общего количества клеток водорослей, соотношение семейств, входящих в состав фитопланктона, практически не изменилось. Наблюдалось равномерное снижение численности во всех семействах в 3 раза, кроме динофитовых, численность которых оставалась на том же уровне и составляла 36 млн кл./м3.
Зафиксировано 11 индикаторных видов водорослей, на их долю приходилось около 40 % от общей численности фитопланктона; отмечено 4 вида представителей чистых вод (Chrysococcus rufescens, Peridinium bipes, Kephyrion spirale, Amphora ovalis). Индекс сапробности составлял 1,54 и соответствовал умеренному загрязнению вод.

На станции № 4 водотока Кутум общая численность фитопланктона составила 501 млн кл./м3. По количеству таксонов и численности, как и на остальных станциях, преобладали диатомовые – 366 млн кл./м3 (73,10 % от общей численности), из них Melosira sp. 309 млн кл./м3 (61,67 % от общей численности). Индикаторных водорослей – 11 видов, на их долю приходилось 16,79 % от общей численности. В пробах выявлено 5 видов водорослей, относящихся к представителям чистых вод, индекс сапробности составил 1,44, характеризуя зону как «чистые воды» (олигосапробная зона, диапазон 0,51–1,50).

Для сообществ водорослей первой (ст. 1, р. Волга) и заключительной (ст. 4, водоток Кутум) станций индексы сходства Серенсена (Кс) и Константинова (Кк) [6, 12] составили Кс = 51,28 %; Кк = 61,22 %.

В целом в мае 2017 г. на станциях водотока Кутум отмечено плавное колебание ценотических характеристик фитопланктона: снижение количества и общей численности видов при сохранении показателей соотношения семейств, формирующих сообщество фитопланктона. Рассчитанный индекс сапробности вод водотока Кутум указывает на улучшение их качества ниже по течению. Индексы Серенсена и Константинова превышают 50 %, что отражает сходство сообществ водорослей первой и заключительной станций и свидетельствует о стабильности структуры фитопланктона.

При анализе проб, отобранных в мае 2018 г. в р. Волге и водотоке Кутум, обнаружено
85 таксонов водорослей (табл. 3).

Таблица 3

Количество таксонов фитопланктона, присутствующих в водотоках г. Астрахани (май 2018 г.)

Станция

Количество таксонов фитопланктона, шт.

диатомовые

зеленые

цианобактерии

эвгленовые

динофитовые

золотистые

всего

Волга

№ 1

12

7

1

0

1

3

24

Кутум

№ 2

11

7

1

1

1

4

25

№ 3

7

5

0

1

2

3

18

№ 4

8

4

1

2

1

2

18

 

Общая численность фитопланктона р. Волги составила 880 млн кл/м3. Наиболее многочисленными были диатомовые водоросли – 720 млн кл./м3 (81,81 % от общей численности). Преобладание диатомовых водорослей наблюдалось в воде р. Волги как в 2017 г., так и в 2018 г. Остальные представители сообщества составляли от 5,80 (зеленые) до 0,34 % (динофитовые) от общей численности (табл. 4). 

Таблица 4

Численность фитопланктона и сапробность водотоков г. Астрахани (май 2018 г.)

Показатель

Волга

Кутум

Станция № 1

Станция № 2

Станция № 3

Станция № 4

Численность фитопланктона, млн кл./м3

Диатомовые

720

510

435

207

Зеленые

51

405

543

2 016

Цианобактерии

90

90

0

90

Эвгленовые

0

3

6

12

Динофитовые

3

15

18

36

Золотистые

24

81

45

84

Общая численность

880

1 104

1 047

2 445

Индикаторные виды

13

16

10

11

Сапробность

Сапробность

1,90

2,53

1,73

1,88

 

В составе фитопланктона на станции № 1 (р. Волга) выявлено 13 индикаторных видов. Индекс
сапробности составил 1,9 и находился в диапазоне умеренного загрязнения вод (1,51–2,50), как и в предыдущем году.

На станции № 2 водотока Кутум общая численность фитопланктона составляла 1 104 млн кл./м3. Диатомовые водоросли также преобладали по количеству видов (11 таксонов) и численности – 510 млн кл./м3 (46,19 % от общей численности); второе по численности положение занимали зеленые водоросли – 405 млн кл./м3 (36,68 % от общей численности). Зафиксировано 16 видов индикаторных водорослей. Индекс сапробности на этой станции составил 2,53, исследуемые воды характеризуются как загрязненные.

На станции № 3 общая численность фитопланктона – 1 047 млн кл./м3, что всего на 6 % ниже показателей станции № 2. При этом произошла смена доминирующих таксонов: максимальной численностью отличались зеленые водоросли – 543 млн кл./м3 (51,85 % от общей численности), далее – диатомовые – 435 млн кл./м3 (41,55 % от общей численности). На остальные группы водорослей приходится менее 7 % от общей численности фитопланктона. Зафиксировано 10 индикаторных видов фитопланктона. Индекс сапробности составил 1,73 (умеренное загрязнение вод).

На станции № 4 численность фитопланктона была максимальной и составила 2 445 млн кл./м3. Диатомовые водоросли преобладали по разнообразию таксонов – 8, а зеленые – по численности клеток – 2 016 млн кл./м3 (82,45 % от общей численности). Отмечалось 11 видов индикаторных водорослей. Индекс сапробности составил 1,88, что характеризует зону умеренного загрязнения (диапазон 1,51–2,50).

Таким образом, анализ развития фитопланктона на всех станциях водотока Кутум в 2018 г. выявил ухудшение качества вод по сравнению с 2017 г. Вместе с тем рассчитанный индекс сапробности воды водотока Кутум указывает на улучшение ее качества ниже по течению.

Максимальное бактериальное загрязнение воды в весенний период 2018 г. обнаружено на станции № 4 (табл. 5).

Таблица 5

Общее микробное число воды поверхностного горизонта водотоков г. Астрахани (май 2018 г.)

Станция

ОМЧ, КОЕ/мл

Волга

Станция № 1

4,7 × 106

Кутум

Станция № 2

7,2 × 106

Станция № 3

8,5 × 106

Станция № 4

5,3 × 106

 

Согласно требованиям ГОСТ 17.1.3.07–82 пробы вод в исследуемый период находятся
в пределах 4-го (станция № 1) и 5-го (станции № 2, 3, 4) классов и могут быть охарактеризованы, соответственно, как загрязненные и грязные. Наибольшая численность бактерий наблюдается в пробах водотока Кутум, отобранных в районе Студенческого моста, что может быть связано с повышенной температурой воды вследствие теплового загрязнения ТЭЦ-2. Анализ морфологических групп микроорганизмов выявил преобладание грамположительных спорообразующих палочек на всех исследуемых станциях. Во всех пробах воды БГКП не обнаружены.

 

Заключение

При анализе гидробиологических показателей (ценотических характеристик, индексов сапробности и сходства фитопланктона) исследуемых водных объектов в черте г. Астрахань установлено, что и развитие фитопланктона, и качество вод в них характеризуют умеренное загрязнение вод р. Волги и водотока Кутум. При этом по микробиологическим показателям воды р. Волги могут быть охарактеризованы как загрязненные, а водотока Кутум – как грязные. Выявленное различие в качестве вод при анализе гидробиологических и микробиологических показателей может свидетельствовать о тенденции к увеличению уровня органического загрязнения и обуславливает необходимость их комплексного применения для точного контроля состояния водной среды.

 

Список литературы

1. Бармин А. Н. Экогидрологические особенности Астраханской области // Юж.-рос. вестн. геологии, географии и глобальной энергии. 2006. № 1 (14). С. 53–56.

2. Кондрашин Р. В. Промышленно-ресурсное районирование Астраханской области // Юж.-рос. вестн. геологии, географии и глобальной энергии. 2003. № 2 (7). С. 54–60.

3. Болонина Г. В. Геологическая оценка состояния внутригородских водоемов агломератов Прикаспийского региона // Геология, география и глобальная энергия. 2013. № 1 (48). С. 145–152.

4. МУК 4.2.1884–04. Санитарно-микробиологический и санитарно-паразитологический анализ воды поверхностных водных объектов. М.: Минздрав России, 2004. 63 с.

5. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / под ред. В. А. Абакумова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 240 с.

6. Мелехова О. П., Егорова Е. И., Евсеева Т. И. и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. М.: Академия, 2007. 288 с.

7. Садчиков А. П. Методы изучения пресноводного фитопланктона. М.: Университет и школа, 2003. 158 с.

8. Унифицированные методы исследования качества вод. М.: Секретариат СЭВ, 1977. Ч. III. Методы биологического анализа вод. 228 с.

9. Королевская В. М., Дзержинская И. С. Особенности развития фитопланктона поверхностных вод в условиях эксплуатации Астраханского газового комплекса // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. М.: ООО «БЭСТ-принт», 2010. № 2. С. 47–55.

10. Sládeček V. System of water quality from the biological point of view // Ergebnisse der Limnol. 1973. N. 7. 218 p.

11. Чыонг Тхи Тху Тхуи, Королевская В. М., Сопрунова О. Б. Биологический мониторинг водных объектов в городской зоне Астрахани // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2014. № 4. С. 40–44.

12. Константинов А. С. Общая гидробиология: учеб. М.: Высш. шк., 1986. 472 с.