ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ГОРЬКОВСКОМ И ЧЕБОКСАРСКОМ ВОДОХРАНИЛИЩАХ НА ОСНОВЕ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Г. В. Шурганова¹, М. Ю. Кочеткова²

¹Нижегородский госуниверситет им. Н.И.Лобачевского, г. Нижний Новгород, Россия ²Федеральное государственное учреждение «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Приволжскому федеральному округу», г.

На основании результатов собственных гидрохимических и гидробиологических исследова­ний дается оценка качества вод и представление о видовой структуре основных зоопланктоценозов, а также характере сложившейся экологической ситуации в Горьковском и Чебоксарском водохра - нилищах в летнюю межень 2002 г.

Введение

В связи с тем, что экосистемы Волжских водохранилищ , в том числе Горьковского и Чебок - сарского, испытывают значительную антропогенную нагрузку, актуальной является оценка качест­ва вод и состояния населяющих их гидробиоценозов. Для составления полного представления об экологической ситуации водохранилищ важно проводить эту оценку как с помощью физико-хими­ческих, так и биологических методов анализа. При этом результаты разных методов контроля каче­ства вод не всегда совпадают. Если химический анализ исследует свойства воды, то биологический анализ характеризует водоем в целом, дает интегрированную оценку влияния всей совокупности за­грязняющих веществ на состояние гидробиоценозов. При этом на структуру и функционирование водных сообществ влияют не только химические параметры, но и физико-географические особен­ности водоема, а также особенности его гидрологического режима. Известно, что зоопланктон иг­рает существенную роль в трансформации энергии и биогенном круговороте веществ водоемов. Кроме того, сообщества зоопланктона являются хорошими индикаторами изменений условий их существования.

Целью настоящей работы была оценка экологической ситуации в водохранилищах Средней

Волги - Горьковском и Чебоксарском на основе характеристик комплекса гидрохимических ингре­диентов и видовой структуры сообществ зоопланктона.

Материалы и методы исследования

Материалом для работы послужили результаты гидрохимических анализов и пробы зоо­планктона, отобранные на постоянных створах озерной части Горьковского и всей акватории Че­боксарского водохранилищ в летнюю межень 2002 г. (табл. 1).

Гидрохимические анализы проводили стандартными методами (Руководство..., 1977), сбор и обработку зоопланктона - общепринятым в практике гидробиологических исследований методом (Методические рекомендации. , 1984). Расчет средних значений показателей видовой структуры зоопланктона проводился в пределах выделенных планктонных сообществ (Черепенников, Шурга- нова, Артельный, 2003).

Индекс загрязнения и класс качества воды по гидрохимическим показателям рассчитывали в соответствии с Методическими рекомендациями. , 1988. Расчет ИЗВ (индекса загрязнения воды) производился по 6 компонентам: БПК, О2, Fe, Cu, Ni, PO4. Класс качества воды по гидробиологиче­ским показателям (зоопланктону) определяли по «Правилам контроля качества воды в водоемах и водотоках» (ГОСТ 17.1.3.17-82). Степень загрязненности воды по зоопланктону оценивалась с уче­том индекса сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечека (Sladecek, 1973) с примене­нием списков индикаторных организмов (Wegl, 1983). Кроме этого, рассчитывался индекс видового разнообразия Шеннона, который может также служить показателем качества вод (Яковлев, 1988; Свирская, 1992).

Таблица 1

Некоторые гидрохимические показатели качества воды Горьковского и Чебоксарского водохранилищ в летнюю межень 2002 г .

Результаты и обсуждение

Верхний речной участок Чебоксарского водохранилища по составу и содержанию солей бли­зок к озерной части Горьковского водохранилища. Содержание суммы ионов, нитритов, нитратов, общего фосфора здесь в целом соответствует их концентрациям в озерной части Горьковского во­дохранилища. Так же как в Горьковском водохранилище здесь повышено содержание органических веществ (ОВ), оцениваемое по ХПК (табл. 1). Загрязненная вода р. Оки существенно увеличивает биогенную, преимущественно, азотную нагрузку на средний речной участок водохранилища. Ниже впадения р. Оки на правобережных станциях, содержание нитратного азота в 2,4-5,6 раз выше, чем на соответствующих левобережных. Максимальная минерализация вод отмечена у правого берега ниже станции аэрации г. Н. Новгород и г. Кстово. Общая минерализация воды озерной части Че­боксарского водохранилища существенно выше, чем Горьковского (табл. 1). При относительно рав­номерном распределении по акватории Чебоксарского водохранилища органического вещества на­блюдается превышение его концентрации в волжском (левобережном) потоке среднего речного участка водохранилища по сравнению с правобережным окским. Судя по ХПК и БПК, содержание органического вещества в озерных частях Горьковского и Чебоксарского водохранилищ сопостави­мы (табл. 1).

Исследование содержания металлов в Горьковском и Чебоксарском водохранилищах показа­ло превышение ПДК на всем исследуемом участке по меди, марганцу, железу. Максимальные кон­центрации меди отмечены ниже г. Чкаловск (правый берег) (19 ПДК), марганцу - г. Юрьевец (ле­вый берег) (12 ПДК), железу - г. Балахна (правый берег) (3,6 ПДК). Максимальное превышение со­держания железа было зафиксировано в Керженецком отроге - 5,8-5,9 ПДК, устье р. Оки (левый берег) - 5,2 ПДК. В устье р. Оки зафиксировано также превышение содержание кадмия - в 4,8-20 раз. В Сурском отроге содержание цинка превышало предельно допустимую концентрацию в 3,9 раз. В Ветлужском отроге было зафиксировано превышение ПДК по железу в 5,8 раз. Превышения ПДК для водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение по содержанию нефтепродуктов, СПАВ анионов, фенолов, хлоридов и сульфатов, не были отмечены ни в Горьковском, ни в Чебоксарском водохранилище.

Таким образом, Чебоксарское водохранилище является на 36 % более минерализованным по сравнению с озерной частью Горьковского, оно содержит в 2 раза больше фосфора. На отдельных станциях отбора проб обоих водохранилищ зарегистрировано существенное превышение ПДК по содержанию тяжелых металлов.

Акваторию озерной части Горьковского водохранилища занимало планктонное сообщество, доминирующими видами которого являлись Chydorus spaericus, Daphnia galeata, Euchlanis dilatata. Индексы сапробности, рассчитанные по численности и биомассе индикаторных видов по акватории озерной части Горьковского водохранилища не различались. При этом наблюдалось достоверное снижение индекса видового разнообразия Шеннона в правобережье водохранилища ниже городов Юрьевец и Чкаловск.

Левобережный речной зоопланктоценоз Чебоксарского водохранилища сохранял лимнофиль- ные черты и представлял собой трансформированный и существенно обедненный количественно зоопланктоценоз озерной части Горьковского водохранилища. Значения индексов видового разно­образия Шеннона этого зоопланктоценоза были выше, чем соответствующие значения индекса, ха­рактерные для Горьковского водохранилища.

Правобережный речной зоопланктоценоз, находящийся под формирующим влиянием вод р. Оки, характеризовался преобладанием реофильных коловраток рода Brachionus с доминирующим по численности видом B. calyciflorus. Этот зоопланктоценоз характеризовался низкими значениями индекса видового разнообразия, но достаточно высокими значениями индекса сапробности, рассчи­танного по численности индикаторных видов (табл. 2).

Таблица 2

Индекс загрязнения воды (ИЗВ), индексы сапробности и видового разнообразия Шеннона,

рассчитанные по численности (S_n, H_n) и биомассе (Sg, H_b) индикаторных видов зоопланктона и класс качества воды Горьковского и Чебоксарского водохранилищ в летнюю межень 2002 г.

Зоопланктоценоз переходного участка водохранилища, занимающий акваторию между лево- и правобережными речными и озерным зоопланктоценозами (Лысково - Васильсурск) имел как лимнофильные, так и реофильные черты. Преобладающими видами зоопланктона являлись Chydorus sphaericus и Daphnia galeata, лимнофильные (Euchlanis dilatata) и реофильные (Brachionus calyciflorus) коловратки. Значение индекса видового разнообразия этого ценоза, рассчитанного по численности зоопланктона было выше, чем правобережного речного (табл. 2), что можно объяснить смешением двух разнородных водных потоков и увеличением разнообразия за счет возрастания ви­дового богатства. Значения индексов сапробности переходного зоопланктоценоза занимали проме­жуточное положение между соответствующими значениями лево- и правобережного речных и не выходили за границы β-мезосапробной зоны.

Зоопланктоценоз озерного участка Чебоксарского водохранилища, занимающий акваторию от впадения р. Ветлуги до плотины Чебоксарской ГЭС, являлся типично лимнофильным. Он отли­чался существенным преобладанием ракообразных, преимущественно, Cladocera, при доминирова­нии Daphnia galeata. Озерный зоопланктоценоз характеризовался снижением индекса видового раз­нообразия по сравнению с переходным. Индексы сапробности характеризовали воду озерного уча­стка водохранилища как β-мезосапробную.

Керженецкий, Сурской и Ветлужский отроги Чебоксарского водохранилища несмотря на су­щественные различия видовой структуры и доминирующих видов, характеризовались небольшими изменениями индексов сапробности (табл. 2), что свидетельствует о принадлежности их к β-мезоса- пробной зоне. Для всех отрогов водохранилища были характерны достаточно высокие значения ин­дексов видового разнообразия, обусловленные как значительным видовым богатством, так и выров- ненностью.

Таким образом, наибольшее сходство видовой структуры обнаруживалось в озерных частях двух обследованных водохранилищ. Индексы сапробности, рассчитанные по численно­сти и биомассе индикаторных видов зоопланктона позволяет отнести все обследованные аква­тории к β-мезосапробной зоне, вода оценена III классом качества, умеренно загрязненная. Минимальные значения индекса видового разнообразия Шеннона зарегистрированы в планк­тонных сообществах устьевого участка р. Оки, характеризующегося III-IV классом качества воды по гидрохимическим показателям (вода умеренно-загрязненная - загрязненная), а также в озерных частях исследуемых водохранилищ. Попытка сравнения качества вод Горьковского и Чебоксарского водохранилищ по гидрохимическим показателям и видовой структуре зоо­планктона позволила установить, что в отдельных случаях результаты этих оценок совпадают, в других по гидрохимическим параметрам класс качества воды оказывается выше (вода более загрязненная), чем по биологическим. В целом экологическое состояние двух исследуемых водохранилищ Средней Волги может быть оценено как «относительно-удовлетворительное» - «удовлетворительное».

Литература

ГОСТ 17.1.3.07-82. 1982. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды в водоемах и водотоках. М.: Гос. ком. СССР по стандартам.

Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследовани­ях на пресноводных водоемах. 1984. Зоопланктон и его продукция. Л. 33 с.

Методические рекомендации по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям. 1988. М.: Гидрометиздат.7 с.

Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. / Ред. А. Д. Семенова. 1977. Ленин­град: Гидрометиздат. 542с.

Свирская Н. Л. 1992. Мониторинг зоопланктона // Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат. С. 105-130.

Черепенников В. В., Шурганова Г. В., Артельный Е. В. 2003. Использование многомерного векторного анализа для оценки пространственного размещения зоопланктоценозов Чебоксарского водохранилища // Эко­логические проблемы бассейнов крупных рек - 3: Тез. докл. Междунар. Конф. Тольятти. С. 303.

Яковлев В. А. 1988. Оценка качества поверхностных вод Кольского Севера по гидробиологическим по­казателям и данным биотестирования (практические рекомендации). Апатиты. 27 с.

Sladecek V. 1973. System of water quality from biological point of view. Ergebnisse Limnologie. // Arch. Hydrobiol., Bd 7. №7. 218 p.

Wegl R. 1983. Index fur die Limnosaprobitat. // Wasser und Abwasser. T. 26. 179 p.

ESTIMATION OF AN ECOLOGICAL SITUATION IN THE GORKY WATER BASIN USING THE HYDROBIOLOGICAL AND HYDROCHEMICAL PARAMETERS

G.V. Shurganova¹, M.U. Kochetkova²

¹Nizhny Novgorod State University of N.I. Lobachevsky, N.Novgorod, Russia e-mail:shurganova@sandy.ru

²The center of the laboratory analysis and technical measurements of the Privolzhsky Federal Region, N.Novgorod, e­mail: Kochmarina@inbox.ru

On the basis of the results of own hydrochemical and hydrobiological researches and also the character of the real ecological situation of Gorky and Chebocsarsky water basins in summer period of the 2002 year, the evaluation of the quality of water and review of the specific structure of the main kind of cancers is given.