Biomonitoring of the surface waters of the Volyntsevo reservoir using the fluorimetry method

Full Text

Введение

Водоснабжение Донецкого региона на 85% осуществляется за счет поверхностных источников пресной воды. Основную часть питьевой воды регион получал из канала «Северский Донец – Донбасс» [1, с. 240]. В связи с военно-политической обстановкой подача воды через канал была прекращена, что значительно обострило проблему обеспечения населения питьевой водой. Проблемы водообеспечения региона частично решали водохранилища. Однако даже при условии значительного ограничения подачи воды, в течение 2022 года уровень воды в водохранилищах значительно снизился [1, с. 240]. Исследователями отмечалось ухудшение качества питьевой воды, потребляемой населением [2, с. 729–731; 3, с. 34]. Также стоит учесть, что основные реки региона подвержены значительному загрязнению шахтными, промышленными и бытовыми стоками [4, p. 851–855; 5, с. 140; 6, с. 503]. Даже с учетом возможных перспектив развития региона [7, с. 215], проблема водообеспечения стоит особенно остро. Строительство нового водовода «Дон – Северский Донец» лишь частично решило проблему водоснабжения и позволило возобновить наполняемость водохранилищ [8, с. 61].

Таким образом, возникает необходимость мониторинга состояния имеющихся источников водоснабжения, в частности питьевых водохранилищ. Целью данного исследования являлась оценка состояния Волынцевского водохранилища и его основных притоков в условиях значительного обмеления. Учитывая трудоемкость ряда методов оценки состояния водного объекта (физико-химический анализ проб, определение видового состава фитопланктона и проч.), возникает необходимость включения экспресс-методов анализа водной среды. Поэтому в программу мониторинга был включен флуориметрический метод анализа фотосинтетической активности клеток фитопланктона как информативный и неинвазивный метод биоиндикации [9, p. 665–666; 10, с. 68–71].

Характеристика водного объекта

Волынцевское водохранилище расположено восточнее города Енакиево и обеспечивает потребность его населения и еще 14 городов в питьевой воде. Объем водохранилища составляет около 14–15 млн м³, площадь зеркала – около 3,2 км², площадь водосбора – порядка 260 км² [11, с. 24]. Основным притоком водохранилища является река Булавин (реже Булавинка или Булавина) протяженностью около 39 км с общей площадью водосбора порядка 330 км² [12, с. 137]. Река входит в бассейн реки Миус, при слиянии с р. Садки дает начало р. Крынка, на которой располагаются Ханженковское и Зуевское водохранилища, связанные с Ольховским водохранилищем через р. Ольховая [12, с. 137; 13, c. 47–48], которая также подвергается значительному загрязнению шахтными стоками [4, p. 851–855]. Также приток воды в Волынцевское водохранилище осуществляется через мелкие балки, в которые производится сброс шахтных и хозяйственно-бытовых вод.

Материалы и методика исследований

При исследовании состояния поверхностных вод Волынцевского водохранилища мониторинговые точки выбирали таким образом, чтобы наиболее полно учесть все возможные источники загрязнения. Потенциальными источниками загрязнения являются сточные шахтные воды шахт № 3 ш/у «Александровское», «Углегорская», «Булавинская» и «Ольховатская». Всего было выделено семь мониторинговых точек (рис. 1). Точка 1 располагается на русле р. Булавин, точки 3 и 6 – на территории водохранилища. Точка 2 расположена на территории балки Должик на русле реки Булавин. Мониторинговые точки 4 и 5 расположены на территории балок Хацапетовская и Еленовская, куда также попадают шахтные воды. Ниже по течению р. Булавин, после водохранилища образовано два искусственных проточных водоема, в которые попадают промышленные стоки (точка 7).

 

Рисунок 1 – Мониторинговые точки Волынцевского водохранилища и его притоков

 

Для отобранных проб воды проводился анализ физико-химических показателей. Полученные значения сравнивали с предельно допустимыми концентрациями согласно нормативным документам [14; 15]. Освещенность измеряли с помощью люксметра СТ-1330В.

Сбор фитопланктона и определение видовой принадлежности осуществляли общепринятыми методами [16, с. 28–35]. Подсчет численности клеток выполняли с помощью камеры Горяева.

Определение содержания хлорофилла и других фотопигментов выполняли спектрофотометрическим методом из ацетоновых вытяжек [17]. Флуориметрический анализ проб воды проводился с помощью флуориметров Phyto-PAM (Walz, Германия) и ФС-2 (СКТБ «Турбулентность» ДонГУ). Перед проведением флуориметрических измерений пробы воды помещали в затемненное место не менее чем на 30 минут для темновой адаптации. В ходе исследования проводили измерение общего содержания хлорофилла и регистрацию световых и индукционных кривых флуоресценции хлорофилла. Анализ индукционных кривых выполняли на основании OJIP-теста [10, с. 85–95; 18, p. 452–453] с помощью программы PyPhotoSyn. Достоверность отличий средних значений полученных данных определяли с использованием критерия Вилкоксона [19, с. 54–57].

Результаты исследований и их обсуждение

Определение видового состава фитопланктона Волынцевского водохранилища и его притоков

Для всех исследуемых проб было характерно низкое содержание клеток фитопланктона. Наиболее богатый видовой состав выявлен для мониторинговой точки 7 – 22 вида и 5 определено до рода. Наиболее часто встречались представители отряда Chlorophyta: Chlorella vulgaris Beij., Crucigenia fenestrata Schmidle, Kirschneriella obesa Schmidle, Scenedesmus quadricauda (Turpin) Brébisson, а также отряда Bacillariophyta: Synedra acus Kützing, Cyclotella sp. Низкая численность клеток фитопланктона обуславливала встречаемость некоторых видов как единичных экземпляров: Actinastrum hantzschii Lagerh., Caloneis amphisbaena (Bory) Cleve, Coelastrum sphaericum Nägeli, Euglena viridis Ehrenberg, Monomorpina pyrum Mereschk., Navicula cryptocephala Kützing, Oscillatoria formosa Bory ex Gomont, Synedra pulchella Kützing, Tetraedron minimum Hansgirg, Tribonema minus Hazen, а также родов Aphanothece и Gyrosigma. Наиболее разнообразно был представлен отряд Chlorophyta, который включал 7 порядков, 9 семейств и 24 вида. Отряды Streptophyta и Chrysophyta были представлены единичными видами – Closterium parvulum Nägeli и Chrysococcus rufescens Klebs. Отряды Bacillariophyta и Cyanobacteria были представлены примерно равным числом видов – 8 и 6 соответственно. Ядро альгофлоры исследуемых водных объектов составляет порядок Sphaeropleales (41,9% от общего числа видов), который включал представителей родов Ankistrodesmus, Coelastrum, Crucigenia, Kirschneriella, Monoraphidium, Pediastrum, Scenedesmus и Tetraedron. Для остальных порядков было характерно более низкое видовое разнообразие. Так, порядки Bacillariales, Chromulinales, Desmidiales, Melosirales, Stephanodiscales, Synechococcales, Tribonematales включали в себя всего по 2,3% видов от их общего количества, а порядки Euglenales, Naviculales, Oocystales, Oscillatoriales – по 4,65%.

По численности в исследуемых мониторинговых точках доминировали представители отрядов Chlorophyta и Bacillariophyta. В балках Хацапетовская и Еленовская было характерно преобладание отряда Bacillariophyta – 67%. Основу альгофлоры в данных мониторинговых точках составляли представители родов Synedra и Cyclotella. Снижение численности наблюдали в районе балки Должик (точка 2) – 73 тыс. кл./л, около н.п. Ольховатка (точка 1) суммарная численность клеток составляла порядка 185 тыс. кл./л. Непосредственно перед впадением в водохранилище общая численность снижалась до 43,6 тыс. кл./л.

В мониторинговой точке 6 значительно возросла общая доля цианобактериий (Microcystis aeruginosa Kützing, Synechocystis minuscula Woronichin и Oscillatoria agardni Gomont) – до 10%, что может свидетельствовать о повышении степени эвтрофикации водоема.

Русло реки Булавин на данном участке образует два проточных водоема, которые подвергаются регулярному загрязнению. На берегу второго водоема (точка 7) находятся шахтные породные отвалы, кроме того, восточнее располагаются производственные отстойники, куда поступают промышленные сточные воды, попадающие в водоем. Наиболее многочисленными были пробы из мониторинговой точки 7 – около 443 тыс. кл./л. В данной мониторинговой точке одним из многочисленных являлся вид Lagerheimia genevensis Chodat., который редко встречался в других пробах воды. Кроме того, наиболее многочисленными видами для отдела Chlorophyta являлись Crucigenia fenestrata, Monoraphidium contortum Komárk.-Legn., Scenedesmus quadricauda и Tetraedron minutissimum. Основу отдела Bacillariophyta составлял вид Synedra acus Kützing, характерный для большинства исследуемых проб. Доля цианобактерий возрастала до 13% от общей численности в сравнении с мониторинговой точкой 6. Были обнаружены Gleocapsa turgida Hollerbach и Gomphosphaeria lacustris Chodat.

Распределение биомассы фитопланктона отличалось от численности. Для мониторинговых точек 1–3 были получены наименьшие значения биомассы – от 0,018 до 0,030 г/л. Основной вклад в биомассу составляли отделы Chlorophyta, Bacillariophyta и Streptophyta. Распределение между вкладом каждого из отделов фитопланктона на участке между мониторинговыми точками 1 и 3 значительно изменялось. Около н.п. Ольховатка преобладали отделы Chlorophyta (64%) и Bacillariophyta (35%). Соотношение между общей долей биомассы между отделами Chlorophyta и Bacillariophyta в водах балки Должик изменялось в сторону преобладания диатомей – 27 и 73% соответственно. В русле реки Булавин около Волынцевского водохранилища (точка 3) преобладал отдел Streptophyta, вид Closterium parvulum. Также значительную долю биомассы составляли отделы Bacillariophyta (25%) и Euglenozoa (12%).

В балке Еленовской отдел Bacillariophyta составлял 99,73% от общей биомассы фитопланктона и был представлен двумя родами – Synedra и Gyrosigma. В водах балки Хацапетовской основной вклад в биомассу составляли роды Synedra, Cyclotella, Melosira и Navicula. Общее количество биомассы в Волынцевском водохранилище составляло 0,013 г/л, что ниже, чем в северных притоках (0,131 и 0,052 г/л в точках 4 и 5 соответственно). Отсутствие прироста биомассы, так же как и численности, фитопланктона обусловлено значительным снижением уровня воды в водохранилище. Наибольшее суммарное значение биомассы было получено для мониторинговой точки 7 – 0,20 г/л, 57% которой составлял отдел Streptophyta. Отделы Bacillariophyta и Chlorophyta составляли всего 22 и 18% от общей биомассы фитопланктона.

Физико-химические показатели исследуемых проб воды

Измерения физико-химических параметров проб воды выполняли на базе филиала «Центральная контрольно-исследовательская проектно-изыскательская водная лаборатория» ГУП «Вода Донбасса». Результаты измерений представлены в таблице 1, превышения предельно допустимых концентраций веществ выделены полужирным шрифтом.

 

Таблица 1 – Физико-химические показатели исследуемых проб воды

Наименование показателей	Точка 1	Точка 2	Точка 3	Точка 4	Точка 5	Точка 6	Точка 7	ПДК
Т, °C	12,5	10	13	11	12,5	14	14,5	–
pH	8,2	8,3	8,2	8,3	8,2	7,6	8,4	6,5–8,5*
Запах (при +20°C), балл	1 зем.	–	1 зем.	1 прел.	–	1 гнил.	2 рыбн.	–
Запах (при +60°C), балл	2 зем.	1 зем.	2 рыбн.	2 рыбн.	2 рыбн.	2 гнил.	2 рыбн.	–
Аммоний, мг/дм³	0,12	0,1	0,13	0,13	0,10	0,15	0,30	2,0*
Нитриты, мг/дм³	0,070	0,011	0,03	0,018	0,015	0,030	0,019	3,3*
Нитраты, мг/дм³	6,6	10,3	5,1	15,4	5,5	0,5	0,6	45*
Хлориды, мг/дм³	63	34	48,0	63,0	85,0	63,0	139,0	350*
Щелочность, ммоль/дм³	6,5	5,4	6,4	6,4	10,0	4,5	5,4	0,5–6,5**
Жесткость, ммоль/дм³	10,9	7,3	10,3	8,1	12,6	8,3	11,5	10**
Кальций, мг/дм³	119	53	61	53	41	66	81	–
Магний, мг/дм³	60	57	89	67	128	61	116	50*
Сульфаты, мг/дм³	601	291	485	359	456	398	1819	500*
Сухой остаток, мг/дм³	1324	779	1114	979	1714	936	3307	1000*
Кремний, мг/дм³	4,7	4,9	4,9	5,6	6,3	4,2	4,5	10*

Примечание. Полужирным начертанием обозначены случаи превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ; * – ПДК согласно ГН 2.1.5.1315-03 [14]; ** – ПДК согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 [15].

 

Для оценки качества воды определяли класс загрязненности воды на основании определения удельного комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ или S′_A), а также значения обобщенных оценочных баллов по каждому из компонентов (Sᵢ) [20].

На момент отбора проб средняя освещенность составляла 26 тыс. Лк. Температура воды в притоках была на несколько градусов ниже, чем в русле реки и водохранилище. Наименьшая температура была зафиксирована для проб из балок Должик и Хацапетовская (+10 и +11°C, соответственно), что обусловлено притоком грунтовых вод.

В водах Волынцевского водохранилища содержание биогена снижалось в 10 раз и составляло 0,5 мг/л. При этом значительно возрастало содержание аммония – до 0,15 мг/л, а в мониторинговой точке 7 – до 0,3 мг/л. Одной из причин повышения содержания аммония может служить попадание хозяйственно-бытовых сточных вод. Индикатором такого рода загрязнения являются цианобактерии, общее содержание и видовое разнообразие которых возрастало на данном участке.

Для всех мониторинговых точек было характерно превышение ПДК для магния. Для отдельных проб получено превышение предельно допустимых норм для содержания сульфатов, общей жесткости, щелочности и сухого остатка, что характерно для загрязнения поверхностных вод шахтными стоками [21, с. 154–158]. Наибольшая степень загрязнения была выявлена для мониторинговой точки 7, где содержание общего сухого остатка и сульфат-ионов превышало нормы более чем в три раза, что обусловлено попаданием значительного количества промышленных стоков в поверхностные воды р. Булавин на данном участке. Кроме того, значительное загрязнение было характерно для участка русла реки около Ольховатской и Булавинской шахт (мониторинговые точки 1 и 5, соответственно).

Согласно полученным для каждого из веществ значениям УКИЗВ (S′_A = 2,03), воду в русле реки можно характеризовать как загрязненную (3 класс загрязненности, разряд «а») [20].

Оценка содержания фотосинтетических пигментов в исследуемых пробах методом спектрофотометрии и флуориметрии

Для всех исследуемых мониторинговых точек было характерно преобладание хлорофилла b, чему способствует доминирование диатомовых микроводорослей (рис. 2; табл. 2).

 

Рисунок 2 – Содержание фотосинтетических пигментов, определенное на основании методов флуориметрии (Fluor) и спектрофотометрии (SF)

 

Таблица 2 – Содержание фотосинтетических пигментов в исследуемых мониторинговых точках

	Точка 1	Точка 2	Точка 3	Точка 4	Точка 5	Точка 6	Точка 7
Хлорофилл a ¹, мкг/л	0,54	–	0,30	2,12	–	0,82	0,68
Хлорофилл a ², мкг/л	0,62	–	0,31	2,20	0,04	1,19	0,77
Феофитин, мкг/л	0,13	–	0,02	0,15	0,13	0,65	0,16
Хлорофилл b, мкг/л	2,82	0,05	1,00	8,20	–	6,28	4,40
Хлорофилл c ³, мкг/л	–	–	–	–	0,25	–	–
Каротиноиды ⁴, мкг/л	0,25	–	0,11	0,76	0,02	0,64	0,46
Каротиноиды ⁵, мкг/л	0,63	–	0,26	1,89	0,05	1,61	1,14
Индекс Маргалефа (I₄₃₀/I₆₆₄)	2,13	–	1,74	1,87	–	2,35	2,48

Примечание. ¹ – общее содержание хлорофилла a; ² – содержание хлорофилла a без учета феофитина; ³ – суммарная концентрация хлорофилла c₁ и c₂; ⁴ – содержание каротиноидов, характерных для зеленых водорослей и цианобактерий; ⁵ – содержание каротиноидов, характерных для диатомей.

 

Для мониторинговой точки 2 выявлено только присутствие хлорофилла b, концентрация которого колебалась около пороговых значений – 0,05 мкг/л. Предельно низкие значения концентраций фотопигментов были получены и для мониторинговой точки 5. Это соответствует результатам альгологических исследований. Для пробы из балки Хацапетовская было характерно наибольшее суммарное содержание фотопигментов с преобладанием хлорофилла типов a и b.

В водохранилище и русле р. Булавин после него (точки 6 и 7, соответственно) возрастала доля вспомогательных фотопигментов, характерных для цианобактерий и зеленых водорослей, что также согласуется с изменением структуры альгофлоры данных водных объектов (рис. 2).

Для всех исследуемых проб, кроме точки 5, не было выявлено присутствия хлорофиллов c₁ и c₂. Низкая численность микроводорослей, а также общая бедность проб не позволяет выявить вклад отдельных видов водорослей в пигментный состав фитопланктона.

Отношения оптических плотностей экстрактов, косвенно отражающие соотношения концентраций пигментов, могут служить показателями физиологического состояния, структуры и разнообразия фитопланктонного сообщества. Индекс Маргалефа (I₄₃₀/I₆₆₄) характеризует соотношение общих каротиноидов и хлорофилла a. Повышение этого индекса в мониторинговых точках 6 и 7 свидетельствует об ухудшении «физиологического» состояния фитопланктона и увеличении его пигментного разнообразия [22, с. 163]. Альгологические исследования выявили значительное изменение видовой структуры альгофлоры в данных мониторинговых точках с перераспределением доминантных отделов фитопланктона по численности и биомассе.

Содержание фотопигментов, определенное по флуоресценции хлорофилла, соответствовало результатам спектрофотометрии. Согласно данным флуориметрии, наибольшая концентрация хлорофилла a была получена в пробе из балки Хацапетовской – 0,9 мкг/л. В водохранилище содержание хлорофилла a составляло 0,56 мкг/л, р. Булавин (точка 7) – 0,4 мкг/л, тогда как, согласно результатам спектрофотометрии, содержание пигмента составляло 0,82 и 0,68 мкг/л соответственно.

Определение содержания хлорофилла b выявило большее расхождение между результатами применяемых методов. По данным флуориметрии, содержание фотопигмента колебалось в пределах 0,3–0,36 мкг/л для всех мониторинговых точек, тогда как результаты спектрофотометрии обладали большей вариативностью. Кроме того, по флуориметрическим данным не удалось выявить присутствия цианобактерий в исследуемых пробах. Вероятно, низкая интенсивность полезного сигнала приводила к перекрыванию флуоресценции от разных фотопигментов.

Регистрация световых кривых флуоресценции хлорофилла

Световые кривые дают информацию о состоянии световой адаптации и фотосинтетической способности образца. Световая кривая отражает зависимость квантового выхода и относительной скорости переноса электронов (ETR) от интенсивности падающего фотосинтетически активного излучения (PAR).

Квантовый выход для хлорофилла a на малых интенсивностях PAR составлял около 0,7 (рис. 3: А), что соответствует нормальному сигналу клеток фитопланктона в фазе роста. При повышении интенсивности света до 164 мкмоль квант/м²с наблюдали понижение квантового выхода для фитопланктона из р. Булавин (точка 7) до 0,4, тогда как для остальных проб данный показатель колебался в диапазоне от 0,6 до 0,65. На высоких интенсивностях действующего света (от 564 до 764 мкмоль квант/м²с) наблюдается четкое распределение между отдельными пробами: для мониторинговых точек 1 и 4 наблюдали высокие значения квантового выхода флуоресценции – около 0,5, что свидетельствует о функциональном благополучии клеток фитопланктона; для водохранилища (точка 6) квантовый выход снижался до 0,45, р. Булавин (точка 7) – до 0,3, что указывает на ухудшение физиологического состояния клеток водорослей.

 

Рисунок 3 – Световые кривые квантового выхода флуоресценции хлорофилла a (А) и скорости электронного транспорта – ETR (Б)

 

Четкое распределение по флуоресценции хлорофилла a для исследуемых проб наблюдали и при регистрации скорости электронного транспорта (рис. 3: Б). Максимальное значение ETR для фитопланктона балки Хацапетовской (точка 4) и р. Булавин (точка 1) составляло 162 и 156 отн. ед., соответственно. Для проб из водохранилища данный показатель снижался до 139 отн. ед., а для р. Булавин в мониторинговой точке 7 – до 105 отн. ед.

При регистрации световых кривых флуоресценции для хлорофилла b максимальный квантовый выход не превышал 0,6 (рис. 4: А). Для фитопланктона балки Должик даже при низких интенсивностях были характерны низкие значения квантового выхода, не превышающие 0,23, что соответствует низкой функциональной активности фотосистемы II. Для проб из водохранилища и р. Булавин (точка 7) отмечены значительные колебания квантового выхода при повышении интенсивности PAR, что указывает на нарушение процессов фотоадаптации и возможное фотоингибирование фотосистемы II. Для клеток фитопланктона водохранилища при интенсивностях действующего света от 16 до 264 мкмоль квант/м²с квантовый выход был близок к нулевым значениям. Также для данной пробы отмечали низкие значения скорости электронного транспорта (рис. 4: Б). Полученный результат свидетельствует о значительном снижении фотосинтетической активности клеток фитопланктона с преимущественным содержанием хлорофилла b в водохранилище в сравнении с руслом р. Булавин и его притоками (точки 1–5). Также низкие значения ETR были получены для пробы воды из балки Должик – максимальное значение скорости не превышало 40 отн. ед. Наибольшие значения ETR были получены для мониторинговых точек 1 и 3 – 117 и 124 отн. ед. соответственно.

 

Рисунок 4 – Световые кривые квантового выхода флуоресценции хлорофилла b (А) и скорости электронного транспорта – ETR (Б)

 

Следует учитывать, что ухудшение показателей флуоресценции характерно как для клеток фитопланктона с преимущественным содержанием хлорофилла a (например, отделы Chlorophyta и Euglenozoa), так и хлорофилла b (например, отдел Bacillariophyta), таким образом, происходило снижение фотосинтетической активности доминантных отделов альгофлоры. Так же, как и при флуориметрическом определении содержания фотопигментов в пробах воды, для мониторинговых точек 6 и 7 не удалось зарегистрировать квантовый выход флуоресценции и ETR для пигментов цианобактерий.

Регистрация кривых индукции флуоресценции хлорофилла

При анализе кривых индукции флуоресценции был выявлен ряд показательных тест-функций: базовые показатели флуоресценции – F₀, Fₘ и Ф₀ = Fᵥ/Fₘ [9, p. 661–662; 18, p. 452–453; 10, с. 90], параметры эффективности работы фотосинтетического аппарата – Ψ₀, Ф_E₀ и PI [10, с. 93, 95; 18, p. 452–453], специфические потоки энергии через реакционный центр (РЦ) фотосистемы II (ФС II) – DI₀/RC, RE₀/RC, ET₀/RC, TR₀/RC и ABS/RC [10, с. 91–92; 23, p. 88].

Значения показателей F₀ и Fₘ согласовываются с результатами измерений содержания хлорофилла в пробах воды (табл. 2). Наименьшие значения интенсивности флуоресценции были получены для мониторинговых точек 3 и 5, а наибольшие – для балки Хацапетовской. Согласно общему фотосинтетическому индексу (PI), в границах нормы функциональная активность фотосистем была характерна только для фитопланктона из балки Хацапетовской (рис. 5). Данный показатель для мониторинговой точки 5 опускался до 0,3. Это свидетельствует о низкой функциональной активности клеток фитопланктона на данном участке. Принимая во внимание результаты анализа световых кривых, прослеживается постепенное ухудшение функционального состояния фитопланктона: на участке русла р. Булавин между мониторинговыми точками 1 и 3 в результате попадания шахтных вод, что также справедливо и для притока балки Еленовская. Другими причинами ухудшения состояния фитопланктона можно назвать обмеление водохранилища, а также появление значительного количества ионов аммония, что может быть следствием попадания бытовых сточных вод.

 

Рисунок 5 – Некоторые параметры OJIP-кривых для проб воды

 

Показатели квантового выхода (Ф₀) были выше для мониторинговых точек 2 и 5, в сравнении с индексом PI, и не выходили за границы нормы, однако происходило понижение квантового выхода в р. Булавин и водохранилище на фоне данного показателя для балки Хацапетовская.

Согласно световым кривым флуоресценции, показатели ETR (рис. 3: Б; рис. 4: Б) принимали наибольшие значения для мониторинговой точки 4. При анализе индукционных кривых было выявлено две показательные тест-функции, отражающих протекание электронного транспорта в фотосистеме II на участке первичного хинного акцептора Qₐ − Ф_E₀ и Ψ₀ / (1 − Ψ₀). Происходило постепенное снижение скорости передачи электронов от первичного акцептора, что и является следствием снижения показателя ETR.

Также наблюдались изменения в функционировании РЦ ФС II – в водохранилище и русле р. Булавин (точка 7) возрастало общее количество энергии, рассеиваемой одним РЦ (DI₀/RC), что также согласуется со снижением значений ETR и Ф_E₀.

Заключение

При попадании шахтных сточных вод и обмелении водохранилища происходило изменение структуры альгофлоры со сменой доминантных видов микроводорослей, их численности и биомассы, а также происходил рост числа цианобактерий среди числа доминантных видов в водах водохранилища и р. Булавин. Сложившаяся ситуация привела к значительному ухудшению качества поверхностных вод исследуемых объектов и ухудшению состояния биоты.

На основании флуориметрического анализа проб воды выявлено значительное ухудшение состояния клеток фитопланктона в Волынцевском водохранилище и р. Булавин. Происходило как снижение общей интенсивности флуоресценции фитопланктона (показатели F₀ и Fₘ), так и функционального состояния фотосинтетического аппарата клеток. Выявлено значительное снижение скорости электронного транспорта (ETR), эффективности передачи световой энергии на уровне первичного акцептора (Ф_E₀), что приводило к снижению общей фотосинтетической активности клеток микроводорослей (PI) и квантового выхода флуоресценции (Fᵥ/Fₘ). Результаты методов флуориметрического анализа согласуются с изменениями физико-химического состава водной среды, а также с результатами спектрофотометрических исследований. Методы регистрации световых и индукционных кривых флуоресценции хлорофилла являются информативными при проведении экспрессной оценки состояния водного объекта с применением клеток фитопланктона в качестве биоиндикатора.

About the authors

Sergey Viktorovich Chufitskiy

Donetsk State University

Author for correspondence.
Email: chufitsky@donnu.ru

senior lecturer of Biophysics Department

Russian Federation, Donetsk

Svetlana Vladimirovna Bespalova

Donetsk State University

Email: bespalova@donnu.ru

doctor of biological sciences, professor of Biophysics Department

Russian Federation, Donetsk

Sergey Mikhailovich Romanchuk

Donetsk State University

Email: s.romanchuk@donnu.ru

candidate of technical sciences, director of Special Design and Technology Bureau «Turbulence»

Russian Federation, Donetsk

References

Supplementary files