Environmental monitoring of the Sudomoyka river in the Volgo-Ahtubinsky floodplain

Full Text

Введение

Экологическая проблема ухудшения состояния водоемов, протекающих вблизи как крупных, так и небольших городов в настоящее время является одной из актуальных. На территории Волгоградской области вблизи г. Краснослободска Среднеахтубинского района, на верхнем участке Волго-Ахтубинской поймы, протекает небольшой ерик под названием Судомойка, протяженностью около 5 км. По берегам водоема располагаются дачные массивы, небольшая часть микрорайона города Краснослободска и другие поселения. Достаточно большое количество населенных пунктов, находящихся по обе стороны от вод ерика, оказывают антропогенное влияние на экологическое состояние водоема. Ввиду того, что вода из водоема используется в большом количестве на сельскохозяйственные нужды, а также для обеспечения основного водного питания Волго-Ахтубинской поймы [1, с. 21; 2, с. 105], нами было принято решение о проведении экологического мониторинга данного водоема в течение 2017 года.

Целью данной работы явилось проведение экологического мониторинга и системного анализа исследуемого водоема (ерик Судомойка) для определения возможности употребления воды для полива сельхозугодий, бытовых нужд, а также ее пригодности для купания в летний период.

Объекты и методы исследований

Экологический мониторинг проводился с марта 2017 года по февраль 2018 года с определенной периодичностью. В комплекс исследований были включены методики определения органолептических показателей воды, количества растворенного кислорода в водоеме с помощью мобильного оборудования (анализатор растворенного кислорода МАРК 302Э), водородного показателя с помощью рН-метра 150, сухого остатка и метод биоиндикации.

Для определения степени минерализации воды в водоеме была выбрана методика «определения сухого остатка», т.к. она наиболее универсальна. Для эксперимента требуется стандартное оборудование: баня паровая водный термостат (DZKW на 6 мест), сухожаровой шкаф (ШС-80–01-СПУ), аналитические весы (ATX/ATY Shimadzu), фарфоровые чашки, мерная и лабораторная посуда общего назначения. Перед началом эксперимента фарфоровую чашку помещали в сухожаровой шкаф на 2 ч., после остывания взвешивали. Параллельно с этим исследуемую воду фильтровали, в количестве 250 мл наливали в фарфоровую чашку и выпаривали на водяной бане. После этого ее вновь помещали в сухожаровой шкаф еще на 2 ч. Расчеты проводили по формуле:

$x=\frac{(m-m1)x100C}{V}$,

где х – количество сухого остатка (мг/дм³), m – масса емкости с сухим остатком, мг; m1 – масса пустой емкости, мг; V – количество воды, взятой для эксперимента, см³ [3, с. 10–11; 4, с. 110].

Результаты исследований и их обсуждение

По данным результатов биологического метода исследования нами были обнаружены микроорганизмы, служащие биоиндикаторами качества воды (табл. 1). Следует отметить, что при наличии в водоеме органических веществ водоросли могут сменить свой основной тип питания, осуществляемый с помощью фотосинтеза на фоторедукционный, фотогетеротрофный, автогетеротрофный, гетероавтотрофный и даже на полный гетеротрофный тип питания. Использование органических веществ в качестве дополнительного источника питания, а также способность к смешанному типу питания обусловливают рост их биомассы [5, с. 839].

 

Таблица 1 – Динамика количественного и качественного содержания микроорганизмов-биоиндикаторов в исследуемом водоеме (ерик Судомойка)

Виды организмов	Количество микроорганизмов
	03.2017	04.2017	05.2017	07.2017	09.2017	12.2017	02.2018
Нитцшия игловидная (Nitzschia)	7	13	–	16	–	2	–
Синедра (Synedra)	13	10	9	20	17	–	8
Зеленая одноклеточная (Chlorophyta)	1	–	1	–	–	–	–
Кладорфа (Cladophora)	1	–	–	–	–	–	–
Циклоп (Cyclopidae)	2	1	–	6	3	–	–
Спирогира (Spirogyra)	–	15	9	25	27	5	10
Мужоция (Mougeotia)	–	–	2	6	–	–	–
Род Гимнозига (Gymnozyga)	–	–	3	9	–	–	–

 

Продуктивность и урожайность микроскопических водорослей зависит от концентрации питательных веществ в окружающей среде. Из минеральных веществ водорослям необходимы соли азота и фосфора. Средняя концентрация этих веществ в водоемах очень мала, и поэтому высокая продуктивность фитопланктона возможна лишь при условии постоянного поступления минеральных веществ в верхний слой воды – в зону фотосинтеза. Также к немаловажному фактору следует отнести слабую турбулентность водоема, т.е. слабое течение или отсутствие такового. Следствием этого является чрезмерно бурное развитие фитопланктона (цветение воды), при разложении которого выделяется сероводород или другие токсичные вещества, что в свою очередь приводит к гибели обитателей водоема и делает воду качественно непригодной. Массовое развитие водорослей зависит от количества растворенного кислорода в водоеме и температуры, т.е. от ее повышения, которое происходит во второй половине весны и летом, иногда продолжающегося до первой половины теплой осени [6, с. 24–25; 7, с. 64–65, 8, с. 74–75].

На неблагоприятное состояние водоема указывает высокое присутствие спирогиры и синедры. Данные виды свидетельствуют о подверженности образования тины в водоеме. По данным нашего исследования, в середине лета температура воды повышалась, а вместе с ней увеличивалась численность синедры (Synedra) и спирогиры (Spirogyra) обусловливая образование большого количества органики, приводящей к загрязнению пресных водоемов. Наличие мужоции (Mougeotia) в исследуемом водоеме в летние месяцы также свидетельствует о его загрязнении.

Наличие высокого количества микроорганизмов-биоиндикаторов говорит о перенасыщении воды кислородом. Кислород является окислителем и участвует в процессах гниения. Поступление кислорода из атмосферного воздуха в воду происходит только за счет фотосинтеза водорослей в дневное время. При этом выявленное нами перенаселение водоема фитопланктоном предопределяет острую нехватку кислорода в ночное время, т.е. в ночное время кислород расходуется до минимума [9, с. 25–26; 10, с. 3–4].

Зимой в пробах воды ерика Судомойка было обнаружено большое количество слизи, яйцекладок различных насекомых, органической грязи, что также свидетельствует о загрязнении водоема в зимний период. При органолептическом анализе были получены следующие данные:

– при температуре 20°С: вода бесцветная (прозрачность более 30) с землистым запахом, на вкус сладкая с привкусом мела;

– при температуре 60°С: вода бесцветная (прозрачность более 30) с землисто-болотным запахом, на вкус сладкая с привкусом мела.

В серию экспериментов, проводимых в период с марта 2017 года по сентябрь 2017 года, входило измерение растворенного кислорода в воде водоема. В июле и сентябре были зафиксированы скачки увеличения концентрации кислорода, что коррелирует с установленным нами фактом увеличения количества водорослей в исследуемый период. При повышенной температуре водорослям комфортно, и они активируют свою жизнедеятельность [11, с. 231–232; 12, с. 9–10; 13, с. 23–24].

Выявленные скачки повышения минерализации воды в марте и июле 2017 года (рис. 1) можно объяснить несколькими явными причинами: антропогенным прессингом и рекреационной деятельностью, имевшим место быть в летний период в специально отведенных местах, а также засором дамб по всей территории водоема. Ерик Судомойка перекрыт двумя дамбами, которые находятся в запущенном состоянии и препятствуют течению ерика, что негативно влияет на экологическое состояние водоема.

 

Рисунок 1 – Динамика степени минерализации и биоиндикации воды в ерике Судомойка

 

В ходе исследования были также установлены скачки минерализации в зимний период (декабрь 2017 г. и февраль 2018 г.), что не характерно для данного времени года. Такое явление, возможно, обусловлено повышением количества сине-зеленых водорослей, сменивших тип питания ввиду присутствия в водоеме в большом количестве органических веществ.

Рассматривая внешние признаки водоема, необходимо отметить, что береговая линия была загрязнена бытовыми отходами, преимущественно в зимний период, что, в свою очередь, усугубляло имеющееся негативное антропогенное вмешательство в экосистему водоема [14, с. 69; 15, с. 14–15].

Выводы

Ерик Судомойка относится к транзиторным водотокам Волго-Ахтубинской поймы, постоянно подвергающимся антропогенному прессингу, т.к. находится вблизи населенных пунктов. Качество воды в ерике Судомойка неудовлетворительное, ерик классифицируется как слабозагрязненный водоем.

Экологическое состояние ерика Судомойки обусловливает экологическое состояние всего природного комплекса Волго-Ахтубинской поймы.

Принадлежность ерика Судомойка к уникальному водному объекту Волгоградской области предопределяет не только проведение мониторинга в непосредственной близости к населенным пунктам г. Краснослободска, но и необходимость организации мониторинговых мероприятий в дополнительных точках, а именно в истоке и устье ерика.

About the authors

Nadezhda Valerievna German

Volgograd State University

Email: nadya-grman@rambler.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Ecology and Nature Management Department

Russian Federation, Volgograd

Alina Valentinovna Babicheva

Volgograd State University

Email: sevrykova2012@yandex.ru

student of Natural Sciences Institute

Russian Federation, Volgograd

Igor Viktorovich Manaenkov

Volgograd State University

Email: mana69@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Ecology and Nature Management Department

Russian Federation, Volgograd

Galina Aleksandrovna Sevriukova

Volgograd State Technical University

Author for correspondence.
Email: sevrykova2012@yandex.ru

doctor of biological sciences, associate professor, professor of Industrial Ecology and Life Safety Department

Russian Federation, Volgograd

References

Supplementary files