Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическая оценка качества воды реки Миасс

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологическая оценка качества воды реки Миасс"

005009825

АРТЕМЕНКО Борис Александрович

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИМИАСС (В ПРЕДЕЛАХ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ)

03.02.08 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Омск-2012

005009825

Работа выполнена на кафедре общей экологии ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет» и кафедре зоологии ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Лихачев Сергей Федорович

Официальные оппоненты: доктор ветеринарных наук, профессор

Шведов Сергей Иннокентьевич

канди дат биологических наук, доцент Левых Алена Юрьевна

Ведущая организация: ФГЮУ ВПО «Марийский государственный

университет»

Защита состоится /Ч.-2012 г. в 14.00 часов на заседании диссер-

тационного совета ДМ 212.177.05 в Омском государственном педагогическом университете по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14.

Телефон/факс: (3812)23-12-20, e-mail: kolpakova@ompgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного педагогического университета по адресу: г. Омск, паб. Тухачевского, 14.

Автореферат разослан «^_» ^W^Att012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических тук, доцент

Т.Ю. Колпакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Роль ресурсов поверхностных вод в жизни и производственной деятельности человека чрезвычайно велика. Они используются для водоснабжения и орошения, ведения промысла, транспорта, производства электроэнергии и промышленных товаров. Бурное развитие экономики в XX в. привело к резкому возрастанию количества всевозможных отходов и массовому заражению водных объектов, причем часто такими веществам!, которых нет в естественном состоянии. Все это приводит к засорению, истощению и загрязнению водных объектов (Биоиндикация..., 2007).

В связи с этим охрана поверхностных вод от загрязнения является актуальной задачей. Одним из важных направлений охранной деятельности выступает мониторинг поверхностных вод, что отражено в нормативно-правовых документах, таких, как Водный кодекс РФ от 03.06.2006 г. №74-ФЗ с изменениями и дополнениями от 28.12.2010 г. . ...

В настоящее время государственная служба наблюдений за состоянием окружающей среды (ГСН) проводит наблюдения за загрязнением вод и руководствуется документом РД 52.24.643-2002 «Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям» (2002), Р 52.24.309-2004 «Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод сущи на сети Росгидромета» (2005).

Комплексные исследования в рамках вышеприведенных нормативных документов успешно проведены для водохранилищ Красноярска (Е.С. Кравчук, 2004); водоемов Псковской области (Д.Н. Судницына, 2005); для реки Малая Кокшага в пределах г. Йошкар-Олы с использованием Daphnia magna Straus и Ceriodaphnia affinis LilJjeborg (П.В. Бедова, 2007).

В целом ряде исследований авторы предлагают различные объекты для оценки качества воды, в большей степям основываясь на их видовом составе:

О.П. Баженова (2005), О.П. Баженова, Н.Н. Барсукова, ОА. Коновалова (2010),

Н.Н. Барсукова (2011) - для реки Иртыш и ее притоков; Т.В. Никулина (2006) -для реки Раздольная Приморского края; Л.В. Тумбинская (2006) - доя реки Москвы и ее притоков в черте г. Москвы; И.Н. Стерлягова (2009) - для рек Кожма и Щугор (республика Коми) и Ю.Н. Шабалина (2009) - для бассейна реки Ижма (республика Коми) и др.

Что касается непосредственно объекта нашего исследования - реки Миасс, являющейся крупной водной артерией Челябинской области и используемой для промышленных и хозяйственно-бытовых нужд населения, с двумя водохранилищами: Аргазинским и Шершневским, - то за последние десятилетия ее русло

подверглось сильному антропогенному воздействию. На берегах реки размещаются крупные предприятия, жилмассивы, организовано много санкционированных и несанкционированных мест отдыха населения. В связи с этим воды реки стали сильно загрязнены. Мощное воздействие антропогенного фактора нарушило гидрохимию вод реки Миасс, вследствие чего значительно вырос уровень эвтрофии водоема. Это явление наблюдается с мая по сентябрь-октябрь, но особенно хорошо прослеживается в летний период. Работ, подобных приведенным выше, до настоящего времени для реки Миасс не проводилось, за исключением оценки экологического состояния воды Шершневского водохранилища (Ю.И. Сухарева, НИ. Ходоровская, С.Г. Ницкая, Л.В. Дерябина, Е.В. Гаврилова, Е.А. Пряхин, ВА. Ячменев (2002, 2007, 2009), где в качестве тест-обьектов использованы виды отдела Суапоргокагуо1а.

Цель работы: провести комплексную оценку класса трофности воды реки Миасс с помощью физико-химических и гидробиологических показателей. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изучить видовой состав цианопрокариот на разных станциях отбора

проб.

2. Определить и проанализировать физико-химические показатели воды

рСКИ Миасс. : • : ' ’ ' . - . '

3. Используя цианопрокариот в качестве тест-объектов, определить сапро- .

биологическое состояние реки Миасс. . :

4. Выявить динамику видовой структуры доминирующего комплекса циа- -нобактерий.

5. На основании гидрохимических и гидробиологических показателей суммарно оцентъ класс трофности и качество воды реки Миасс на разных станциях.

Научная новизна исследования. Впервые на достаточно большом территориальном выделе (более 260 км) проведено комплексное экологическое исследование воды реки Миасс в пределах городской агломерации - г. Челябинска и ряда административно-территориальных центров (г. Миасс, с. Миасское, д. Бутаки) - и установлена зависимость между физико-химическими и гидробиологическими показателями в определении трофического состояния водоема. Выявлено, что в реке Миасс в летний период происходит массовое развитие цианобактерий со сменой доминирующих видов сообществ. Для сообществ циано-бионтов реки Миасс рассчитаны: показатель видового богатства (И), индекс видового разнообразия Шеннона (Н), индекс полидоминантности (Р), индекс выравненное™ Пиелу (Е), индекс доминирования Симпсона (С). Определены до-

минирующие виды сообществ цианобионтов. На основании качественных и количественных данных выяплены индикаторная значимость доминирующих групп цианопрокариот, их сапробность и качество воды реки Миасс на разных станциях и в разные годы исследования.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследования расширяют представления о влиянии экологических факторов на количественное развитие, сукцессию цианобактерий и показывают целесообразность использования этой группы организмов в качестве индикаторов состояния водных объектов. Это позволяет прогнозировать трансформацию водной экосистемы при дальнейшей антропогенной нагрузке. Результаты работы представляют научный и практический интерес в сфере изучения закономерностей сезонной динамики видовой структуры доминирующего комплекса цианобактерий в проточных водных экосистемах на примере реки Миасс.

Материалы диссертации используются в учебном процессе в рамках курсов «Биоиндикация качества воды и степени загрязнения водоемов», «Гидробиология», «Экологический мониторинг» на кафедре общей экологии ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет», а также при проведении занятий с учащимися г. Челябинска на базе МБУДОД «Центр детский экологический (эко-лого-биологаческий)» г. Челябинска, в качестве рекомендаций для промышленных предприятий.

Основные положения, выносимые па защиту:

: 1. Для оценки трофности водоемов следует учитывать видовой состав планктона и его численность, а. также физико-химические показатели воды и концентрацию биогенных элементов.

2. В пределах исследованных станций наблюдается изменение оценки суммарного класса трофии и качества воды реки Миасс при различном характере антропогенного воздействия.

Апробация работы. Материалы диссертации и отчеты о работе были представлены на заседаниях кафедр ботаники и зоологии (2008-2010 гг.), анатомии, физиологии человека и животных (2011 г.) ЧГПУ; на V Международной научнопрактической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (Ипшм, 2010); ХЬУП1 Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2010); П1 Международной научно-практической очно-заочной конференции «Адаптации биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2010); Международной научной конференции, посвященной 110-летию А.А. Уранова «Современные проблемы популяционной экологии, геоботаники,

систематики и флористики» (Кострома, 2011); II Всероссийской конференции «Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге» (Сыктывкар, 2009), Всероссийской научной конференции посвященной памяти Л.В. Бардунова «Проблемы изучения и сохранения растительного мира Евразии» (Иркутск, 2010); Всероссийской с международным участием молодежной научной конференции «Биология будущего: традиции и инновации» (Екатеринбург, 2010); П заочной Всероссийской научно-практической конференции «Географическое пространство: сбалансированное развитие природы и общества» (Челябинск, 2011). '

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций - 4,29 п.л.

Структура и объем диссертации. Текст диссертации составляет 131 страницу и включает Введение, 3 главы, Заключение, Выводы, Предложения и Приложения, содержит 12 таблиц и 18 рисунков. Список литературы представлен 157 источниками, в том числе 28 - на иностранных языках.

Личное участие автора в получении научных результатов. Исследование содержит фактический материал собранный лично автором в период с 2007 по 2011 гг. Соискателем разработана идея, определены цель, задачи и программа исследования. Самостоятельно выбраны методы исследования, собран полевой материал, проведена его камеральная и статистическая обработка. Самостоятельно написаны статьи и текст диссертации.

Благодарности. Работа над диссертацией сопровождалась поддержкой глубокоуважаемых коллег, которым я выражаю искреннюю признательность. Особую благодарность мне хотелось бы выразить, д.б.н., профессору С.Ф. Лихачеву, под чьим пристальным руководством было выполнено настоящее исследование. Искренне и сердечно выражаю благодарность заведующей кафедрой общей экологии Челябинского государственного университета, д.б.н., доценту И.А. Гетманец, за всестороннюю поддержку и бесценное консультирование на всем протяжении подготовки настоящей работы. А также признателен за помощь в определении видовой принадлежности цианопрокариот заведующей лабораторией физической и химической экологии Челябинского государственного университета, альгологу М. Л. Шиманской. От всего сердца выражаю искреннюю признательность и вечную благодарность моим родителям, а также родным и близким мне людям за поддержку и всестороннюю помощь на всех этапах выполнения работы.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О БИОИНДИКАЩШ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ

1.1. Источники загрязнения и мониторинг поверхностных вод

Описаны причины, типы загрязнения и засорения водотоков. Приведена классификация загрязняющих веществ, а также методологическая база мероприятий мониторинга поверхностных вод (принципы,, последовательные этапы, критерии к установлению пунктов набдюдений разных категорий).

Анализ описанных категорий пунктов наблюдений, а также особенностей физико-географического размещения и административно-территориальной привязки реки Миасс позволил установить по течению реки пункты, относящиеся ко всем 4 категориям, где были проведены заборы проб.

1.2. Подходы к оценке экологического состояния поверхностных вод

Приведены различные методы оценки качества воды природных водоемов: гидрохимические и гидробиологические. Отмечены их преимущества и недостатки. Особое внимание уделено биоиндикационному направлению R. Kolkwitz, М. Marsson (1902). Показано, что различные группы гидробионтов могут индуцировать характер загрязнения воды. Выделено несколько универсальных реакций сообществ водных организмов на ухудшение качества воды (видовое разнообразие, обилие и т.д.).

Кроме того, охарактеризован один из гидробиологических методов оценки качества воды - сапробность - и показана эволюция этого понятия в работах различных авторов (R. Kolkwitz, М. Marsson, 1908, 1909; Г.И. Долгов, Я.Я. Никитинский, 1927;. V. Sladecek, 1973). Представлен анализ классификаций зон сапробности разных авторов (R. Kolkwitz, М. Marsson, 1908, 1909; М. Zelinka, P. Marvan, 1961; V. Sladecek, 1973)

В своей работе, согласно цели и задачам исследования, для оценки степени сапробности воды реки Миасс мы используем систему, предложенную Р. Коль-квитцем и М. Марссоном, но следуя В. Сладечеку, считаем, что сапробность постоянно изменяется под влиянием факторов среды.

1.3. Обзор физико-химпческих и гидробиологических исследований

водоемов Челябинской области

Отмечены этапы становления гидробиологического и гидрохимического изучения водоемов Челябинской области. Приведены результаты исследований по вопросам инвентаризации альгофлоры (С.К. Осипов, Н.В. Бондаренко, 1936;

А.О. Таусон, 1939; А.В. Подлесный, В.И. Троицкая, 1941; Л.Н. Александровская,

P.M. Сергеева, JI.B. Флейшер, 1975, 1979а, 19796, 1989; М.И. Ярушина, 1971; P.M. Сергеева, Л.В. Флейшер, 1983; М.И. Ярушина, Т.В. Еремкина, 1999, 2000, 2001, 2004а, 20046, 2006,2007; Л.В. Снтъко, P.M. Сергеева, 2003; М.И. Ярушина, Г.В. Танаева, Т.В. Еремкина, 2004; Т.В. Еремкина, 2010 и др.). Отмечены и те, которые включали разработку вопросов прикладного характера (М.В. Панина, 2002, 2003, 2006; М.В. Панина, Г.Ф. Лошцакова, 2003; С.Г. Захаров, К.А. Пономарева, 2007 и др.). Охарактеризован новый этап изучения водоемов Челябинской области с помощью индикаторных таксонов разных представителей фауны (Ю.А. Серебренникова, 2007, 2009; Ю.А. Серебренникова, С.Ф. Лихачев, 2009; С.Ф. Лихачев, ЛВ. Трофимова, 2010; Л.В. Трофимова, О.А. Мячина, В.В. Гуляева, 2010; ЛВ. Трофимова, 2011 и др.).

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Физико-географическая характеристика объекта исследования

Охарактеризовано географическое положение бассейна реки Миасс. Описаны особенности строения долины и русла реки. Указаны факторы антропогенного преобразования стока реки (Ресурсы.., 1973; Влияние.., 1977; М.А. Андреева, 1983; А.Я. Румянцева, 1988; МА Андреева, В.Б. Калишев, 1991; А.М. Гареева, 1995; Природа.., 2000; MB. Панина, 2006).

2.2. Обоснование выбора района исследования

Исследования проведены в средней части бассейна реки Миасс - от Арга-зинского водохранилища до реки Зюзелги, включая ее бассейн, что соответствует П-ому и Ш-ему участкам русла реки, то есть от плотины Аргазинского водохранилища до реки Чесноковка (М.В. Панина, 2006). Общая протяженность маршрута составила более 260 км.

Исходя из поставленных цели и задач на реке Миасс были определены 8 станций забора проб. Выбор местоположения станций, то есть пунктов отбора проб абиотической и биотической компоненты гидроэкосистемы, определялся приуроченностью крупных промышленных предприятий (ОАО «Уральский автомобильный завод», ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат», ОАО «Челябинский металлургический комбинат», ООО «Равис - птицефабрика Сосновская», ЗАО «Карабашмедь» и др.) по ходу русла реки, а также жилмассивов, санкционированных и несанкционированных мест отдыха населения с разной степенью антропогенной нагрузки и с учетом данных, опубликованных в ежегодном комплексном докладе о состоянии окружающей среды Челябинской

области, а также результатов исследований, проведенных в 2006-2007 гг. С.Г. Захаровым и КА. Пономаревой.

2.3. Методы и методики оценки качества воды

Материалом исследования послужили пробы воды и планктона, отобранные в период с 2007 по 2011 гг. Забор проводился на станциях, отличающихся экологическими условиями. При отборе проб в соответствии с общепринятыми для альгологических исследований методами использовали батометр (Методика изучения 1975; Руководство по методам .., 1983). Сгущение осуществляли осадочным способом. Подсчет численности произведен в камере Горяева (V =

0,9 мм3). Для идентификации видового статуса тест-объектов использован световой микроскоп Микмед-6 (увеличение до 1000 раз), а также отечественные и зарубежные определители и монографии (ГЛ.Р. Меуеп, 1839; Б.Т. КШгйщ, 1846; М.С. 8аиуа§еаи, 1892; А.А. Еленкин, 1938, 1949; М.М. Голяербах и др., 1953;

3. Котагек, К. А^позМб, 1988, 1989, 1998, 2005; С.П. Вассер и др., 1989; С.С. Баринова, Л.А. Медведева, 1996; С.С. Баринова и др., 2006; Р.Н. Белякова и др., 2006). Систематика цианобактерий приведена с учетом современных таксономических сводок (3. Котагек, К. Апа^оБЙШз, 1999,2005).

Определение класса сапробности воды реки Миасс проведено по

А.В. Макрушину (1974а)и С.С. Бариновой и др. (1996,2006).

Отбор проб воды для определения физико-химических параметров (температура, прозрачность по диску Секки, запах, цвет) и гидрохимического анализа осуществлен в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000. Аналитические работы проведены в аккредитованной лаборатории водных экосистем и технологий воды УЛИЦ биотехнологий Челябинского государственного университета по следующим параметрам: водородный показатель, взвешенные вещества, сухой остаток, хлорид-ионы, сульфат-ионы, общая жесткость воды, аммоний-ионы, нитрит-ионы, нитрат-ионы, фосфат-ионы, общее железо, марганец, общая щелочность, окисляемость перманганатная, биохимическое потребление кислорода (БПК5), содержание растворенного кислорода, прозрачность, цветность.

Рассчитаны индексы видового разнообразия и богатства сообществ (индекса видового богатства (К), индекса видового разнообразия Шеннона (Н), индекса полидоминантости (Р), индекса доминирования Симпсона (С) и индекса вырав-ненности Пиелу (Е) с использованием пакета программ 5Шап-2008 (С.Н. Гашев и др., 2008).

Графическое отображение представлено в виде гистограмм. Обработку данных проводили при помощи программ пакета Microsoft Office 2010 (Microsoft Word, Microsoft Excel).

2.4. Морфологическая характеристика отдела Cyanoprokaryota

Приведены морфологические критерии: форма таллома цианопрокариот, особенности размножения и прикрепления, имеющие диагностическое значение в систематике цианопрокариот (J. Komarek, К. Anagnostidis, 1999, 2005,

Н.П. Горбунова, 1991; П. Зште и др., 2007).

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДЫ РЕКИ МИАСС (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ)

3.1. Видовой состав и дифференциальные диагнозы тест-объекгов

Приводятся данные о видовом составе цианопрокариот на исследованных станциях реки Миасс. Установлено, что на этих участках отдел Cyanoprokaryota представлен 16 видовыми и внутривидовыми таксонами, относящимися к 10 родам. Составлены дифференциальные диагнозы видов в соответствии с системой, предложенной J. Komarek и К. Anagnostidis (1986,1989,1999,2005), и приведена их экологическая характеристика (С.С. Баринова, Л.А. Медведева, 1996; С.С. Баринова и др., 2006).

3.2. Анализ физико-химических показателей загрязненности среды

Базируясь на классификациях В.Б. Стародумского (1976) и Г.М. Баренбойма, Е.В. Веиицианова, В.И. Данилова-Данильяна (2008а, 20086), охарактеризованы показатели качества воды, принадлежащие к разным группам, и показана их взаимосвязь.

Проведенный анализ физико-химических показателей воды реки Миасс на станциях исследования выявил некоторые общие завэномерности: высокое содержание аммония (рис. 2) приводит к повышению значения водородного показателя (рис. 1), последний определяет уровень нитрит- и нитрат-ионов, содержание которых также зависит и от концентрации растворенного кислорода, а содержание растворенного кислорода коррелирует с концентрацией марганца и показателями биохимического потребления кислорода.

Водородный показатель

5'ЇХ, ,[[і ч.<: Х|; ._з -

8.16 $__________________________________

"•*' .....................7.48 *-»6

'.84

.93

- ні'ршіашаа'і предо норма верхи ІПП|>ЄДСЛ

- пакме і к с ледомм я

- лаиі'р аторше дг*М4С

I : } 4 > <> ’ 8

Рис. 1. Величина водородного показателя воды реки Миасо, по станциям

Концентрация аммошш-нонов, мг/дм3

—— норма по ПДК нОЬУВ -»/-*ИиН1ГМ10Н

с.: :

I

0 1 ! ■ ........................... ...................

о 1 ■ ••

I : * 4 5 6 ? 8

Рис. 2. Показатели концентрации аммоний-ионов реки Миасс, по станциям

Концентрация растворенною кислорода, мг/дм5

—нор мы по ПДК и ОЬ>и раствора мьйкисторол

Рис. 3. Показатели концентрации растворенного кислорода реки Миасс, по станциям

Концентрация БПК«, мг/дм3

50 ■ ... - ..................

Рис, 5. Показатели уровня БПК в реке Миасс за 5 суток инкубации, по станциям

Выявленное превышение содержания марганца (рис. 4) и показателей БПК5 (рис. 5) соответствует низкому значению показателей кислорода (рис. 3), что свидетельствует о высоком загрязнении реки Миасс органическими веществами, а также о начальных этапах процесса заболачивания реки.

3.3. Гидробиологическая и сапробиолотческая оценка качества воды

реки Миасс

Согласно В.П. Семенченко и В.И. Разлуцкому (2010), обоснованы критерии выделения тест-объектов. По результатам исследования приведена сезонная динамика численности цианобионтов, детерминированная особенностями биологии годового цикла (табл. 1).

Таблица 1

Средние показатели сезонной динамики численности цианолрокариот

реки Миасс и их индикаторное значение за 2007-2011 гг.

Л4 п/п Вид s Численность, млн. кл.! л.

июнь июль август сентябрь

1. Anabaena flos-aquae P 4,2 6,4 8,7 0,3

2. A. planctonica - 0,4 0,5 0,6 0,07

3. Aphanizomenon jlos-aquae f. flos-aquae P 7,2 69,0 50,0 1,5

4. Coelosphaerium kuetzinxianum p-O 0,06 0,08 0,14 0,09

5. Dactfococcopsis irregularis p 0,01 0,01 0,02 н/о

б. Merismopedia minima - 1,1 1,5 0,2 0,02

7. M. punctata p 1,0 1,2 0,4 0,08

8. M. tenuissima P-a 1,6 1,75 0,95 0,9

9. Microcystis aeruginosa P 2,2 2,6 ._*,L . 3,2

10. M. flos-aquae P 1,8 2,1 7,2 2,1.

11. M. wesenbergii P 0,02 0,02 0,05 0,3

12. Planktothrix agardhii P 2,0 2,4 38,9 128,7

13. Snowella lacustris P н/о н/о 0,01 0,3

14. S. rosea P 0,09 0,1 0,2 0,01

15. Synechocystis aquatilis 0 0,09 0,1 0,34 0,06

16. Woronichinia comvacta P н/о 0,01 0,2 0,6

Всего видов: 16 21,77 91,37 116,61 138,93

Наши экспериментальные данные показали, что наиболее продуктивным видами явились Anabaena flos-aquae, Aphanizomenon flos-aquae f. flos-aguae. Microcystis aeruginosa, M. Jlos-aquae, Planktothrix agardhii, вызывающие «цветение» воды.

Анализ динамики видового разнообразия с июня по сентябрь показывает его увеличение с -1,97 до -0,40 за счет неуклонного роста количества особей (табл. 2).

В целом значения индекса Шеннона и индекса Пиелу можно считать низкими, что объясняется монодоминантностью сообществ с исключительным преобладанием в период с июня по август Aphanizomenon flos-aquae f. flos-aquae, а в сентябре сменой доминанта на Planktothrix agardhii.

Таблица 2

Средние показатели сезонной динамики сообществ цианобионтов реки Миасс

и оценка их видового разнообразия и богатства (2007-2011 гг.)

Индексы Месяцы забора проб

июнь июль август сентябрь

Общее ЧИСЛО ЫВДОВ 21,77 87,77 116,61 138,93

Индекс ввдового богатства (R) 25,32 18,77 18,91 17,02

Индекс видового разнообразия Шеннона (Н) -1,97 -0,93 -1,44 -0,40

Индекс полидоминангаости (Р) 5,48 1,59 3,22 1,16

1 0 1 1 1 § I 0,18 0,63 0,31 0,86

Индекс выравненносш Пиелу (Е) -0,75 -0,34 •0,52 -0,15

Рассматривая распределение видов по зонам сапробности в период с июня по сентябрь в пробах воды реки Миасс, следует отметить, что в данном водоеме

13

преобладают виды {5-мезосапробной зоны, количество которых возрастает с июня по август, достигая пикового значения в последний месяц, а затем начинается постепенное снижение количества видов (рис, 6).

июнь

Рис. 8. Графическое изображение сапробного спектра проб из р. Миасс (масштаб 10 мм - 5 видов). Примечание; от 1 до 2 - олигосапробная зона; от 2 до 3 - Р-мезосапробная зона; от 3 до 4 - а-ме-осапробная зона; от 4 до 5 - полисапробная зона.

3.4. Комплексная оценка трофического состояния воды реки Миасс

Для определения трофического стаауса реки Миасс, вслед за В.П. Семенченко,

В.И. Разлуцким (2010), использованы некоторые интегральные параметры, характеризующие общее абиотическое и биотическое состояние гидроэкосистемы.

Основываясь на подходах В. Д. Романенко (1990) к оценке трофности водных объектов, используя гидрофизические, гидрохимические и гидробиологические показатели, определен класс трофности воды реки Миасс (табл. 3), который соответствует статусу грязного водоема.

Таблица 3

Гидрофизические, гидрохимические, гидробиологические показатели, ориентированные на 5 классов трофии и качества вод (по В. Д. Романенко, 1990)

Параметры

Станции забора проб

Прозрачность по диску Секки. м

0,065*

(0,05-0,1)**

0,055

(0.55-Ц7)

0,215

(0,75-3,0)

0,029

(0,25-0,3)

0,3

(0,25-0,3)

0,035

(0,35-0,4)

PH

Нитратный азст; мг К/л

9,15 (8,8-9,5)

Фосфор фосфатный, мгР/д БПКі, иг СУл

1,4 (1,01-1.5)

7,75 (7,6-7,9)

0,05 (0,051-0,1)

1,32

(1,01-1,5)

7,35 (7,1-7,5

0,71

(>0,60)

0,59

(0,51-1,0)

8,27

(8,2-8,

3)

0,46

(0,301-

0,60)

1,0 (1,01-1,5)

8,41 (8,4-8,5)

2,25

(2,01-:

8,74 (8,4-8,5)

0,21

(0,25-

0.3)

0,035

(0,35-0,4)

0,17

(0,101-

0,20)

2,5)

0,54

(0,301-

0,60)

3,09

(2,51-4,0)

8,62 (8,6-8,7)

0,26

(0,201-

0,30)

4,85

(>4,0)

8,77 (8,8-9,5)

0,29

(0,201-

0,30)

40,9

(>4,0)

3,74

(>0,60)

1,7

(1,7-2,!)

44,5

(>10,0)

2,3 (2,2-4,0)

2,0 (1,7-2,1)

Примечание: *- данные собственных исследований; ** -

3,3 (2,5-4,0)

9,8 (7,1-10,0)

4,0 (4,1-7,0)

20,0

(>10,0)

данные, приводимые В, Д. Романенко.

Комбинированное использование результатов экспериментальных исследований гидробиологических, гидрохимических и гидрофизических показателей, эмпирические данные, а также экспертные оценки различных авторов позволили оценить трофическое состояние воды реки Миасс как полтрофного водоема с выраженной тенденцией к гипертрофности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Комплексный подход к оценке качества воды, принятый в работе, включает биологические, гадроморфологические, гидрохимические показатели, то есть данные, описывающие местообитания и описания водосбора, а соответственно использует широкий набор показателей и индексов дня получения интегральной оценки. Но для решения проблемы определения экологического качества поверхностных вод наряду с разработкой фундаментальных проблем (гидробиологических, гидрохимических, гидрологических) и прикладных проблем - разработка инструментария для оценки качества вода существует еще и третья, которая заключается в применении этих инструментов для управления качеством воды, что является очень актуальным в настоящее время.

Для решения проблемы экологической оценки качества поверхностных вод необходимо создание системы, подобной DPSIR-схеме, предложенной в Европейской программе OECD, вследствие чего нужно разработать систему индикаторов, позволяющую оценить роль каждого из пята элементов в некоторых количественных показателях.

ВЫВОДЫ

1. Впервые выявлен видовой состав цианопрокариот реки Миасс, использованных в данной работе в качестве тест-объектов. Он представлен 16 видовыми и подвидовыми таксонами, относящимися к 10 родам.

2. Анализ сезонной динамики развития цианопрокариот показал, что средняя численность особей неуклонно возрастает в летне-осенний период, и пик ее приходится на сентябрь (до 138,93 млн. кл./л.), что и приводит к массовому «цветению» реки. Основной вклад вносит Planktothrix agardhii (128,7 млн. кл./л.)

3. Вода реки Миасс относится к гидрокарбонатному классу и содержит большое количество сульфат-, хлорид-, нитрат-ионов и катионов железа и марганца, значительно превышающих ПДК, что приводит к смене класса воды на сульфатный, способствует повышению общей минерализации (до 532 мг/л) и вызывает значительное увеличение показателя кислотности (pH до 9,5) и цветности (в 2-4 раза).

4. Значение БПК5 и связанное с ним содержание растворенного в реке кис-

лорода позволили определить воду реки Миасс на большем протяжении исследуемого участка как Р-мезосапробный водоем, что подтверждено также видовым составом тест-объектов, а на станциях, размещенных в д. Бутаки и с. Миасское -как гиперсапробный водоем (содержание БПК5 превышает ПДК в 11,3 и 25,1 раза соответственно). •

5. На основании гидрофизических (прозрачность), гидрохимических (pH, нитратный азот, фосфор фосфатный, биохимическое потребление кислорода) и гидробиологических показателей (видовое разнообразие, определяющее степень сапробности) можно констатировать, что река Миасс — полщрофный водоем (умеренно загрязненный/сильно загрязненный) с выраженной тенденцией к ги-пертрофноста (весьма загрязненный/предельно загрязненный) и биогенной нагрузкой, определяемой как очень высокая (вплоть до насыщенной).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Поскольку цианопрокариоты являются организмами, мгновенно реагирующими на изменения гидрохимических и гидробиологических показателей своей скоростью репродукции, то их целесообразно использовать в качестве организмов-индикаторов.

Для более качественной оценки санитарного состояния водоемов необходимо использовать комплексный подход с включением гидрофизических, гидрохимических, гидробиологических и биохимических параметров.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

Лихачев С.Ф., Артеменко Б.А. Гидрохимическая и биоиндикационная оценка качества воды реки Миасс//Веста. ЧИТУ. 2011. №6. С. 298-304.

Серебренникова Ю.А., Артеменко Б.А., Трофимова Л.В. Планктон реки Миасс как индикатор сапробности водоема // Веста. ЧГПУ. 2011. №12. С. 343349.

Прочие публикации:

Лихачев С.Ф., Артеменко Б.А. Фитопланктон реки Миасс в черте г. Челябинска // Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге : маг- П Всерос. коиф. Сыктывкар : Ин-т биологии Коми НЦ УрО РАН, 2009. С. 97-99. Режим доступа: http://ib.komisc.ru/add/conf/algo_2009/

Лихачев С.Ф., Артеменко Б.А. Видовой состав и экологическая валентность водорослей реки Миасс в пределах г. Челябинска // Урбоэкосистемы

: проблемы и перспекпшы развития: мат. V междунар. науч.-прахт. конф. Ишим : изд-во ИГПИ им. П.П. Ершова, 2010. С. 241-242.

Артеменко Б.А. Видовой состав водорослей реки Миасс // Студент и научно-технический прогресс - Биология : мат. XLVIII Междунар. науч. студ. конф. Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т, 2010. С. 67.

Лихачев С.Ф., Артеменко Б. А. Биоиндикация загрязнения вод реки Миасс в черте г. Челябинска // Экологический мониторинг и биоразнообразие. 2010. Т. 5. Ха 1. С. 42-45.

Лихачев С.Ф., Артеменко Б.А. Некоторые аспекты биоиндикационной роли цианофитов (на примере реки Миасс) // Проблемы изучения и сохранения растительного мира Евразии : мат. Всерос. конф. с междунар. участием поев, памяти Л.В. Бардунова (1932-2008 гг.). Иркутск : изд-во Ин-та географии им.

В.Б. Сочавы СО РАН, 2010. С. 507-509.

Артеменко Б.А., Лихачев С.Ф. Некоторые особенности биоиндикационной роли Cyanoprokaryota реки Миасс II Биология будущего : традиции и инновации : мат. Всерос., с междунар. участием, конф. молодых ученых, поев. 90-летию Уральского гос. ун-та им. А.М. Горького. Екатеринбург : изд-во АМБ, 2010.

с. 60-61. : л ; ••:. .

. Артеменко Б.А., Лихачев С.Ф. Cycnioprokaryota - индикаторы сапробности

водоема и продуценты токсических веществ (на примере реки Миасс) // Адаптации биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды : мат. III Междунар. науч.-практ. очно-заочной конф. Челябинск : изд-во ЧГПУ, 2010. С. 69-72.

Артеменко RA. Комплексная оценка качества воды реки Миасс // Современные проблемы популяционной экологии, геоботаники, систематики и флористики : мат. междунар. науч. конф., поев. 110-летию А.А. Уранова. В 2 т. Т. 1. Кострома: КГУ им. Н.А. Некрасова, 2011. С. 297-299.

Серебренникова Ю.А., Трофимова Л.В., Артеменко Б.А. Видовое разнообразие и биоиндикационные особенности некоторых груш гидробионгов (Cyanoprokaryota, Euglenoida, Ciliophora) реки Миасс // Географическое пространство : сбалансированное развитие природа и общества: мат. П заочной Всерос. науч.-пркат. конф. Челябинск: ЗАО «Магнитогорский дом печати», 2011. С. 202208.

Подписано в печать 23.01.2012 г. Форма! 60x90/16. Объем 1,0уч.-юд.л. Тираж 100 экз. Заказ № 604 Бумага офсетна*. Отечатано га ризографе В типографии ФГБОУ ВПО «ЧГПУ» 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Артеменко, Борис Александрович, Омск

61 12-3/619

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

АРТЕМЕНКО Борис Александрович

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ МИАСС (В ПРЕДЕЛАХ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ)

На правах рукописи

03.02.08 - экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

Лихачев Сергей Федорович

ОМСК-2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3 ГЛАВА 1. Современные представления о биоиндикации водных

экосистем 9

1.1. Источники загрязнения и мониторинг поверхностных вод 9

1.2. Подходы к оценке экологического состояния поверхностных вод 13

1.3. Обзор физико-химических и гидробиологических исследований во- 27 доемов Челябинской области

ГЛАВА 2. Материал и методы исследования 32

2.1. Физико-географическая характеристика объекта исследования 32

2.2. Обоснование выбора района исследования 37

2.3. Методы и методики оценки качества поверхностных вод 41

2.4. Морфологическая характеристика отдела Cyanoprokaryota 44 ГЛАВА 3. Экологическое состояние воды реки Миасс (обсуждение 49 результатов исследования)

3.1. Видовой состав и дифференциальные диагнозы тест-объекгов 49

3.2. Анализ физико-химических показателей загрязненности среды 57

3.3. Гидробиологическая и сапробиологическая оценка качества воды 74 реки Миасс

3.4. Комплексная оценка трофического состояния воды реки Миасс 83 Заключение 89 Выводы 91 Предложения 92 Список литературы 93 Приложения 111

ВВЕДЕНИЕ

Роль ресурсов поверхностных вод в жизни и производственной деятельности человека чрезвычайно велика. Они используются для водоснабжения и орошения, ведения промысла, транспорта, производства электроэнергии и промышленных товаров. Бурное развитие экономики в XX в. привело к резкому возрастанию всевозможных отходов и массовому заражению водных объектов, причем часто такими веществами, которых нет в естественном состоянии. Все это приводит к засорению, истощению и загрязнению водных объектов (Биоиндикация..., 2007).

В связи с этим охрана поверхностных вод от загрязнения является актуальной задачей. Одним из важных направлений охранной деятельности выступает мониторинг поверхностных вод, что отражено в нормативно-правовых документах, таких как, Водный кодекс РФ от 03.06.2006 г. №74-ФЗ с изменениями и дополнениями от 28.12.2010 г.

В настоящее время государственная служба наблюдений за состоянием окружающей среды (ГСН) проводит контроль за загрязнением вод и руководствуется документами РД 52.24.643-2002 «Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям», (2002), Р 52.24.309-2004 «Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета», (2005).

Комплексные исследования в рамках вышеприведенных нормативных документов успешно проведены для водохранилищ Красноярска (Е. С. Кравчук, 2004); водоемов Псковской области (Д. Н. Судницына, 2005); для реки

с

Малая Кокшага в пределах г. Йошкар-Олы с использованием Daphnia magna Straus и Ceriodaphnia affinis Lilljeborg (П. В. Бедова, 2007).

В целом ряде исследований авторы предлагают различные объекты для оценки качества воды, в большей степени основываясь на их видовом составе: О. П. Баженова (2005), О. П. Баженова, Н. Н. Барсукова, О. А. Коновалова (2010); Н. Н. Барсукова (2011) - для реки Иртыш и ее притоков; Т. В. Нику-

лина (2006) - реки Раздольная Приморского края; Л. В. Тумбинская (2006) -реки Москвы и ее притоков в черте г. Москвы; И. Н. Стерлягова (2009) - рек Кожма и Щугор (республика Коми), Ю. Н. Шабалина (2009) - для бассейна реки Ижма (республика Коми) и др.

Что касается непосредственно объекта нашего исследования - реки Миасс, являющейся крупной водной артерией Челябинской области и используемой для промышленных и хозяйственно-бытовых нужд населения, с двумя водохранилищами: Аргазинским и Шершневским - то к настоящему времени подобных работ не проведено, за исключением оценки экологического состояния воды Шершневского водохранилища (Ю.И. Сухарева, И. И. Ходо-ровская, С. Г. Ницкая, Л. В. Дерябина, Е. В. Гаврилова, Е. А. Пряхин, В. А. Ячменев (2002, 2007, 2009), где в качестве тест-объектов использованы виды отдела Суапоргокагуо1а. За последние десятилетия русло реки подверглось значительному антропогенному воздействию, что привело к ее сильному загрязнению и нарушило гидрохимические показатели в реке, вследствие чего значительно вырос уровень эвтрофии водоема.

Цель работы: провести комплексную оценку класса трофности воды реки Миасс с помощью физико-химических и гидробиологических показателей. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изучить видовой состав цианопрокариот на разных станциях отбора проб.

2. Определить и проанализировать физико-химические показатели воды реки Миасс.

3. Используя цианопрокариот в качестве тест-объектов, определить са-пробиологическое состояние реки Миасс.

4. Выявить динамику видовой структуры доминирующего комплекса цианобактерий.

5. На основании гидрохимических и гидробиологических показателей суммарно оценить класс трофности и качество воды реки Миасс на разных станциях.

Научная новизна исследования.

Впервые на достаточно большом территориальном выделе (более 260 км) проведено комплексное экологическое исследование воды реки Миасс в пределах городской агломерации - г. Челябинск - и некоторых административно-территориальных центров (г. Миасс, с. Миасское, д. Бутаки) и установлена корреляционная зависимость между физико-химическими и гидробиологическими показателями в определении трофического состояния водоема. Выявлено, что в реке Миасс в летний период происходит массовое развитие цианобактерий со сменой доминирующих видов сообществ. Для сообществ цианобионтов реки Миасс рассчитаны: показатель видового богатства (К), индекс видового разнообразия Шеннона (Н), индекс полидоминантности (Р), индекс выравненное™ Пиелу (Е), индекс доминирования Симпсона (С). Определены доминирующие виды сообществ цианобионтов. На основании качественных и количественных данных выявлена индикаторная значимость доминирующих групп цианопрокариот и их сапробность.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Результаты исследования расширяют представления о влиянии экологических факторов на количественное развитие, сукцессию цианобактерий и показывают целесообразность использования этой группы организмов в качестве индикаторов состояния водных объектов. Это позволяет прогнозировать трансформацию водной экосистемы при дальнейшей антропогенной нагрузке.

Результаты работы представляют научный и практический интерес в сфере изучения закономерностей сезонной динамики видовой структуры доминирующего комплекса цианобактерий в проточных водных экосистемах на примере реки Миасс.

Материалы диссертации используются в учебном процессе в рамках курсов «Биоиндикация качества воды и степени загрязнения водоемов», «Гидробиология», «Экологический мониторинг» на кафедре общей экологии ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет», а также при проведении занятий с учащимися МБУДОД «Центр детский экологический (эколого-биологический)» г. Челябинска и в качестве рекомендаций для промышленных предприятий.

Положения, выносимые на защиту:

1. Для оценки трофности водоемов следует учитывать видовой состав планктона и его численность, а также физико-химические показатели воды и концентрацию биогенных элементов;

2. В пределах исследованных станций наблюдается изменение оценки суммарного класса трофии при различном характере антропогенного воздействия.

Апробация работы. Материалы диссертации и отчеты о работе были представлены на заседаниях кафедр ботаники и зоологии (2008-2010 гг.), анатомии, физиологии человека и животных (2011 г.) ЧГПУ; на V Международной научно-практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (Ишим, 2010); XLVIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2010); III Международной научно-практической очно-заочной конференции «Адаптации биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2010); Международной научной конференции, посвященной 110-летию А. А. Уранова «Современные проблемы популяци-онной экологии, геоботаники, систематики и флористики» (Кострома, 2011); II Всероссийской конференции «Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге» (Сыктывкар, 2009); Всероссийской научной конференции посвященной, памяти JI. В. Бардунова «Проблемы изучения и сохранения растительного мира Евразии» (Иркутск, 2010); Всероссийской с

международным участием молодежной научной конференции «Биология будущего: традиции и инновации» (Екатеринбург, 2010); II заочной Всероссийской научно-практической конференции «Географическое пространство: сбалансированное развитие природы и общества» (Челябинск, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Текст диссертации составляет 131 страница и включает Введение, 3 главы, Заключение, Выводы, Предложения и Приложения, содержит 12 таблиц и 18 рисунков. Список литературы представлен 157 источниками, в том числе 28 - на иностранных языках.

Личное участие автора в получении научных результатов. Исследование содержит фактический материал собранный лично автором в период с 2007 по 2011 гг. Соискателем разработана идея, определены цель, задачи и программа исследования. Самостоятельно выбраны методы исследования, собран полевой материал, проведена его камеральная и статистическая обработка.

Благодарности. Работа над диссертацией сопровождалась поддержкой глубокоуважаемых коллег, которым автор выражает искреннюю признательность. Особую благодарность хотелось бы выразить, д.б.н., профессору С. Ф. Лихачеву, под чьим пристальным руководством было выполнено настоящее исследование. Искренне и сердечно выражаю благодарность заведующей кафедрой общей экологии Челябинского государственного университета, д.б.н., доценту И. А. Гетманец за всестороннюю поддержку и бесценное консультирование на всем протяжении подготовки работы. Глубоко признателен за помощь в проведении биохимических исследований проб воды заведующей лабораторией водных экосистем и технологий воды учебного научно-исследовательского центра биотехнологий Челябинского государственного университета, к.т.н., доценту Н. И. Ходоровской, а также сотрудникам лаборатории к.б.н., н.с.

С. В. Крайневой и инженеру-лаборанту Л. Н. Молдановой; за консультации по их анализу, к.х.н., доценту кафедры общей экологии А. Р. Сибир-киной. Ценными и полезными были консультации по вопросам физико-географической характеристики объекта исследования, полученные от заведующей кафедрой географии и методики преподавания географии Челябинского государственного педагогического университета, к.г.н., доцента М. В. Паниной. Также признателен за помощь в определении видовой принадлежности цианопрокариот заведующей лабораторией физических и химических методов в экологии Челябинского государственного университета, альгологу М. Л. Шиманской. От всего сердца выражаю искреннюю признательность и вечную благодарность моим родителям, а также родным и близким за поддержку и всестороннюю помощь на всех этапах выполнения работы.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О БИОИНДИКАЦИИ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ 1.1. Источники загрязнения и мониторинг поверхностных вод

Загрязнение природных вод обусловлено в основном причинами техногенного характера. Оно может быть автохтонным и аллохтонным. Под первым понимается естественное загрязнение водоема поступающими в него органическими веществами: продукты жизнедеятельности населяющих его организмов и их остатков.

Второй тип загрязнения является искусственным и связан с поступлением в водоем нетипичных для него веществ (не только органических), сбрасываемых в результате хозяйственной и производственной деятельности человека. Эти сточные воды соответственно разделяют на бытовые и промышленные (Фауна ...,1984).

Наряду с аллохтонным загрязнением, представляющим, по сути, целенаправленное воздействие на среду, имеет место и стихийное засорение, под которым понимают поступление в водотоки и водоемы посторонних предметов - древесины, металлолома, шлака, строительного мусора и т.д. В результате загрязнения и засорения происходит сокращение количества воды в водном объекте, и если оно приобретает устойчивый характер, то приводит к дефициту пресной воды и, в конечном итоге, к истощению водных ресурсов. Водоемы, испытывающие антропогенное воздействие, считаются загрязненными, если состав и состояние их вод видоизменены до такой степени, что непригодны для целей, которым они служили человеку раньше (В. М. Калинин, 2007).

Загрязнителями воды выступают различные производства. Так, огромный вред рекам и водоемам наносят целлюлозно-бумажные фабрики. В сточных водах одного среднего целлюлозно-бумажного комбината содержится такое же количество органических веществ, как и в сточных водах города с

населением 2,5 млн. человек (В. М. Калинин, 2007; Т. В. Попова, Г. В. Сыроватская, А. К. Смирнов, 2007).

Очень опасно нефтяное загрязнение. Содержание в воде нефти в количестве 0,2-0,4 мг/л придает ей запах керосина, который не устраняется даже хлорированием. Специфическими токсичными свойствами обладают сточные воды содовых, сернокислых, азотно-туковых заводов, электрохимических производств, заводов черной металлургии и др. Столь же опасны сточные воды химических, коксохимических, газосланцевых и др. предприятий. Значительное количество загрязняющих веществ сбрасывается в реки и водоемы с коммунально-бытовыми стоками. В последние годы в связи с интенсификацией сельского хозяйства все большее значение приобретает проблема загрязнения природных вод стоками с полей и других угодий. Эти воды содержат соединения азота, фосфора, ядохимикаты, продукты водной эрозии. Огромную опасность для природных вод, а также для здоровья и жизни человека представляют различные радиоактивные отходы.

Таким образом, загрязняющие вещества можно подразделить на минеральные, органические и биологические. К минеральным относят пески, глины, различные золы и шлаки, растворы солей, кислот, щелочей и масел, радиоактивные и другие соединения. Органические - это различные вещества растительного и животного происхождения, а также различные отходы в виде смол, фенолов, красителей, спиртов и т.д. Биологические - микроорганизмы (болезнетворные микробы, вирусы, возбудители инфекций).

Мониторинг поверхностных вод осуществляется подразделениями Росгидромета государственной службы наблюдений (ГСН). Наблюдения за химическим составом природных вод в нашей стране были начаты с 1936 г., а с созданием в 1972 г. общегосударственной службы наблюдений и контроля за загрязнением окружающей среды (ОГСНК) они приобрели характер систематического контроля с использованием физических, химических и гидробиологических показателей (В. М. Калинин, 2007). Эти мероприятия базируются

на принципах: комплексность и систематичность наблюдений, согласованность сроков их проведения с характерными гидрологическими ситуациями, определение показателей состава и свойств воды едиными методами.

Исходя из вышеприведенных принципов, на основе режимных наблюдений осуществляется анализ состояния поверхностных вод, устанавливаются тенденции развития процесса и предоставляются государственным органам и заинтересованным организациям данные о состоянии водного объекта, о возникающих катастрофических загрязнениях.

Данные мероприятия проводятся в пунктах наблюдения, под которыми понимаются территории водных объектов, где производятся комплексные работы по выявлению состава и свойств воды.

Пункты наблюдений организуются в первую очередь на водоемах с большим народно-хозяйственным значением, а также подверженных значительным загрязнениям. На чистых (незагрязненных) участках (водоемах) создаются пункты для фоновых наблюдений.

Организация пунктов наблюдения осуществляется в районах расположения городов, сточные воды которых сбрасываются в водоем; сброса сточных вод крупными промышленными предприятиями; мест нереста и зимовки ценных промысловых рыб; приплотинных участков рек, являющихся важными для рыбного хозяйства; пересечения реками государственной границы; замыкающих створов больших и средних рек. В зависимости от характера сбросов и специфики водного объекта на нем создаются один или несколько створов. В первом случае - при отсутствии организованного сброса сточных вод; на незагрязненных участках водотоков; на предплот