Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

Лабораторные исследования проб грунтов, проведенные авторами, показали наличие в них элементов-загрязнителей, относящихся к I и II классам опасности. Методом рентгенофлуоресцентного анализа выявлены повышенные содержания химических элементов (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni) по отношению к фоновым, за исключением цинка, содержания которого близки к фоновым значениям. Концентрации загрязнителей (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni) не превышают установленные санитарные нормы (ПДК и ОДК) по валовому содержанию. Исключение составляет мышьяк, ПДК которого превышено в 6 раз. Предположительно, это связано с применением мышьяксодержащих удобрений, пестицидов, гербицидов, а также частичным естественным засолением. По суммарному показателю загрязнения грунты относятся к умеренно опасной категории загрязнения. Авторские исследования содержания подвижных форм тяжелых металлов (Ni, Pb, Zn) в пробах почвообразующих грунтов не превышают ПДК (СП 11-102-97) по подвижным формам и имеют значения, близкие к фоновым значениям.

Таблица 2 Всхожесть и энергия прорастания семян редьки масленичной (авторские данные)

Дополнительные требования к системе существующего экологического мониторинга. В соответствие с СП 47.13330.2016 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» в состав инженерно-экологических изысканий входит изучение растительности и животного мира. Угрозу состоянию растительности при строительстве и эксплуатации ПХГ в солевых пластах представляют собой разливы высокоминерализованных вод на почвенный покров, который будет приводить к техногенному засолению среды произрастания. Известно, что в ходе обустройства Волгоградского ПХГ возможны утечки высокоминерализованного рассола как при размыве солей, так и при закачке рассола в недра посредством нагнетательных скважин. Уже сейчас на основе анализов водных вытяжек доказано засоление грунтов. Например, в точках опробования вблизи нагнетательной скважины отмечено сильное засоление хлоридно-натриевого типа. Экспериментально установлено, что на поверхности засоленность выше (массовая доля плотного остатка 2,430±0,122 % при рН 8,05), чем на глубине 15-20 см (массовая доля плотного остатка 1,663±0,083 % при рН 8,41). Это еще раз

91

подтверждает техногенную причину засоленности почв в данной точке опробования. Почвы характеризуются повышенным содержанием сульфат аниона (от 58,8 до 1281 мг/кг, что составляет 8 ПДК) и хлорид-иона, что может свидетельствовать об их хлоридно-сульфатном засолении. Экологические последствия засоления связаны со снижением степени прорастания семян, снижением биомассы растений и нарушением макроэнергетического обмена [2].

Для определения экологических последствий техногенного засоления почв высокоминерализованным рассолом на территории Волгоградского ПХГ был проведен эксперимент по методике определения токсичности почв методом водной вытяжки. Метод основан на изучении характеристик прорастания семян (всхожести и энергии прорастания), помещенных в чашки Петри с фильтровальной бумагой, увлажненной водной вытяжкой из изучаемой почвы. В качестве тест-объекта была взята быстрорастущая редька масличная (Brassica rapa CrGC syn. Rbr), которая рекомендуется нормативами для сокращения времени тестирования (ГОСТ Р ИСО 22030-2009). В ходе эксперимента было зафиксировано практически полное прорастание семян во всех пробах (табл. 2), за исключением той (проба №4), что была отобрана в зоне разлива рассола в результат утечек из нагнетательной скважины. В образце №4 произошло полное угнетение семян и ни одно из них не проросло. Энергия прорастания и всхожесть для данной пробы равны нулю, в то время как в остальных пробах уже на второй день процент проросших семян составил 85-90 %. Естественно предположить, что в условиях техногенного засоления угнетение семян коснется не только тект-объекта (редьки маслиничной), но и другой естественной растительности, например, повсеместно распространенной на Россошинской площади полыни полевой.

Выводы. В связи с требованиями нового СП 47.13 330.2016 существующая система локального экологического мониторинга нуждается в совершенствовании, она должна включать опробование не только абиотической части экосистем (атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, донных отложений, почв), но и биотической, например, полыни полевой (лат. Artemísiacampéstris), повсеместно распространенной на Россошинской площади Волгоградского ПХГ.

Литература

1.Бутковский Ю.М., Грицаенко В.Г., Журавлева Т.Ю. Инженерно-геологические условия создания Волгоградского ПХГ // Газовая промышленность, 1999. - №11. - С. 56-57.

2.Джалалихонарманд С. Ионнообменная способность клеточных стенок из разных органов растений в условиях засоления (на примере представителей сем.Fabaceae): автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.12. - М.: Моск.гос.ун-т им. М.В. Ломоносова, биол. фак., 2007. -

24 с.

1ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»

2ООО «Газпром геотехнологии», г. Москва

М.А. Kharkina1, E.I. Ayupova2

THE SUBSTANTIATION OF ADDITIONAL REQUIREMENTS TO THE EXISTING ENVIRONMENTAL MONITORING SYSTEM ON ROSSOSHINSKAYA ARLA OF VOLGOGRAD UNDERGROUND GAS STORAGE

In accordance with the requirements of SP 47.1330.2016, proposals for the improvement of the environmental monitoring system of the Volgograd UGS are proposed, which assume an assessment of the state of not only the abiotic components of ecosystems (soils, rocks, underground and surface waters, bottom sediments, atmospheric air) but also biotic (vegetation)

Key words: industrial salinization; soil; vegetation; seeds

1Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Moscow State University name M.V. Lomonosova»

2 LLC «Gazprom of Geotechnology», Moscow

92

УДК 574.633

А.В. Мельникова1, А.Р. Ильясова2

МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОД ВЕРХОВИЙ КУЙБЫШЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЗООБЕНТОСА

Мониторинг качества воды за период проведения исследований (2000-2014 гг.) на глубоководных участках в Верхних плесах Куйбышевского водохранилища показал, что водоем соответствовал 3 и 4 классу, а по степени загрязненности характеризовало его как «умеренно загрязненный» и «загрязненный». Межгодовой и сезонный анализ изменений состояния водоема выявил, что водохранилище во все рассматриваемые годы и сезоны соответствовало мезосапробным зонам загрязнения, и качество воды оценивалось как переходящее от «загрязненных» к «умеренно загрязненным»

Ключевые слова: качество вод, мониторинг, зообентос, биоиндикация, Куйбышевское водохранилище

Куйбышевское водохранилище является одним их крупнейших водоемов среди волжских водохранилищ, а также в Европе в целом. Протяженность его акватории по судовому ходу составляет 510 км, а нормальный подпорный уровень водохранилища соответствует 53 м [1].

Водохранилища представляют собой сложные объекты, которые подвергаются влиянию как природных, так и антропогенных факторов. Одним из таких факторов является колебание уровня воды, снижение которого приводит к значительным изменениям морфологических, гидрологических, биолого-продукционных и других параметров водохранилища, что в свою очередь приводит к снижению полезного объема водохранилища и разбавляющей способности воды, в результате чего ухудшается санитарно-экологическое состояние водоема, концентрация загрязняющих веществ возрастает. В результате это приводит к угнетению биоценозов, что в свою очередь способствует снижению способности к самор е- гуляции и самоочищению водоема [2, 3].

Донные беспозвоночные являются хорошим объектов для биологического мониторинга качества вод. В первую очередь это связано с длительным жизненным циклом зообентоса, которая может показать изменения, которые происходили в водоеме в течение длительного периода времени. Также зообентос является хорошим индикатором загрязнения биогенными и токсическими веществами, закисления и эвтрофирования водоема. В основном методы оценки основаны на структурных характеристиках сообществ донных беспозвоночных или на их индикаторных значениях [4-8].

Для проведения мониторинговых исследований были взяты количественные пробы зообентоса, отобранные в период с 2000 по 2014 гг. Отбор и камеральную обработку проб осуществляли в соответствии с общепринятыми в гидробиологии методами [9-11]. Для оценки качества вод в работе были использованы: хирономидный индекс Балушкиной (К) и индекс сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека (S) [12-13]. При расчете индекса сапробности нами были использованы не только индикаторные значения сапробности для аборигенных видов [14], но и также значения, ранее рассчитанные, для 18 чужеродных видов зообентоса [15-17]. Для анализа были использованы средние арифметические значения рассматриваемых индексов и их стандартные ошибки. Для оценки достоверности различий между годами и сезонами использовали дисперсионный анализ способом ANOVA (Tukey’s HSD тест).

В ходе проведения исследований в верхних плесах Куйбышевского водохранилища в период с 2000 по 2014 гг. было выявлено 182 таксона донных беспозвоночных [16]. Наибольший вклад в таксономическое разнообразие вноси насекомые (76 таксонов), за счет представителей отряда двукрылых насекомых (63). Так же значительный вклад в разнообразие донной фауны вносили моллюски (51), представленные классами Gastropoda (17) и Bivalvia (34), и олигохеты (26). Наиболее часто в пробах встречались моллюски Dreissena polymorpha (Pallas, 1771) и Litoglyphus naticoides (C. Pfeiffer, 1828).

За период исследования средние значения численности и биомассы зообентоса составили 2500±298 экз./м2 и 697,3±128,4 г/м2 соответственно. Основу суммарных показателей численности и, особенно в биомассы, хормировали моллюски, в основном за счет D.

93

polymorpha и D. bugensis (Andrusov, 1897) и L. naticoides [16-18].

Анализ выявленных видов показал, что из всех донных беспозвоночных только 88 имели сапробную валентность [14-15]. Максимальное число видов соответствовали бета- альфа-мезосапробным (44 %) и бета-мезосапробным (31 %) видам. Таким образом, индекс сапробности S для верховий водохранилища за период с 2000 г. по весну 2014 г. с учетом индикаторных аборигенных и инвазионных видов зообентоса составил 2,53±0,02, а его минимальные и максимальные значения равнялись 1,88 и 3,73 соответственно. Согласно индексу S, качество воды оценивалось как переходное между бета- и альфа-мезосапробными зонами. Значения хирономидного индекса Балушкиной (К) за период исследования составили 7,04±0,17 и находились в пределах 0,14–11,5. Таким образом, по полученным значениям индекса степень загрязненности исследуемого участка акватории водохранилища колебалась от «чистых» и до «грязных», а по данным средних значений соответствовала «загрязненными».

Межгодовой анализ изменения средних значений индексов S и К выявил некоторую синхронность варьирования по годам (рис. 1). Минимальные средние величины индекса сапробности (S) наблюдались в 2006 г., а максимальные значения - в 2007 г. (p<0,04). В результате в 2002, 2006, 2008 и 2014 гг. качество воды в водохранилище по этому показателю соответствовало бета-мезосапробной зоне загрязнения и «умеренно загрязненным» водам, а в остальные годы - альфа-мезосапробной зоне и «загрязненным» водам.

Рис. 1. Средние годовые величины (M±m) индексов сапробности (S)

и Е.В. Балушкиной (К) по зообентосу в верховьях Куйбышевского водохранилища за период 2000-2014 гг.

Наибольшие средние значения индекса К были выявлены в 2000 и 2007 гг., а минимальные - в 2014 г. В результате воды в 2008 и 2014 гг. характеризовались как «умеренно загрязненные», а в остальные годы - «загрязненные». Однако достоверных различий значений индекса по годам не было выявлено.

Таким образом, в целом после годы исследования наблюдалось снижение средних значений обоих индексов, что в свою очередь указывает на улучшение состоянию исследуемого участка Куйбышевского водохранилища.

Анализ сезонной динамики выявил также варьирование величин индексов (рис. 2). Во все периоды водоем соответствовал мезосапробной зоне загрязнения. Максимальные величины индекса сапробности (S) были выявлены летом, в результате степень загрязненности вод в этот период, а также осенью и зимой в водохранилище соответствовала «загрязненным» - 4 класс качества воды. Минимальные значения этого индекса были отмечены весной, и они были достоверно меньше, чем летом и осенью (p<0,03). Таким образом, в весенний период в верховьях Куйбышевского водохранилища наблюдалось лучшее качество воды и соответствовало III классу - «умеренно загрязненные» воды.

94

Рис. 2. Сезонная динамика индексов сапробности (S) и Е.В. Балушкиной (К)

по зообентосу в верховьях Куйбышевского водохранилища за период 2000-2014 гг.

По показателям индекса К было выявлено снижение качества воды на исследуемом участке водохранилища с весны по осень, однако достоверных отличий значений индекса по сезонам не было выявлено (p>0,05).

Таким образом, качество воды верховий Куйбышевского водохранилища по индексу сапробности (S), который был рассчитан с использованием аборигенных и инвазионных видов зообентоса, и хирономидному индексу Е.В. Балушкиной (К) соответствовало 3 и 4 классам («умеренно загрязненные» и «загрязненные» воды). Полученные результаты по оценки качества воды по зообентосу вполне согласуется с оценками по гидрохимическим показателям и другими источниками [2, 19-21].

Одним из факторов, которое оказывает влияние на межгодовые и сезонные изменения значений индексов используемых для оценки качества воды по зообентосу, является колебание уровня воды. Другой причиной колебания значений индексов, является доминирование в зообентосе двух видов дрейссен и L. naticoides, которые характеризовались наибольшей частотой встречаемости в пробах и максимальным вкладом в количественные показатели зообентоса. Сезонные изменения качества воды могут быть связаны с тем, что в течение года в водохранилище наблюдаются изменения не только уровня воды, но и гидрохимических, температурных и других показателей. Также существенное влияние на оценку качества вод могут оказывать биологические особенности организмов, в результате чего в разные сезоны наблюдается присутствие или отсутствие тех или иных групп зообентоса (например, насекомых). Следовательно, по полученным данным рассматриваемых в работе индексов в весенний период водоем характеризовался лучшими показателями качества воды, а в зимний период – худшими значениями.

Литература

1.Куйбышевское водохранилище (научно-информационный справочник) [Текст] / Отв. ред. Г.С. Розенберг, Л.А. Выхристюк. - Тольятти: ИЭВБ РАН, 2008. - 123 с.

2.Степанова, Н.Ю. Экология Куйбышевского водохранилища: донные отложения, бентос, бентосоядные рыбы [Текст] / Н.Ю. Степанова, В.З. Латыпова, В.А. Яковлев. - Казань: Изд-во АН РТ, 2004. - 228 с.

3.Халиуллина, Л.Ю. Сезонная и межгодовая динамика фитопланктона в связи с уровенным режимом Куйбышевского водохранилища [Текст] / Л.Ю. Халиуллина, В.А. Яковлев, И.И. Халиуллин // Водные ресурсы. - 2009. - Т.36, № 4. - С. 481-487.

4.Макрушин, А.В. Биоиндикация загрязнений внутренних водоемов // Биологические методы оценки природной среды [Текст] / Под. ред. Н.Н. Смирнова. - М.: Наука, 1987. - С.

123-137.

5.Балушкина, Е.В. Функциональное значение личинок хирономид [Текст] / Е.В. Балушкина. - Тр. Зоол. ин-та АН СССР. - Л.: Наука, 1987. - Т. 142. - 179 с.

6.Безматерных, Д.М. Зообентос как индикатор экологического состояния водных экосистем Западной Сибири: аналит. обзор. Сер. Экология. [Текст] / Д.М. Безматерных. - Новосибирск: СО РАН, 2007. - Вып. 8. - 87 с.

95