Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изученность экологического состояния водных объектов на территории Воронежской области 11
1.1 Современные подходы к определению термина экологическое состояние водного объекта 11
1.2 Краткая история изучения экологического состояния водных объектов 13
1.3. Проблемы в исследовании экологического состояния водных объектов 21
Глава 2. Физико-географическая характеристика территории исследования 24
2.1 Географическое положение и климат 24
2.2 Геолого-геоморфологические особенности 26
2.3 Гидрография и гидрология 27
2.4 Растительный и животный мир 30
2.5 Почвы 35
Глава 3. Объекты и методы исследования 36
3.1 Объекты исследования 36
3.2 Методы исследования 43
Глава 4. Региональные особенности гидрохимического состава природных вод средних и малых рек бассейна Среднего Дона 48
4.1 Гидрохимические особенности поверхностных вод рек Среднерусской возвышенности 48
4.2 Гидрохимические особенности поверхностных вод рек Окско–Донской низменной равнины 73
4.3 Гидрохимические особенности поверхностных вод рек Калачской возвышенности 91
Глава 5. Современное экологическое состояние поверхностных вод средних и малых рек на территории Воронежской области 101
5.1 Источники антропогенной нагрузки на реки и их водосборные бассейны 101
5.2 Анализ антропогенного воздействия и экологического состояния поверхностных вод средних и малых рек Воронежской области 108
5.2.1 Экологическое состояние поверхностных вод рек-правобережных притоков Дона на Среднерусской возвышенности 115
5.2.2 Экологическое состояние поверхностных вод рек-левобережных притоков Дона на Окско-Донской низменной равнины 136
5.2.3 Экологическое состояние поверхностных вод рек Калачской возвышенности 161
5.3 Комплексный анализ качества воды рек по удельному комбинаторному индексу загрязненности воды (УКИЗВ) 174
5.4 Анализ состояния донных отложений средних и малых рек на территории Воронежской области 189
5.5 Биотестирование поверхностных вод средних и малых рек Воронежской области 198
Заключение 207
Список литературы 210
Приложения 238
- Краткая история изучения экологического состояния водных объектов
- Гидрохимические особенности поверхностных вод рек Окско–Донской низменной равнины
- Экологическое состояние поверхностных вод рек-левобережных притоков Дона на Окско-Донской низменной равнины
- Биотестирование поверхностных вод средних и малых рек Воронежской области
Краткая история изучения экологического состояния водных объектов
К настоящему времени существенно расширились научные знания о механизмах формирования качества природных вод, об их влиянии на живые организмы. Со временем возникло понимание, о существовании тесных связей между компонентами не только водных объектов, но и в биосфере в целом. Появляются новые подходы и методики оценки состояния водных объектов, которые включают всевозможные факторы и коэффициенты, учитывающие всевозможные объекты (Караушев А.В. 1987; Филенко О.Ф. 1989, Курдов А.Г., 1995, 1998; Жмур Н.С. 1997, 2013; Дмитриев В.В. 1997, 2000; Кумани М.В. 1999, 2013, 2018; Куролап С.А., 2002; Закруткин В.Е. с соавт., 2004; Шабанов В.В., Маркин В.Н. 2007, 2008; Никаноров А.М, 2005; Прожорина с соавт. 2010;Никаноров А.М., Михно В.Б., Кондакова М.Ю., 2013; Трушина В.А. 2014; Abel P.D. 1996, Adriaanse М. et al.,1995, Muthukrisnan et al., 2007; Lewis et al., 2007; THM. Van Emmerik et al., 2014; Masnavi et al., 2016; Fausch et al., 2010 и др.). Большое количество выдающихся ученых задействованных в вопросах экологического благополучия водных объектов, трансформации химических веществ в природных водах, в оценке влияния химических компонентов на водные экосистемы, анализа природных вод по химическим показателям, позволили расширить научные представления о механизмах, влияющих на экологическое состояние водных объектов.
Как указывалось выше, ученые по-разному трактуют термин экологическое состояние. В работах некоторых авторов рассматривается комплексное изучение компонентов аквальных комплексов или речных бассейнов, (Израэль Ю.А., 1979; Корытный Л.М., 2001; Сидоренко А.В., 2003; Двинских С.А., Зуева Т.В., Тереханова Т.А., 2013; Михно В.Б. с соавт., 2015; Михно В.Б., Жигулина Е.В., 2014; Бунина Н.П., Шабанов В.В., 2007; Гумилевская А.И., 2008; Двинских С.А., Ларченко О.В., 2014; Кочуров Б.И., 1999, Михно В.Б., Добров А.И., 2000; Давыдова Н.С., 2015; Дмитриева В.А., Давыдова Н.С., 2016).
Также комплексное перечисление состояния компонентов аквальных комплексов приводится в работах федеральных органов исполнительной власти разных уровней (Департамент природных ресурсов и экологии Воронежской области 1996-2019, Федеральная служба Росприроднадзор по Воронежской области 1998-2018 и др.). В данных работах приведены статистические данные без анализа причин и взаимосвязей.
В работе Коронкевич Н.И., Зайцевой И.С., Китаевой Л.М., (1995) основной упор сделан на определение и категорийность гидроэкологических ситуаций. По их мнению, одним из ключевых индикаторов категорийности, является экологическое состояние вод. Авторы выделяют пять градаций качества вод по экологической напряженности в зависимости от санитарной обстановки и изменчивости экосистем. Категории выделяются на основе значений класса качества воды, индекса загрязненности воды и гидробиологических показателей. Большое внимание уделяется учету антропогенной нагрузки и объему водных ресурсов, как основных критериев определяющих состояние водных объектов.
В других исследованиях рассматривается не весь природный ландшафт бассейна водного объекта, а тот или иной его элемент, что наталкивает на односторонность рассмотрения проблемы экологического состояния. Так, в работе Скрипко В.В., Платоновой С.Г., (2014) при рассмотрении эколого геоморфологического состояния территории основное внимание уделяется рельефу речных бассейнов. Оценка эколого-геоморфологического состояния разделена на три этапа и учитывает способность бассейнов к выносу (накоплению) вещества, а, следовательно, и к самоочищению при выносе или ассимиляции при накоплении вещества; оценку антропогенной нагрузки на территорию и в третьем этапе - интегральный расчет эколого геоморфологического состояния исследуемых речных бассейнов.
Исследование водных объектов со стороны биоразнообразия экосистем и количества пищевых цепей в них проводил Лесников Л.А. 1970; Макрушин А.В. 1974; Жмур Н.С. 1999; Куценко С.А. 2002; Животова Е.В. 2002; Котелевцев С.В., Маторин Д.Н., Садчиков А.П. 2012. При этом в исследованиях делался упор на экологическое значение таких гидрологических показателей как глубина, температура воды, скорость течения и др. Изучение данных характеристик, оказывающих влияние на развитие планктонных сообществ, которые являются первичным звеном в пищевых цепях водной экосистемы, позволит определить экологическую устойчивость и предпосылки к преобразованию водных объектов при неблагоприятных условиях.
Оценку экологического состояния водоемов с помощью биотестирования и анализа биотических факторов проводили Лесников Л.А. 1970; Жмур Н.С. 1999, Дмитриев В.В., 2000; Степанова Н.Ю. с соавт., 2004; Zwart D., Sloff W., Notenboom J., 1995; Abel P.D.,1996; I. R. Falconer, 2005. В работах исследуются влияние абиотической среды на живые организмы и их сообщества. Также проводится анализ функционирования экосистем природного объекта в естественных и измененных условиях.
Алексеевский Н.И., Заславская М.Б., Гончаров А.В. (2016) в своей работе «методические подходы к изучению и параметризации качества воды» рассматривали проблемы формирования и изменения качества поверхностных вод с точки зрения неблагоприятного влияния их химического состава на возможность и эффективность водопользования, здоровье населения и экологическое благополучие водных биоценозов.
Сторонники комплексного подхода к определению экологического состояния водных объектов большое внимание уделяют разработке экосистемных нормативов качества окружающей среды (Могилюк С.В., 2004), отражающих степень устойчивости отдельных зон и формирующихся как обобщение частных показателей на бальной основе. В работе «геологические аспекты управления водопользованием в бассейне трансграничных рек» предлагается выделять в качестве критериев оценки не только устойчивость отдельных элементов эколого-экономической системы или геосистем в целом, но также степень антропогенного воздействия и степень антропогенного изменения элементов системы.
Некоторые ученые (Бунина Н.П., Шабанов В.В. 2007; Двинских С.А. 2014) выделяют в оценке экологического состояния водных объектов компонентный комплексный и экосистемный подход. Экосистемный подход, по мнению авторов наиболее информативен, так как позволяет учитывать различные параметры водосбора объекта, в том числе интенсивность антропогенной нагрузки, а весь водосбор рассматривается как совокупность отдельных ландшафтов. В работе приводятся примеры расчетного мониторинга состояния водных объектов и определению очагов экологической напряженности на водосборах, которые позволят снизить полевые исследования с отбором проб и выделить зоны с различной антропогенной напряженностью. В ходе анализа различных научных работ посвященных рассмотрению экологического состояния водных объектов выявлено, что под экологическим состоянием водоема употребляется «качество воды» и «гидрохимический состав воды» (Дмитриев В.В. 1994; Коронкевич Н.И., Зайцева И.С., Китаев Л.М., 1995; Кочуров Б.И., 1999; Никаноров А.М., Носаль А.П., 2004; Девяткова Т.П., Князева Е.В., 2007; Бунина Н.П., Шабанов В.В., 2007; Никаноров А.М.,Трофимчук М.М., Сухоруков Б.Л., 2012; Девяткова Т.П., Лозовик П.А., 2013; Мякишева Н.В., Жумангалиева З.М., 2013; Двинских С.А., Ларченко О.В., 2014; Пряжинская В.Г., 2014; Болонина Г.В., с соавт., 2014; Бузанов М.М. с соавт. 2016; Boyd C.E., 1982; Adriaanse М., Niedrlander H.A.G., Stortelder P.B.M., 1995.; E. Glennie, C. Littlejohn, A. Gendebien, 2002; J. Chenoweth, M. Hadjikakou, and C. Zoumides, 2014; T. K. Lissner, C. A. Sullivan, D. E. Reusser, J. P. Krop, 2014 и др). В большей мере это связано с тем, что гидрохимический состав воды, как среда обитания живых организмов, является одним из наиболее важных условий экологического благополучия популяций. Для природной воды водных объектов установлены нормативы качества и предельно допустимые концентрации, определенные с помощью лабораторных испытаний. Данные нормативы и предельно допустимые концентрации позволяют также нормировать антропогенную нагрузку при хозяйственной деятельности, рассчитывать разбавление и ассимилирующую способность водных объектов. Также оценка экологического состояния водного объекта с помощью сравнения гидрохимического состава с предельно допустимыми концентрациями применяется исполнительными органами государственной власти при государственном мониторинге водных объектов, а также при исчислении платы за негативное воздействие на окружающую среду и расчета ущерба причинённым предприятием при хозяйственной деятельности. Ученое сообщество с помощью гидрохимического анализа воды водных объектов может анализировать и прогнозировать изменения, происходящие в водном объекте. Но для этого нужен исчерпывающий перечень гидрохимических показателей, которые объективно могут служить показателями антропогенного воздействия.
Гидрохимические особенности поверхностных вод рек Окско–Донской низменной равнины
На Окско-Донской низменной равнине располагаются те районы Воронежской области, которые находятся к востоку от долин рек Дона и Воронежа. Ее ровные водоразделы лежат на высоте 105-160 м над уровнем моря (таблица 1).
На протяжении длительного геологического времени Окско-Донская низменная равнина являлась областью тектонического опускания и аккумуляции мощной толщи рыхлых песчано-глинистых пород мезокайнозойского возраста. Донской выступ днепровского ледника не оказал влияния на равнинность территории и не оставил больших следов в рельефе. Суглинистая морена, залегающая под лессовидными покровными суглинками, сохранилась на водоразделах, а в долинах рек-размыта. Мощность морены 10-12 м. Имеют место древнеаллювиальные пески, встречающиеся по надпойменным террасам рек, а иногда водноледниковые пески и супеси – местами и по водоразделам. Ниже следует ергенинская толща песчано-глинистых отложений (верхний неоген и начало четвертичного периода). Более древние отложения представлены песчано-глинистой толщей нижнего мела и юры; на юге равнины при ее переходе в Калачскую возвышенность, известен верхний мел. Из палеозойских отложений на глубине имеет место карбон на севере и верхний девон почти везде.
Климат равнины по сравнению с соседней Среднерусской возвышенностью более континентален. Средняя годовая величина осадков на северо-западе составляет 550 мм, на юго-востоке -350 мм.
Ровная поверхность водоразделов способствует снижению поверхностного стока. Многочисленные западины, представляющие весной небольшие и неглубокие «озерки» регулируют поверхностный сток. Годовой сток составляет 2,0-3,5 л/с с 1км2 (на Среднерусской возвышенности он равен 3,0-4,5 л/с). На значительной территории равнины эрозионные процессы совсем не развиты, смыв почв тоже отсутствует. Овраги и балки встречаются редко и всегда приурочены к речным склонам. Почвенный покров представлен черноземами типичными и выщелоченными (типичная и южная лесостепь); на недренированных междуречиях сформировались лугово-черноземные почвы с пятнами черноземно-луговых, частично засоленных и солонцеватых, а также солодей по западинам. Водоразделы распаханы на 70-80 % заняты агроценозами.
Сосновые леса приурочены к песчаным террасам рек (Усманский и Хреновской боры), где основной фон почвенного покрова составляет дерново-лесные почвы легкого гранулометрического состава.
Широколиственные леса с серыми лесными почвами суглинистого состава сохранились частично на повышенных и хорошо дренированных краевых частях водоразделов (Савальский и Теллермановские леса, Воронежская и Аннинская нагорные дубравы и др.)[147].
Гидрография Окско-донской низменной равнины в нашем исследовании представлена реками, протекающими по территории Воронежского гидрологического района – Воронеж, Хворостань, Икорец, Усмань и Хава. А также реками Битюг, Елань, Карачан, Савала, Чигла, Токай и Курлак, входящими в Битюго-Хоперский гидрологический район. Большинство из них имеет спокойное течение, их долины зрелые, ассиметричные, широкие, неглубоко врезаны в рыхлые отложения (от 25 до 50 м).
Левобережные притоки Дона - притоки первого порядка реки: Воронеж, Хворостань, Икорец, Битюг, Хопер; притоки притоков или притоки второго порядка реки Дон: Усмань, Хава, Чигла, Токай, Курлак, Савала Карачан и др., дренируют Окско-Донскую низменную равнину в центре и на востоке области [9, 12, 80]. Бассейны указанных левобережных притоков реки Дон входят в два гидрологических района Воронежской области: реки Воронеж, Хворостань, Икорец, Усмань, Хава входят – в Воронежский гидрологический район, реки Битюг, Чигла, Курлак, Савала, Карачан, Токай – в Битюго-Хоперский гидрологический район [117].
Основные гидрографические характеристики рек представлены в таблице 1.
Река Воронеж – самый северный левый проток Дона на территории Воронежской области. Река длиной 342 километра берет свое начало в Тамбовской области. На данную реку оказывается самое высокое антропогенное воздействие в Воронежской и в Липецкой области, так как на ее берегах находятся два крупных областных центра – город Липецк и город– миллионник Воронеж. Также на реке построено несколько водохранилищ, что существенно изменило ее гидрологический режим. Самое крупное из водохранилищ – Воронежское. Для оценки гидрохимического состава реки Воронеж на территории Воронежскй области были выбраны три створа: самый верхний по течению находится у села Нелжа (граница с Липецкой областью); средний – мост дороги М–4 ДОН, выше города Воронеж; нижний – устье реки.
Река Воронеж имеет наименьшую минерализацию из всех левобережных притоков Дона на территории Воронежской области. На границе с Липецкой областью средние значения такого показателя, как сухой остаток (минерализация) с 2013 по 2017 год составили 411 мг/дм3. Низкая минерализация связана с геологическими породами, по которым протекает река.
Река на Севере Воронежской области дренирует породы четвертичного периода, в основном флювиогляциональные крупно- и мелкозернистые пески. Взвешенные вещества были на уровне 5,9 мг/дм3.
Невысокие концентрации минеральных веществ обусловили рН на уровне 7,6 единиц. Так у створа с Липецкой областью концентрации солей кальция и магния составили 58,3 мг/дм3 и 19,6 мг/дм3 соответственно.
Калий и натрий были на низком уровне 4,03 мг/дм3 16,2 мг/дм3 соответственно.
Средние значения гидрокарбонат–, хлорид– и сульфат–анионов за весь период наблюдения составили 226 мг/дм3, 25,8 мг/дм3 и 45,8 мг/дм3 соответственно. Самые высокие их значения установлены в устьевой зоне: 266, 30 и 57 мг/дм3 соответственно.
Жесткость воды одна из самых низких из исследуемых рек – 5,5 0Ж.
Ближе к устью реки и усиливающимся антропогенным воздействием, связанным с приближением к селитебным территориям областного центра города Воронеж, минерализация и другие значения гидрохимических показателей поверхностных вод реки Воронеж увеличиваются.
Так у створа выше города Воронеж, у автомобильного моста трассы М– 4 ДОН водородный показатель был на уровне 7,6 единиц рН.
Концентрация переносимых течением взвешенных веществ на исследуемом участке составила 6,5-12,9 мг/дм3.
Сухой остаток за период наблюдения составил 428 мг/дм3.
Растворимые соли кальция и магния также увеличились до 62,8 мг/дм3 и 23,9 мг/дм3 соответственно. Катионы калия и натрия традиционно находятся на низком уровне и равняются 4,14 мг/дм3 и 17,4 мг/дм3 соответственно.
Жесткость воды невысока – 5,8 0Ж.
При анализе воды у устья реки Воронеж отмечено повышение всех гидрохимических показателей (таблица 9).
Водородный показатель повысился до 7,8 единиц рН.
Увеличение взвешенных веществ в воде до уровня 12,9 мг/дм3 является следствием антропогенного загрязнения и бурного летнего развития сине-зеленых водорослей (рисунок 6).
Экологическое состояние поверхностных вод рек-левобережных притоков Дона на Окско-Донской низменной равнины
Экологическое состояние рек Окско-Донской низменной равнины, как и рек Среднерусской возвышенности на территории Воронежской области значительно отличается в зависимости от антропогенного воздействия и способности реки ассимилировать загрязнения.
Как и в реках Среднерусской возвышенности, которые находятся в непосредственной близости от города Воронеж, водные объекты Окско-Донской низменной равнины находящиеся в черте административного центра или в непосредственной близости подверглись наибольшему антропогенному изменению. Эти водные объекты приурочены так же и к Воронежскому гидрологическому району имеющим свои гидрохимические особенности.
Так экологическое состояние реки Воронеж, четвертого по площади водосбора и восьмого по длине притока реки Дон, в своем нижнем течении остается неудовлетворительным.
Если от от границы с Липецкой областью до автомобильного моста трассы М-4 ДОН, река не имеет крупных промышленных предприятий осуществляющих сброс в реку. Последним из таких предприятий был Рамонский сахарный завод, закончивший свое существование в начале двухтысячных годов.
Населенных пунктов на берегу мало. Самый крупный это поселок Рамонь с населением более 8000 человек. Сточные воды с поселка отводятся на поля фильтрации. Которые расположены далеко от поймы реки, тем самым оказывая минимальное воздействие на экосистему реки.
Отсутствие поступления организованного сброса сточных вод на участке реки от с. Нелжа до Рамони и значительная залесенность водосбора (левый берег реки от села Ступино до автомобильного моста М-4 ДОН большей частью находится в буферной зоне Воронежского Биосферного заповедника) позволило сохранить хорошее качество воды и отсутствие экологических проблем на исследуемом участке за весь период наблюдений.
Такие показатели как БПК5 и медь были ожидаемо выше предельно допустимых концентраций и за период наблюдения и составили 2,32 мгО2/дм3 (1,1 ПДК) и 0,0016 мг/дм3 на границе с Липецкой областью. Ниже по течению, у моста трассы М-4 ДОН значение БПК5 (2,46 мгО2/дм3) и меди (0,0019 мг/дм3) незначительно возрастает. Это может быть связано с введением выше по течению сооружений биологической очистки поселка Чертовицы в 2016-2017 году, которые начали осуществлять сброс сточных вод в реку Воронеж.
Превышение ПДК фосфатов в реке Воронеж отмечено повсеместно (рисунок 18). Это связано с увеличившейся антропогенной нагрузкой на ее берега в последние десятилетия, что привело к эвтрофикации водоема. Данное утверждение согласуется с позицией Департамента природных ресурсов и экологии Воронежской области, которое в 2018 году провело изыскания по обследованию русла реки на территории Воронежской области.
Ниже моста трассы М-4 ДОН, река испытывает высокую антропогенную нагрузку. Это связано с тем, что одноименный город-миллионник с пригородом, где сосредоточилась почти половина населения Воронежской области, полностью преобразовал водосбор реки в нижнем течении, а недостаточно очищенные сбросы с предприятий загрязняют водную экосистему и ставят под угрозу не только ее состояние, но и здоровье населения города Воронеж [213, 224,].
Город Воронеж расположился на левом и правом берегу реки. Если централизованная система водоотведения от предприятий и жителей города правого берега отводится в реку Дон ООО «РВК-Воронеж», то стоки с предприятий и жителей левого берега поступают на очистные сооружения ООО «ЛОС» и далее сбрасываются в Воронежское водохранилище.
Предпосылкой к созданию Воронежского водохранилища в начале 70-х годов прошлого столетия являлся постоянный дефицит питьевой и технологической воды. Его длина с севера на юг составляет 35 км, площадь – 70 км2 , средняя ширина – 2км, средняя глубина – 2,9м, общий объем – 204 млн.м3. Это был первый искусственный водоем такого размера в России и ЦЧР, полностью расположенный в черте города. По своим параметрам водохранилище относится к проточному типу. Оно имеет сезонное регулирование речного стока и каждый год весной вода полностью обновляется. Основной водообмен происходит только по динамической оси водохранилища, совпадающей с руслом р. Воронеж. Низкая скорость течения, а следовательно и водообмен наблюдается на отрезке между Чернавским мостом и мостом ВОГРЭС, и достигает летом 0,4 см/с, т.е. это практически стоячая вода[1,55].
Большая часть сточных вод, поступающая по организованным выпускам от предприятий в Воронежское водохранилище, относится к категории ливневых. Это предприятия АО «ВЗПП-С», ПАО «ВАСО», АО НПО «Электроприбор», ООО «Сименс Трансформаторы». Основными загрязняющими компонентами данных сточных вод являются взвешенные вещества, нефтепродукты, тяжелые металлы, которые поступают с территории предприятий.
Другая категория сточных вод - производственные. К ним относятся выпуски предприятий ПАО «ТЭЦ-1», АО «Воронежсинтезкаучук», ЗАО «ВШЗ». Данная категория сточных вод имеет специфические загрязнители в своем составе, которые образуются в производственном процессе. Какие именно будут образовываться вещества в сточных водах предсказать и отследить тяжело – этим и опасны производственные сточные воды.
И последняя, одна из наиболее опасных категорий, которые оказывают высокую антропогенную нагрузку на водные экосистемы и экологическую ситуацию в регионе это хозяйственно-бытовые сточные воды. Это связано с большим объемом образующихся сточных вод с высокой концентрацией органических веществ, которые при неудовлетворительной работе очистных сооружений поступают в поверхностные воды. В городском округе город Воронеж предприятиями осуществляющими обезвреживание хозяйственно-бытовых сточных вод являются ООО «РВК-Воронеж» и ООО «ЛОС».
Левобережные очистные сооружения (ЛОС) относятся к объектам, оказывающим наибольшее негативное влияние на экологию города Воронеж. Неудовлетворительная их работа приводит к ежегодному появлению фекальных запахов, служащих причиной жалоб жителей мегаполиса. Систематические сбросы сточных вод в Воронежское водохранилище приводят к деградации водной экосистемы. Концентрации органических веществ в десятки раз превышают предельно допустимые уровни [213].
Пятно загрязнения Воронежского водохранилища от неудовлетворительной работы левобережных очистных сооружений видно на спутниковых снимках (рисунок 19).
Биотестирование поверхностных вод средних и малых рек Воронежской области
Анализ гидрохимического состояния воды и донных отложений водных объектов не может дать полноценной картины об экологическом состоянии водного объекта после воздействия на него различных антропогенных факторов, так как:
1. Не учитывается возможная реакция синергизма, антагонизма или аккамуляции нескольких загрязнителей и их влияние на живые организмы и процессы самоочищения водных объектов.
2. Не применяется триадный комплексный мониторинг экологического состояния водных объектов (гидрохимический контроль воды, гидрохимический контроль донных отложений, биотестирование);
3. Выбранные гидрохимические показатели не всегда могут показать реальную экологическую ситуацию сложившуюся в водном объекте, так как там могут присутствовать специфические загрязнители;
В связи с этим необходимо совместно с гидрохимическими методами оценки состояния окружающей среды использовать биологические. Данные методы позволяют охарактеризовать водный объект по совокупности действия всех веществ и предсказывать изменения, которые ожидают биоту при данном уровне загрязнения [82, 114]. Стоит отметить, что Водная рамочная директива, принятая в странах Европейского сообщества (WFD…, 2000), определяет приоритет биологических компонентов экосистемы при оценке ее состояния.
Методы биоиндикации традиционно используются в экологических исследованиях водоемов, и для этого используются различные группы организмов. Наиболее часто и успешно применяемые методы определения состояния водных объектов с помощью фитопланктона, зоопланктона и макрозообентоса [131; 21, 22].
Биотестирование проводилось в устьевых створах рек, подвергшихся нашему исследованию в соответствии с главой 3. В качестве тест-объектов для оценки токсического действия применялись ракообразные дафния (Daphnia affinis), одноклеточные зеленые водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris). Продолжительность тест-реакции для ракообразных составляла 48 часов, для водорослей – 22 часа. По мнению многих ученых, ни один из отдельно взятых организмов не может служить универсальным тест-объектом, чувствительным к веществам различной химической природы. Таким образом, для гарантированного выявления токсического эффекта среды должен использоваться набор биотестов, который обеспечит экосистемный подход к оценке воздействия на объекты окружающей среды [17,18,19,23,24,124,141].
Согласно нормативным документам, состав биотестов должен включать тест-объекты разного трофического и систематического уровня. Реакция тест-объектов, с различной чувствительностью на одно и то же воздействие, позволяет более объективно оценить токсическое загрязнение. В данной работе для построения классификации по токсикологическим характеристикам были отобраны организмы разных таксономических уровней: ракообразные (Daphnia affinis), одноклеточные зеленые водоросли (Chlorella vulgaris). Эти тест-объекты являются представителями основных сообществ гидробионтов и традиционно используются в природоохранных нормативных документах и общепринятых методиках, включенных в Федеральный реестр методик измерений (ФР).
Результаты биотестирования представлены в таблице 24. В таблице указан процент прироста биомассы простейших водорослей в исследуемом водном объекте относительно контрольной пробы (дистиллированная вода и питательная среда), а также процент смертности дафний к общему числу задействованных в анализе (100 штук) за пять лет.
В результате проведенных исследований было выявлено, что воды водотоков на территории Воронежской области в период с 2013 по 2017 гг., не оказывают токсического действия (смертность более 10 %) на цериодафнии (Daphnia affinis) и не замечены изменения в сообществе (прирост более чем на 30 % биомассы или угнетение на 20%) одноклеточных зеленых водорослей (Chlorella vulgaris) если оценивать по методикам 201 принятых для оценки федеральными органами исполнительной власти. Но если не оценивать по узкой градации (оказывает или не оказывает токсического влияния), то можно увидеть, что в водных объектах (Девица, Черная Калитва, Россошь, Кантемировка, Воронеж, Хава, Данило, Гаврило, Толучеевка), на которые оказывается большее антропогенное, прирост простейших водорослей выше, чем у водоемов с меньшим антропогенным воздействием. Это связано с высокой долей поступления органических веществ, в большей степени соединений фосфора, так как они занимают до 70 % от массы водорослей [266]. Кроме того, загрязнение токсичными сточными водами способствует росту цианобактерий, поскольку они являются наиболее устойчивыми к загрязнению и имеют преимущество в росте по сравнению с другими представителями первичных трофических цепей. Токсины цианобактерий, образующиеся в течение их жизни, ингибируют нетоксичный планктон и рыб, потребителей планктона, что стимулирует дальнейший лавинообразный рост сине-зеленых водорослей и приводит к гибели водоема. Приведенные выше сведения подтверждаются полученными нами корреляционными зависимостями (таблица 25).
Также прослеживается, корреляция и по смертности дафний к водоемам, где самая неблагоприятная экологическая обстановка и наибольший прирост водорослей тест-объектов в наших исследованиях (рисунок 38).
Аккумулирование и биоразложение загрязняющих веществ в водотоках происходит при коротком временном цикле в живых организмах, а в дальнейшем в донных отложениях.