Введение к работе
Актуальность темы. Анализ качества поверхностных вод на территории России показывает, что они загрязнены различными химическими веществами, поступающими со сточными водами промышленных предприятий, сельского и коммунального хозяйства, а также с поверхностным стоком урбанизированных территорий (Моисеенко, Яковлев, 1990; Экология бассейна..., 2003; Биоиндикация экологического состояния..., 2007). Ухудшение качества поверхностных вод связывают также и с неблагоприятным воздействием вторичного источника загрязнений - донными отложениями (ДО), которые служат индикатором техногенного воздействия на гидросферу и способны вторично загрязнять воду и биоту (Латыпова и др., 2002; Боев и др., 2003).
Среди загрязнителей неорганической природы, представляющих приоритетный интерес для системы мониторинга, одними из важнейших являются тяжелые металлы (ТМ). Это вызвано, прежде всего, их высокой токсичностью по отношению к гидробионтам и человеку (Пе-ревозников, Богданова, 1999). Загрязнение водных экосистем может приводить к снижению самоочищающей способности, понижению уровня разнообразия сообществ водных организмов и упрощению их структуры с преобладанием видов с широким экологическим спектром.
Днепр - третья по величине, после Волги и Дуная, река Европы. В 1991 г. после образования независимых государств - Российской Федерации, Белоруссии и Украины, р. Днепр превратилась в трансграничный водный объект (Большой энциклопедический словарь, 1997), в связи с чем остро возник вопрос о совместном международном использовании и охране р. Днепр и его бассейна (Лосев, Апапичева, 2000; Chernogaeva, 2003).
Несмотря на то, что р. Днепр является основной водной артерией Смоленской области, в экологическом плане река изучена фрагментарно, без учета унифицированных методов исследований. Главное Управление Смоленского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ГУ «Смоленского ЦГМС») на основе данных гидрохимических исследований осуществляет оценку качества поверхностных вод на отдельных участках водотока, используя удельный комбинаторный индекс загрязнения вод (УКИЗВ). Изучение экологического состояния р. Днепр и определение качества вод с учетом комплекса биотических показателей ранее не проводилось.
Цель и задачи исследования. Цель исследования - комплексная оценка экологического состояния р. Днепр (в границах Смоленской области).
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
-
Оценить гидрохимическое состояние и качество воды прибрежной зоны р. Днепр.
-
Провести анализ донных отложений как индикатора техногенного воздействия.
-
Исследовать таксономические характеристики макрозообентоса; определить возможность использования массовых видов моллюсков для региональной оценки степени загрязнения р. Днепр тяжелыми металлами.
-
Оценить экологическое состояние р. Днепр в границах Смоленской области с помощью интегрального показателя ИИЭС.
Научная новизна. Впервые проведена комплексная оценка экологического состояния р. Днепр на территории РФ на основе данных гидрохимических и гидробиологических исследований. Изучено распределение ТМ в системе вода - ДО - гидробио-нты. Выявлены закономерности накопления ТМ донными беспозвоночными и установлены объекты биомониторинга для оценки состояния р. Днепр.
Теоретическое значение. Данные, изложенные в диссертации, вносят вклад в теоретические основы гидроэкологии и факториальной экологии и служат для разработки стратегии природоохранных мероприятий, проводимых на территории Смоленской области.
Практическая значимость. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для совершенствования мониторинга зафязнения тяжелыми металлами водной экосистемы р. Днепр на федеральном и региональном уровнях и создания базы гидробиологических данных; для прогнозирования дальнейших изменений в экосистеме при сохранении существующей антропогенной нафузки; для информационной поддержки процесса принятия решений, связанных с охраной окружающей среды в трансфаничных водных объектах. Результаты исследований по содержанию ТМ в системе вода — донные отложения - гидробионты могут быть использованы в качестве региональных критериев при оценке состояния водотоков. Материал диссертационных исследований передан в Департамент Смоленской области по природным ресурсам.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования представлены на Международной молодежной научной конференции «Экология 2007» (Архангельск, 2007), Всероссийских научно-практических конференциях «Мониторинг природных экосистем» (Пенза, 2007, 2008), «Ресурсообеспечение и экологическая безопасность» (Смоленск, 2006), «Экология малых рек в XXI веке: биоразнообразие, глобальные изменения и восстановление экосистем» (Тольятти, 2011), региональной научно-практической конференции «Здоровье и здоровый образ жизни: состояние и перспективы (методологические и медико-психологические аспекты)» (Смоленск, 2006), Смоленском областном конкурсе молодых ученых в номинации «Исследования в области естественных наук» (Смоленск, 2007,2009), где автору в 2009 году было присуждено первое место.
Личный вклад автора. Автор лично участвовала в проведении исследований, выполнила все работы по сбору первичного материала, обработке и анализу данных. Написание текста диссертации, формулирование основных теоретических положений и выводов осуществлено по плану, согласованному с научным руководителем. Доля личного участия автора в совместных публикациях пропорциональна числу авторов.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Воды р. Днепр на территории Смоленской области имеют повышенное содержание биогенных и органических соединений, а также ТМ (Zn, Си, Pb, Fe, Мп). За-фязнение ТМ обусловлено как геохимическими особенностями региона, так и антропогенным воздействием.
-
Донные отложения р. Днепр зафязнены тяжелыми металлами (Zn, Pb, Mn, Cd, Си, Ni, Co) практически на всем протяжении водотока. Приоритетными зафязняющими веществами являются Zn, Pb, Cd и Си.
-
Сообщества макрозообентоса прибрежной зоны р. Днепр в пределах Смоленской области характеризуются низким разнообразием и численностью. Моллюски Vmparus vivipants и Tumidiana muelleri могут быть использованы для оценки степени загрязнения р. Днепр ТМ (Мп, Fe, Zn, Си, Pb, Ni, Со, Cd).
-
Донные сообщества трансформируются под воздействием загрязнения тяжелыми металлами: происходит выпадение чувствительных к загрязнению организмов и изменение доминирующего комплекса видов.
-
Оценка экологического состояния р. Днепр выявила необходимость использования интегрального индекса (ИИЭС), который дает наиболее адекватные результаты.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе три в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 192 страницах, из них основного текста 165 страниц; состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и 12 приложений (на 30 страницах); содержит 21 рисунок и 35 таблиц. Библиографический список включает 275 источников, в том числе 34 на иностранном языке.
Похожие диссертации на Экологическая оценка реки Днепр (в пределах Смоленской области) по комплексу гидрохимических и гидробиологических показателей
