ОЦЕНКА ТРОФИЧЕСКОГО СТАТУСА И КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД БАССЕЙНА РЕКИ БУРЕЯ ПО СОДЕРЖАНИЮ ХЛОРОФИЛЛА «А» В ВОДОРОСЛЯХ ПЕРИФИТОНА

Косткина Александра Дмитриевна

студент 4 курса, кафедра прикладной экологии РУДН, г. Москва

E-mail: alexa92kostkina@gmail.com

Хаустов Александр Петрович

научный руководитель, доктор геолого-минералогических наук, проф. РУДН, г. Москва

Исследование проводилось в июле 2012 года в рамках научного социально-экологического мониторинга зоны влияния Бурейского гидроузла на базе Института водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИВЭП ДВО РАН).

Основной целью исследования была оценка трофического статуса и качества природных вод бассейна реки Бурея по содержанию хлорофилла «а» в водорослях перифитона. Актуальность работы вызвана необходимостью оценки экологического состояния водотоков бассейна реки Бурея в связи с эксплуатацией Бурейской ГЭС и Бурейского водохранилища и со строительством Нижнебурейской ГЭС.

Определение степени загрязнения водоема можно проводить с помощью нескольких методов. Биологический метод анализа качества воды по содержанию фотосинтетических пигментов широко используется при оценке состояния водотоков и водоемов и контроля качества воды в них. Незаменимая роль фотопигментов в мониторинге обусловлена непосредственным участием в фотосинтетическом процессе новообразования органического вещества, а также глобальной значимостью этих веществ как экологических маркеров при изучении продукции и деструкции.

Одним из биологических критериев для оценки качества, степени эвтрофикации и интенсивности самоочищения природных вод служит оценка трофности водного объекта по концентрации хлорофилла «а» в перифитоне. Данный критерий утвержден Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды, а также в рамках «Единых критериев качества вод», принятых странами СЭВ в 1982 году.

Надо отметить, что изучение перифитона в данном случае имеет первостепенное значение. Во-первых, это объясняется тем, что в реках горного и предгорного типа, к которым относятся водные объекты бассейна реки Бурея, основу первичной продукции составляют водоросли перифитона (фито- и зоопланктон практически отсутствует). Во-вторых, очень важен тот факт, что организмы, составляющие перифитон, характеризуют условия именно данного пункта, а не из других мест, как это может быть с планктонными организмами, принесенными с течением. По своему составу и развитию перифитон отвечает средним условиям, в которых существовало сообщество до момента исследования. Если даже в момент исследования в данном месте будет находиться совершенно чистая вода, это не помешает по характеру перифитона установить факт загрязнения водоема, которое имело место раньше.

Что касается пигментов перифитона, то их можно разделить на две основные группы:

1 — хлорофиллы «а», «в», «c»; 2 — каротиноиды.

Наибольший интерес представляет первая группа пигментов. Основным по количественному содержанию в клетках перифитона и лучшим показателем его фотосинтетической активности является хлорофилл «а».

Район исследования. Бассейн реки Бурея расположен на территории Хабаровского края и Амурской области (рис. 1). Это, в основном, горная страна, ограниченная на севере и северо-востоке хребтами Дуссе-Алинь. На востоке граница проходит по вершинам Буреинского горного массива, на западе — хребта Турана. Между хребтами Дуссе-Алинь, Буреинским и Турана располагаются Тырминская и Верхнебуреинская равнины; пониженные их участки заболочены. Площадь болот и заболоченных земель в бассейне р. Бурея достигает 5540 км², что составляет 7,8 % территории. В пределах Верхнебуреинской равнины заболоченность возрастает до 15 % [2, с. 43].

Рисунок 1. Схема бассейна р. Бурея

Отбор проб производился со следующих точек мониторинга (вниз по течению): рек Бурея (ниже плотины, п. Талакан), Синель, Пайканчик, Большие Симичи, Дея, а также района строительства НБГЭС (р. Бурея, правый берег и левый берег ниже плотины).

Метод исследования. Наиболее распространенный метод определения хлорофиллов основан на концентрировании клеток перифитона на мембранном фильтре, последующей экстракции хлорофилла раствором ацетона и спектрофотометрировании на разных длинах волн.

С глубины 0,2—0,7 м методом случайной выборки отбирается 4—6 камней, с которых водоросли перифитона счищаются щеткой в кювету с определенным объемом воды.

Далее водоросли сепарируют в фильтровальной воронке на мембранных стекловолокнистых фильтрах марки "Watman GF/C". Пакетики с пробами помещают в темные мешочки. Площадь камней, необходимая для дальнейших расчетов, находится по их проекции на бумаге весовым методом.

Следующим этапом является экстрагирование осадка. Экстракцию пигментов проводят 90 %-ным раствором ацетона. При этом используется метод настаивания. Фильтр с осадком нарезают в бюкс, заливают 15 мл 90 %-ного раствора ацетона и оставляют на 24 часа в темном месте (закрытой коробке).

Спустя 24 часа проводят фильтрацию. Фильтр предварительно обмакивают в 90 %-ный раствор ацетона. Содержимое бюкса встряхивается и фильтруется (4—5 мл) в пробирку. Определение и расчет фотосинтетических пигментов водорослей перифитона осуществляется с помощью стандартного спектрофотометрического метода.

Для расчета концентраций хлорофиллов «а», «в» и «с» используются уравнения Джеффри и Хамфри, каротиноидов — Парсона и Стрикленда.

По международным нормам оценки трофического статуса и классов качества вод по концентрации хлорофилла «а» для водной толщи, согласно «Единым критериям качества природных вод», принятым странами СЭВ в 1982 г., выделяют 6 классов качества вод. В соответствии с данными нормами Сиротским С.Е., специалистом ИВЭП ДВО РАН, была разработана и предложена шестибалльная шкала для оценки трофического статуса и классов качества вод по величине первичной продукции для озерных и планктонных экосистем бассейна Амура и концентрации хлорофилла «а» в сообществах водорослей перифитона, населяющих гравийно-галечный субстрат водотоков горного и предгорного типов (табл. 1).

Представленная система классификации позволяет нам определить и отметить тенденцию изменения трофического состояния исследуемых водных экосистем бассейна р. Бурея как в естественном состоянии, так и при поэтапном формировании новых водных объектов – водохранилищ Бурейского гидроузла.

Таблица 1.

Оценка трофического статуса и качества природных вод  на основе данных о первичной продукции и концентрации хлорофилла "а" водорослей перифитона [1, с. 112]

Результаты и выводы. На основании проведенных анализов водорослей перифитона за июль 2012 г. можно сказать, что трофический статус водных объектов бассейна реки Бурея варьирует от слабо эвтрофного до гипертрофного, соответственно, степень загрязненности воды изменяется от очень незначительной до очень сильной (табл. 2).

Так, реки Дея и Пайканчик олиготрофны, чему соответствует I класс качества воды; реки Синель и Большие Симичи, а также правый берег реки Бурея (НБГЭС) слабо эвтрофны, чему соответствует III класс качества воды; гипертрофный статус имеет река Бурея (ниже плотины, п. Талакан и левый берег ниже плотины, НБГЭС), соответственно, класс качества воды — VI.

Такие различия можно объяснить следующим. Наивысший класс качества рек Дея и Пайканчик обусловлен тем, что они являются горными. В реки Синель и Большие Симичи с прилежащих болот поступают органические вещества, поэтому эти реки слабо эвтрофны. Что касается участков, характеризующихся очень сильной загрязненностью, то здесь столь низкий класс качества воды обусловлен антропогенной деятельностью.

Таблица 2.

Результаты анализов водорослей перифитона

В результате глубинных водозаборов из Бурейского водохранилища идет поступление дополнительного количества биогенных элементов в минеральной форме, что приводит к увеличению количества водорослей перифитона на твердом грунте (камнях, крупной гальке). Вклад вносит и п. Талакан, который, сбрасывая хозяйственно-бытовые сточные воды, загрязняет речную воду. В случае участка, где идет строительство НБГЭС (левый берег ниже плотины), загрязнение обусловлено техногенными водами, которые стимулируют интенсивность биообрастания, что в дальнейшем приводит к значительному превышению биомассы водорослей перифитона.

Таким образом, трофический статус и качество воды водных объектов бассейна реки Бурея различны, что обусловлено природными и антропогенными факторами.

Список литературы:

1.Геохимические и эколого-биогеохимические исследования в Приамурье. Выпуск 10. Владивосток: Дальнаука, 2000. — 206 с.

2.Научный социально-экологический мониторинг зоны влияния Бурейского гидроузла (сводный отчет по результатам мониторинга за 2003—2008 годы). — Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2009. — 346 с.