Гидрохимические и микробиологические особенности вод рек Уршак и Берсувань

Э. А. Абдюкова (ст. преп.), Р. Р. Хабибуллин (д.т.н., проф.),

Р. Ф. Хуснаризанова

Гидрохимические и микробиологические особенности вод рек Уршак и Берсувань

Уфимская государственная академия экономики и сервиса, кафедра охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов 450077, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145, тел. (347) 2285796

E. A. Abdyukova, R. R. Khabibullin, R. F. Khyusnarizanova, G. M. Abdyukova

Hydrichemical and microbiological water peculiarities of the Urshak and Bersuvan rivers

Ufa State Academy of Economy and Service 145, Chernyshevskogo Str, 450078, Ufa, Russia; ph. (347) 2285796

Проведены гидрохимические и микробиологические исследования рек Уршак и Берсувань в основные фазы водного режима. Выявлены сезонные колебания приоритетных загрязняющих веществ. Для микробиологической оценки качества воды исследуемых водотоков проводился учет общего количества микроорганизмов, качественный и количественный контроль содержания санитарно показательных микроорганизмов.

Ключевые слова: гидрохимические и микробиологические показатели; загрязнители; предельно-допустимая концентрация; сапрофитные микроорганизмы; условно-патогенные микроорганизмы.

Hydrochemocal and microbiological researches of Urshak and Bersuvan rivers ware done during main phases of water regime. Seasonal flactuations of main polluting sustances were revealed. For a microbiological estimation of water basins, there was done the calculation of the total quantity of microorganisms and quality control of sanitary demonstrative microorganisms.

Key words: conditionally pathogenetic microorganisms; hydrochemical and microbiological indices; maximum possible concentration; pollutants; saprofit microorganisms.

Важным и ценным природным богатством Башкирии являются ее водные ресурсы, представленные многочисленными реками, озерами и прудами. Только по территории Башкортостана протекает более 1300 рек. В настоящее время во многих водных экосистемах, особенно малых, сложилась крайне напряженная экологическая ситуация '.

Исследования экологического состояния малых и средних водотоков имеют большое теоретическое и практическое значение. До конца не изученный биоресурный потенциал малых водотоков имеет непреходящее значение как в сохранении биоразнообразия водных и околоводных растений и животных, так и в расширении спектра использования их биоресурсов. Но при этом, по сравнению с крупными водотоками, они остаются наименее изученными 2. В естественных условиях, без воздействия антропогенных факторов, состав воды рек формируется в основном под влиянием

Дата поступления 11.03.10

физико-географической обстановки и подземных факторов.

Объектами исследования явились притоки реки Белая: Уршак, Берсувань. Климат района, где протекают реки, отличается продолжительным (около 5 мес.) периодом с отрицательными температурами воздуха. Зимой реки полностью замерзают и покрываются ледяным панцирем на 20—25 см. Территория относится к климатическому району 1В.

Водный режим рек характеризуется высоким весенним половодьем, летними дождевыми паводками и устойчивой осеннее-весенней меженью. Основное питание осуществляется за счет таяния накопленного снега, а также устойчивого грунтового питания в остальные периоды года, самые низкие расходы на реках наблюдаются зимой вследствие истощения запасов подземных вод.

Для оценки экологического состояния исследуемых рек проведены гидрохимические и санитарно-микробиологические исследования

речной воды в период 2008—2009 гг. Исследования проводились в паводковый период, период летней и зимней межени, период зимнего ледостава. Гидрохимические показатели приведены в сравнении с ПДК вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования 3.

Внутригодовая изменчивость химического состава воды изучаемых водотоков носит характер, типичный для рек этой зоны — ярко выраженные весеннее половодье, летняя и зимняя межень.

Одним из важнейших показателей качества природных вод является водородный показатель, имеющий большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. Воды рек Уршак и Берсувань классифицируются как «нейтральные».

Характер запаха у всех исследуемых водных объектов в период паводка — «землянис-тый». В период летней межени характер запаха — «болотный», что по-видимому связано с процессами жизнедеятельности водных организмов.

Цветность природных вод, определенная по платиново-кобальтовой шкале, составляет в реке Уршак — 22о, в реке Берсувань — 28о, что соответствует норме. Превышение мутности в исследуемых водотоках отмечается в паводковый период и в период летней межени. Воды реки Берсувань относятся к водам средней жесткости, а реки Уршак — жесткой. Отмечается тенденция сезонных колебаний, наименьшее значение общей жесткости отмечается в период половодья. По степени минерализации исследуемые водоемы можно отнести к категории вод — ультрапресные.

Исследование биохимического потребления кислорода за 5 сут (БПК5), показало превышение норматива для водотоков культурнобытового водопользования в реке Уршак в паводковый период и в период летней межени в 2.8 и 1.6 раза соответственно, что свидетельствует о перегруженности воды органическими веществами, которые попадают в водотоки со сточными водами и дождевыми поверхностными смывами с почвы. Превышение норматива БПК5 также зарегистрировано в реке Берсу-вань в те же периоды наблюдения в 3.3 и 1.8 раза соответственно.

В период половодья и в период летней межени в реках Уршак и Берсувань отмечается превышение величины ХПК до 4 ПДК.

Превышение по уровню железа и меди в исследуемых водоемах во время весеннего паводка связано со смывами загрязняющих веществ во время таяния снега и с изменением в затопленных почвах окислительно-восстановительного потенциала и переходом в связи с этим ионов железа и меди из слаборастворимых в легкорастворимые формы.

Средние за весь период наблюдений концентрации сульфатов в реке Уршак составили 94—344 мг/дм3 , в реке Берсувань 56—186 мг/дм3, что ниже ПДК. Увеличение содержания сульфатов в период летней межени, очевидно, связано с разложением растительных остатков и поступлением их с атмосферными осадками.

Динамика изменения концентрации хлоридов в разные периоды наблюдения показала, что максимальные значения хлоридов (56 мг/дм3) достигаются в реке Уршак в период зимней межени, в реке Берсувань — в период ледостава (88 мг/м3), в остальные периоды наблюдаются незначительные колебания концентраций. Превышение санитарно-гигиенических нормативов хлоридов не выявлено. Концентрация хлоридов в поверхностных водах коррелирует с изменением общей минерализации воды.

Основным источником калия и натрия являются руслообразующие породы. Считается, что ионы этих металлов мигрируют во взвеси. Так как в паводковый период взвешенных частиц в воде больше, то и концентрации калия и натрия увеличиваются в исследуемых водотоках, но не превышают нормативных уровней.

Превышение содержания иона аммония выявлено в паводковый период в реке Уршак 2.6 раза, в реке Берсувань в 4.8 раза в паводковый период и 2.8 раза в период летней межени. Увеличение концентрации иона аммония в паводковый период связано с поступлением загрязнителей (стоки животноводческих ферм, минеральные удобрения и т.д.) с талыми и паводковыми водами.

межень межень

Рис. 1. Содержание ион-аммония в водоемах

В реке Уршак зарегистрировано превышение по нефтепродуктам в 3.4 и в 2.1 раза по поверхностно-активным веществам в период летней межени. Также превышение по этим веществам регистрируется и в паводковый период.

Характеристику микробного загрязнения воды рек Берсувань и Уршак проводили на основании определения общего бактериального обсеменения воды, условно-патогенных микроорганизмов 5. С целью выделения различных групп микроорганизмов использовались селективные и дифференциально-диагностические среды: питательная среда Эндо, Вильсона-Блэра, висмут-сульфит агар, кровяной агар (КА), селенитовый бульон и др.

Количество микроорганизмов в воде выражали в колонии-образующих единицах в 1 мл — КОЕ/мл или в виде индекса — количества колоний бактерий в 1 л — кол/л 6.

При исследовании распределения численности сапрофитных бактерий в безледный и подледный период было обнаружено, что в безледный период концентрации сапрофитных бактерий как в реке Уршак, так и в реке Бер-сувань достоверно (р < 0.05) выше, чем в подледный период. Это связано с отсутствием поступлений загрязнителей с атмосферными осадками и с почв в период зимней межени, когда зеркало реки закрыто льдом. Концентрация сапрофитных бактерии в реках Берсувань и Уршак в среднем отличалась в 4.4 и 6.9 раз соответственно.

По мере освобождения водоемов от льда наблюдается повышение содержания сапрофитных микроорганизмов. Максимальное содержание приходится на паводковый период, который затем идет на спад.

1200 -1000 -800 -§ 600 -400 -200 0

Рис. 2. Изменение численности сапрофитных бактерий

Подледный

Безледный

Бактерии группы кишечной палочки

Кишечная палочка — понятие, включающее многочисленную группу сходных по некоторым общим свойствам микроорганизмов, но имеющих различные биологические свойства, различное индикаторное значение. Сюда входят — E.coli, Klebsiella, эрвинии, энтеробактерии, цитробактеры.

При исследовании поверхностных вод из всех представленных кишечных палочек следует выделить основного представителя — E.coli, так как остальные представители группы в основном представляют обитателей внешней среды, способных длительное время сохраняться в воде и при подходящих условиях размножаться. Подсчет бактерий группы кишечной палочки (БГКП) производился после 24 ч культивирования при 37 оС.

Максимальные значения численности БГКП наблюдаются весной в паводковый период, так количество бактерии группы кишечной палочки в р. Уршак достигает до 32 кол/л, в реке Берсувань до 25 кол/л. Попадание в поверхностные водные объекты БГКП происходит в результате вымывания талыми водами экскрементов человека и животных с различных поверхностей. Отсутствие БГКП наблюдается в зимний период, это может быть связано с прекращением сброса и смыва неочищенных стоков хозяйственно-бытового назначения с прилегающих территорий.

Энтерококки

Энтерококки — индикаторы санитарно-эпидимеологического состояния водоема. Это легко определяемый микроб, более устойчивый к физическим и химическим воздействиям. Размножаются только при наличии в воде оптимальных температурных условий.

Зимой обсемененность воды изучаемых водоемов энтерококками чуть больше, чем осенью. Такая тенденция может быть связана с наличием в водоеме на тот период фекального загрязнения, хоть и незначительного. В зимний период наличие фекального загрязнения можно объяснить отсутствием разбавления фекалий поверхностными водами. В остальные периоды энтерококки не наблюдаются, это позволяет утверждать о том, что реки своевременно справляются с загрязнением, и процессы самоочищения происходят интенсивно. Наличие БГКП и энтерококков свидетельствует о наличии свежего фекального загрязнения в весенний период наблюдения.

8 -7 -6 -; 5-§ 43 -2 -1 -0 -

Рис. 3. Индекс энтерококков в воде ВО Протеи

Для определения протеев посев воды производится на питательную среду висмут—сульфит агар и культивируется при 37 оС. Во все периоды наблюдения наличие протеев в изучаемых водоемах было незначительным или не наблюдалось совсем, что указывает на отсутствие процессов гниения. Максимальное содержание протеев наблюдалось в период половодья на реке Уршак, что указывает на загрязнение органикой животного происхождения, поступающее в водоем вследствие расположения по берегам реки объектов сельского хозяйства и предприятий по производству строительных материалов.

Стафилококки

Стафилококки определяются посевом воды ВО на питательную среду желточносолевого агара (ЖСА) и культивируется при 37 оС. По полученным данным, стафилококки были обнаружены в реке Берсувань (1—15 кол/л ) во все периоды наблюдения, что свидетельствует о возможном поступлении аллохтонной микрофлоры со сточными водами хозяйственно-бытового назначения.

Дрожжеподобные грибы

Дрожжеподобные грибы являются деструкторами органических соединений.

паводок

летняя межень

ледостав

зимняя межень

Уршак Берсувань

Дрожжеподобные грибы культивировались на среде Сабуро при 37 оС в течение суток. Максимальная обсемененность дрожжеподобными грибами наблюдается в весенний период и в период летней межени, значительное их количество обнаружено в реке Уршак. Возможно, наличие грибов связано, с тем, что на берегу данной реки осуществляется мойка автотранспортных средств, в результате происходит попадание в воду горюче-смазочных материалов, поверхностно-активных веществ, нефти, содержащие углеводороды и парафины, которые усваиваются грибами и способствует их интенсивному росту.

Клостридии

Клостридии культивируют глубинным посевом в среду Вильсона—Блера при 37 оС. В исследуемых водоемах клостридии не обнаружены, что указывает на отсутствие старых фекальных загрязнений.

Таким образом, концентрация основных ионов в изучаемых водных объектах имеет четко выраженный сезонный характер и определяется погодными условиями и гидрологическим режимом рек. Санитарно-показательные микроорганизмы позволяют составить более полную микробиологическую характеристику водоемов и установить степень их загрязнения и опасности для человека и окружающей среды.

Литература

1. Гареев А. В. Вода России, малые реки.— Екатеринбург: РосНИВХ, 2001.

2. Экосистема малой реки в изменяющихся условиях среды / Под ред. А. В. Крылова, А. А. Боброва.— М.: Т-во научн. изданий КМК, 2007.— 327 с.

3. Гареев А. М. Реки и озера Башкортостана.— Уфа: Китап, 2001.— 259 с.

4. Р 52.24.309-2004 «Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета»

5. Корш Л. Е., Г. З. Артемова. Ускоренные методы санитарно-бактериологических исследований воды.— М., 1978.— 270 с.

6. Методические указания по санитарно-микробиологическому анализу воды поверхностных водоемов.— М., 1981.— 24 с.