Динамика содержания биогенных элементов в воде водохранилищ агроландшафта в Амурской области

Литература

1. Батлуцкая, И.В. Изменчивость меланизированного рисунка Pyrrhocoris apterus в Белгородской области как отражение экологической ситуации / И.В. Батлуцкая, Е.Н. Гончарова // Региональные экологические проблемы и непрерывное образование. - Липецк, 2001. - Вып. 1. - С. 8-9.

2. Батлуцкая, И.В. Изменчивость меланизированного рисунка насекомых в условиях антропогенного воздействия / И.В. Батлуцкая. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2003. - 168 с.

3. Захваткин, Ю.А. Курс общей энтомологии / Ю.А. Захваткин. - М.: Колос, 2001. - 376 с.

4. Лилли, Р. Патогистологическая техника и практическая гистохимия / Р. Лилли. - М.: МИР, 1969. - 718 с.

5. Меркулов, Г.А. Курс патологогистологической техники / Г.А. Меркулов. - Л.: Медицина, 1969. - 406 с.

6. Малоземов, Ю.А. Половой диформизм и эколого-морфологических особенностей репродуктивной группы клопа-солдатика (Pyrrhocoris apterus) в Удмуртской АССР / Ю.А. Малоземов // Фауна Урала и прилегающих территорий. - Свердловск, 1984. - С. 85-98.

7. Ромейс, Б. Микроскопическая техника / Б. Ромейс. - М.: Иностранная лит-ра, 1953. - 646 с.

8. Роскин, Г.И. Микроскопическая техника / Г.И. Роскин, Л.Б. Левинсон. - М.: Сов. наука, 1957. - 468 с.

9. Тыщенко, В.П. Физиология насекомых / В.П. Тыщенко. - М.: Высш. шк., 1986. - 303 с.

10. Хорольская, Е.Н. Спектр изменчивости меланизированного рисунка переднеспинки клопа-солдатика / Е.Н. Хорольская, И.В. Батлуцкая, В.А. Глотов // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. Сер. Химия и биология. - Вып. 1. - Белгород, 2006. - С. 146-152.

11. Шванвич, Б.Н. Курс общей энтомологии / Б.Н. Шванвич. - М.: Сов. наука, 1949. - 900 с.

12. Honek, A. Inheritance of wing form in Pyrrhocoris apterus / A. Honek // I. Hercd. - 1986. - Vol. 77. - №6. -

Р. 465-467.

УДК 556.114.6 (571.61) С.Г. Харина, Т.П. Колесникова

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ВОДЕ ВОДОХРАНИЛИЩ АГРОЛАНДШАФТА

В АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Исследована динамика содержания основных биогенных элементов в воде исследуемых водохранилищ.

Установлено, что вследствие выноса водорастворимых минеральных удобрений, биогенных элементов и органических веществ с поверхностным стоком с близлежащих сельскохозяйственных угодий происходит регулярное загрязнение воды.

Ключевые слова: вода, водохранилище, мониторинг, Амурская область, загрязнение.

S.G. Kharina, T.P. Kolesnikova

DYNAMICS OF THE BIOGENIC ELEMENTS AVAILABILITY IN THE WATER OF WATER BASINS OF THE AGROLANDSCAPE IN THE AMUR REGION

Dynamics of the basic biogenic elements availability in the water of the researched water basins is studied.

It is determined that as a result of water-soluble mineral fertilizers, biogenic elements and organic substances sweeping out with the superficial drain from the nearby agricultural lands, regular water pollution takes place.

Keywords: water, water basin, monitoring, Amur region, pollution.

В последнее время все более актуальной становится проблема антропогенного поступления биогенных элементов в водные системы суши. Основное количество биогенных элементов поступает в водоемы и водотоки с хозяйственно-бытовыми сточными водами, а также в виде поверхностного стока с территорий сельскохозяйственного землепользования и населенных пунктов.

Водохранилища сел Тамбовка, Козьмодемьяновка и Николо-Александровка расположены на малой реке Гильчин и находятся в зоне интенсивного сельскохозяйственного землепользования. Следует отметить, что до настоящего времени мониторинг экологического состояния данных водохранилищ не проводился.

Цель исследований - проследить динамику содержания основных биогенных элементов в воде исследуемых водохранилищ.

Пробы брали из поверхностного и придонного слоев в динамике в июне, июле, августе 2006-2008 годов. По общепринятым методикам определялись аммонийный, нитратный, нитритный азот, минеральный фосфор [2].

Аммонийный азот в водные объекты в основном поступает с неочищенными сточными водами, от разлагающихся на дне органических веществ, а также с заболоченных земель [5]. В воде водохранилища села Тамбов-ка в 2006-2007 годах содержание аммонийного азота в изучаемых слоях превышало рыбохозяйственный норматив в июле в 3 раза (1,25-0,99 мг/л). В начале июля 2008 года выпало большое количество осадков, в результате снижения количества растворенного кислорода происходило восстановление соединений азота и содержание аммонийной формы увеличилось в поверхностном слое до 4,4 мг/л, в придонном до 6,7 мг/л, что превышало рыбохозяйственный норматив в 11-17 раза, гигиенический норматив в 2-3,5 раза (табл. 1).

В воде водоема с. Козьмодемьяновка в поверхностном слое количество N-N44 в 2006-2007 годах в течение лета было на уровне 0,96-1,77 мг/л, в августе 2006 года - 6,93 мг/л, что связано с усилением процессов аммонификации накопившихся за лето белков и их производных. В 2008 году содержание аммонийного азота в июле, августе было 4,3-5,7 мг/л, что выше рыбохозяйственного норматива в 11-14 раз, гигиенического норматива в 2-2,8 раза.

В 2006-2007 годах в поверхностном слое воды водохранилища с. Николо-Александровка концентрация аммонийного азота составила 0,31-3,8 мг/л, в придонном - 0,5-3,7 мг/л. Наибольшее превышение рыбохозяйственного норматива отмечено в июле 2008 года (в 8,7-9,7 раза), когда зафиксирован дефицит растворенного кислорода (54,0-61,2% насыщения), и как следствие - процессы денитрификации: восстановление нитратов до NH4+-иона.

Таблица 1

Динамика содержания аммонийного азота в воде водохранилищ, мг/л

Водохранилище Слой воды Июнь Июль Август

2006 г.

с. Тамбовка Поверхностный 0.31 0,99 0,65

Придонный 1.05 1,25 1,76

с. Козьмодемьяновка Поверхностный 0.96 1,28 6,93

Придонный 2.59 2,5 7,21

с. Николо-Александровка Поверхностный - - -

Придонный - - -

с. Прядчино Поверхностный 0.12 1,05 0,39

Придонный - - -

2007 г.

с. Тамбовка Поверхностный 0,07 0,94 0,39

Придонный 0,07 0,98 0,45

с. Козьмодемьяновка Поверхностный 1,32 1,77 1,62

Придонный 1,44 2,3 1,93

с. Николо-Александровка Поверхностный 0,67 3,7 1,25

Придонный 0,85 2,9 2,17

с. Прядчино Поверхностный 0,31 0,85 0,39

Придонный 0,45 0,57 0,42

2008 г.

с. Тамбовка Поверхностный 0,17 4,4 2,36

Придонный 0,17 6,7 2,85

с. Козьмодемьяновка Поверхностный 1,04 4,3 4,44

Придонный 1,10 5,7 4,74

с. Николо-Александровка Поверхностный 0,31 3,8 1,82

Придонный 0,50 3,4 1,82

с. Прядчино Поверхностный 0,24 3,8 1,76

Придонный 0,24 4,2 2,01

Рыбохозяйственный норматив 0,39

Гигиенический норматив 2,0

В воде водохранилища Прядчино, где нет антропогенного влияния сельскохозяйственного природопользования в 2006, 2007 годах содержание аммонийного азота в поверхностном и придонном слоях в течение лета превышало рыбохозяйственный норматив в 1,5 раза. В 2008 году осадки в период отбора проб привели к усилению восстановительных процессов в водоеме и содержание N-N44 увеличилось до 1,76-3,8 мг/л в поверхностном слое, 2,01-4,2 мг/л в придонном слое.

Нитриты являются показателями загрязнения водоема - повышенное содержание их указывает на усиленное разложение органического вещества.

В летний период 2006-2007 годов превышения ПДК (гигиенический норматив) по нитритному азоту во всех исследованных водохранилищах не отмечено, хотя рыбохозяйственный норматив нарушался неоднократно. Вода поверхностного и придонного слоев водохранилища с. Тамбовка за весь исследуемый период отвечала требованиям рыбохозяйственного норматива, концентрация N-N02 была в диапазоне от 0 до 0,02 мг/л (табл. 2).

Таблица 2

Динамика содержания нитритного азота N-N02 в воде водохранилищ, мг/л

Водохранилище Слой воды Июнь Июль Август

2006 г.

с. Тамбовка Поверхностный 0 0,003 0,007

Придонный 0 0,007 0,006

с. Козьмодемьяновка Поверхностный 0 0,013 0,049

Придонный 0 0,016 0,022

с. Николо-Александровка Поверхностный - - -

Придонный - - -

с. Прядчино Поверхностный 0,005 0,003 0,007

Придонный - - -

2007 г.

с. Тамбовка Поверхностный 0,005 0,006 0,001

Придонный 0,005 0,007 0,003

с. Козьмодемьяновка Поверхностный 0,006 0,028 0,001

Придонный 0,006 0,033 0,005

с. Николо-Александровка Поверхностный 0,018 0,012 0,023

Придонный 0,022 0,012 0,02

с. Прядчино Поверхностный 0,003 0 0,002

Придонный 0,006 0 0,004

2008 г.

с. Тамбовка Поверхностный 0 0,0002 0,02

Придонный 0,006 0,009 0,02

с. Козьмодемьяновка Поверхностный 0,006 0,042 0,01

Придонный 0,009 0,045 0,04

с. Николо-Александровка Поверхностный 0,011 0,014 0,04

Придонный 0,017 0,017 0,04

с. Прядчино Поверхностный 0,01 0,0007 0

Придонный 0,01 0,0007 0

Рыбохозяйственный норматив 0,02

Экологический норматив 0,03-0,5

Гигиенический норматив 1,0

Содержание нитритного азота в воде водохранилища с. Козьмодемьяновка было наиболее высоким (0,001-0,049 мг/л в поверхностном слое и 0,005-0,045 мг/л в придонном слое). Превышение рыбохозяйственного норматива составило 1,4-2,5 раза в поверхностном слое и 1,1-2,25 раза в придонном слое, что, вероятно, связано с высоким содержанием органического вещества (1,6-11,2 ПДК по химическому потреблению кислорода в поверхностном слое и 1,9-12,3 ПДК в придонном слое). В воде водохранилища с. Николо-

Александровка содержание N-N02 в поверхностном слое составило 0,011-0,04 мг/л, в придонном 0,012-0,04 мг/л, что выше рыбохозяйственного норматива в два раза. В воде контрольного водохранилища Прядчино превышений не отмечено.

Среди соединений азота нитратная форма является наиболее важной для деятельности гидробионтов в водохранилищах. В течение всего исследуемого периода вода водохранилища с. Тамбовка, как поверхностного, так и придонного слоев, по содержанию нитратного азота соответствовала классу «чистые воды», концентрация N-N03 в поверхностном слое была в пределах 0,01-0,17 мг/л, в придонном 0-0,13 мг/л (рис. 1, 2).

В воде водохранилища с. Козьмодемьяновка в 2006-2007 годах содержание нитратного азота составило 0,04-0,17 мг/л в поверхностном слое и 0,05-1,054 мг/л в придонном слое. Превышение экологического норматива (в 2,1 раза) в августе 2007 года в придонном слое воды, возможно, связано с высоким содержанием перманганатной окисляемости 44,8 мг О/л (9 ПДК), а значит, с усиленными процессами разложения органического вещества и увеличением данного показателя. В 2008 году превышение норматива отмечено в июне как в поверхностном слое (1,2 раза), так и придонном (в 1,1 раз), что связано с обильными осадками и смывом с близко расположенных сельскохозяйственных угодий органического вещества.

Рис. 1. Динамика содержания нитратного азота (N-N03) в поверхностном слое воды водоемов, мг/л

Рис. 2. Динамика содержания нитратного азота (N-N03) в придонном слое воды водоемов, мг/л

В воде водохранилища с. Николо-Александровка в 2007 году содержание нитратного азота в поверхностном и придонном слоях не превышало экологический норматив и соответствовало классу «чистые воды». В 2008 году концентрация N-N03 составила в поверхностном слое 0,1-0,97 мг/л, в придонном слое -0,75-1,11 мг/л. В июне в поверхностном и придонном слоях гигиенический норматив был превышен в 2 раза, в августе в 1,5 и 2,3 раза соответственно. Возможно обильные осадки, регулярный выпас и водопой крупного рогатого скота способствовали высокому содержанию нитратного азота в воде данного водоема. В водохранилище Прядчино по содержанию N-N03 вода относилась к категории от предельно чистой до удовлетворительной чистоты (0-0,3 мг/л).

Минеральные фосфаты поступают в природные воды в результате выветривания пород, содержащих ортофосфаты (апатиты и фосфориты). Они также поступают в водоемы при внесении в почву минеральных удобрений [4]. Кроме того, ортофосфаты образуются при биологической переработке остатков животных и растительных организмов, т.е. вследствие их минерализации.

В воде водохранилища с. Тамбовка содержание фосфора минерального в 2007-2008 годах варьировало от 0,014 до 0,189 мг/л в поверхностном слое и от 0,014 до 0,221 мг/л в придонном слое. По классификации ГОСТ 17.1.2.04-77 [1] вода соответствовала классу «загрязненные воды», рыбохозяйственный норматив был незначительно превышен в придонном слое в июле 2008 года. В воде водоема с. Козьмодемьяновка концентрация ортофосфатов составляла в поверхностном слое 0,026-0,548 мг/л, в придонном слое 0,03-

0,848 мг/л. Превышение рыбохозяйственного норматива в 2007 году в поверхностном слое было в 2,8 раза в августе, в придонном в 1,2 раза в июне и в 4,2 раза в августе, в 2008 году в 1,7-2,2 раза в июле. Уменьшение ортофосфатов в июле 2007 года возможно связано с аккумуляцией фосфатов донными отложениями и потреблением их фитопланктоном. В 2008 году шло заметное увеличение Рмин в июле, что скорее всего связано с сильными осадками, выпавшими в первой декаде июля, и возможным вымыванием подвижного фосфора с близко прилегающих полей. Увеличение фосфора в августе 2007 года могло быть связано с обильными осадками, выпавшими в третьей декаде месяца. В августе 2008 года их было в 1,4 раза меньше, поэтому вода соответствовала классу загрязненная (табл. 3).

Таблица 3

Динамика содержания фосфора минерального в воде исследуемых водохранилищ, мг/л

Водохранилище Слой воды Июнь Июль Август

2007 г.

с. Тамбовка Поверхностный 0,082 0,04 0,098

Придонный 0,082 0,04 0,128

с. Козьмодемьяновка Поверхностный 0,026 0,03 0,548

Придонный 0,236 0,03 0,848

с. Николо-Александровка Поверхностный 0,113 0,01 0,233

Придонный 0,138 0,01 0,293

Прядчино Поверхностный 0,03 0,03 0,143

Придонный 0,09 0,06 0,203

2008 г.

с. Тамбовка Поверхностный 0,014 0,189 0,042

Придонный 0,014 0,221 0,058

с. Козьмодемьяновка Поверхностный 0,15 0,333 0,121

Придонный 0,15 0,429 0,089

с. Николо-Александровка Поверхностный 0,072 0,093 0,057

Придонный 0,084 0,093 0,055

Прядчино Поверхностный 0,002 0,013 0,017

Придонный 0,002 0,031 0,020

Вода водохранилища с. Николо-Александровка содержала в 2006-2007 годах 0,01-0,233 мг/л фосфора минерального в поверхностном слое и 0,01-0,293 мг/л в придонном. Превышение рыбохозяйственного норматива отмечено лишь в августе 2007 года в 1,2 раза в поверхностном слое и 1,5 раза в придонном слое.

В воде водохранилища Прядчино превышений в течение всего периода исследований не отмечено, вода поверхностного слоя относилась к классу «чистые воды», придонного слоя к классу «загрязненные воды».

По данным исследования А.М. Мордовина [3], распределение фосфора в толще воды хаотичное: в одних случаях его концентрация выше в поверхностных слоях, в других - в придонных. Определенных закономерностей в распределении фосфатов в сезонном аспекте не отмечается. Такое поведение фосфатных ионов говорит о том, что со стабилизацией гидрологического режима основным источником их поступления в водохранилища становится поверхностный сток, а не донные отложения и затопленная растительность.

Агрохимические исследования почв, прилегающих к водохранилищам (табл. 4), показало, что почвы полей вокруг водохранилища с. Козьмодемьяновка наиболее обеспечены подвижным фосфором, на глубине 0-20 см зафиксировано 0,555 мг P2O5 на 1 л, на глубине 20-40 см - 0,326 мг P2O5 на 1 л, что указывает на высокую обеспеченность фосфором.

Таблица 4

Содержание подвижных форм фосфора в почве на полях, прилегающих к обследованным водохранилищам

Место отбора

0-20 0,083 с. Николо-Александровка поле № 1 (соя) 0-20 0,244

с. Тамбовка 20-40 0,072 20-40 0,074

поле №1 40-60 0,039 40-60 0,064

(пшеница) 60-80 0,071 60-80 0,044

80-100 0,055 80-100 0,087

0-20 0,112 с. Николо-Александровка поле № 2 (мн. травы) 0-20 0,080

с. Тамбовка 20-40 0,020 20-40 0,023

поле №2 (соя) 40-60 0,055 40-60 0,019

60-80 0,032 Прядчино 60-80 0,015

с. Козьмодемьяновка 80-100 0,026 поле № 1 (залежь) 80-100 0,007

0-20 0,555 0-20 0,055

поле № 1 20-40 0,326 20-40 0,043

(соя) 40-60 0,089 40-60 0,044

60-80 0,064 60-80 0,049

80-100 0,083 80-100 0,043

с. Козьмодемьяновка поле № 2 (мн. травы) 0-20 0,106 - - -

20-40 0,055 - - -

40-60 0,049 - - -

60-80 0,049 - -

80-100 0,032 -

Менее обеспечена фосфором территория вблизи водохранилища с. Николо-Александровка, на глубине 0-20 см - 0,244 мг P2O5 на 1 л, на глубине 20-40 см - 0,074 мг P2O5 на 1 л, что соответствует высокой и средней обеспеченности почв фосфором. Почвы вблизи водохранилища с. Тамбовка на глубине 0-20 см содержат 0,083 мг P2O5 на 1 л, 20-40 см - 0,072 мг P2O5 на 1 л, что соответствует средней обеспеченности фосфором. Низкая обеспеченность подвижным фосфором характерна для территории вокруг водохранилища Прядчино - 0,055 мг P2O5 на 1 л на глубине 0-20 см и 0,043 мг P2O5 на 1 л на глубине 20-40 см. Возможно, это способствовало наиболее высоким концентрациям фосфатов в воде водохранилищ агроландшафта и более низким в контрольном водоеме.

Таким образом, искусственные водоемы, находящиеся в агроландшафтах, испытывают высокую антропогенную нагрузку в результате сельскохозяйственного землепользования. Вследствие выноса водорас-

творимых минеральных удобрений, биогенных элементов и органических веществ с поверхностным стоком с близлежащих сельскохозяйственных угодий происходит регулярное загрязнение воды.

Литература

1. ГОСТ 17.1.2.04-77. Охрана природы. Гидросфера. Показатели состояния и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов.- М.: Изд-во стандартов, 1977. - 12 с.

2. Методы химического анализа в гидробиологических исследованиях. - Владивосток, 1979. - 127 с.

3. Мордовин, А.М. Гидроклиматология и гидрохимия Зейского водохранилища / А.М. Мордовин, Е.С. Петров,

B.П. Шестеркин. - Владивосток-Хабаровск: Дальнаука, 1997. - 138 с.

4. Савкин, В.М. Экологические аспекты освоения водных ресурсов водохранилищ Сибири / В.М. Савкин,

C.Я. Двуреченская // Проблемы региональной экологии. - 2008. - № 6 . - С. 144-148.

5. Шестеркин, В.П. Особенности миграции химических элементов в воде Амура в летнюю межень 2002 года / В.П. Шестеркин, В.А. Чудаева, Н.М. Шестеркина, С.Г. Юрченко // Биогеохимические и гидрологические исследования техногенных экосистем. - Вып. 14. - Владивосток: Дальнаука, 2004. - С. 163-171.

'--------♦------------

УДК 631.862:630.8 О.А. Ульянова, А.С. Нечаева, С.В. Хижняк

ТРАНСФОРМАЦИЯ СОСНОВОЙ КОРЫ И КОМПОЗИЦИЙ НА ЕЕ ОСНОВЕ

В данной работе исследован процесс трансформации коры сосны совместно с минеральными удобрениями и местным сырьем (цеолитом, вермикулитом и сапропелем).

Ключевые слова: сосновая кора, минеральные удобрения, цеолит, вермикулит, сапропель, трансформация, минерализация, гумификация.

O.A. Ulyanova, A.S. Nechaeva, S.V. Khizhnyak TRANSFORMATION OF PINE BARK AND COMPOSITIONS ON ITS BASIS

The process of pine bark transformation together with mineral fertilizers and local raw materials (zeolite, vermiculite and sapropel) is researched in the article.

Keywords: pine bark, mineral fertilizers, zeolite, vermiculite, sapropel, transformation, mineralization, humification.

Решение проблемы комплексного использования лесных ресурсов предполагает широкое вовлечение в переработку всех видов древесных отходов. Утилизация коры является наиболее слабым звеном в комплексной переработке лесных ресурсов [10]. Однако известно [2, 3, 9], что кора различных пород деревьев является действенным средством, улучшающим структуру и гумусное состояние почвы.

В целях развития теоретических основ применения коры в сельском хозяйстве необходимо изучение механизмов ее трансформации. В данной работе был исследован процесс трансформации коры сосны совместно с минеральными удобрениями и местным сырьем (цеолитом, вермикулитом и болотным образованием - сапропелем) в удобрительные композиции, в которых сельское хозяйство в настоящее время испытывает дефицит.

Объекты и методика исследования

Трансформацию сосновой коры изучали при ее компостировании с минеральным сырьем, сапропелем без участия компонентов почвы в лабораторных условиях в литровых пластмассовых сосудах в течение одного года. Влажность конвертируемой массы коры поддерживали на уровне 60 %. Исходная сосновая кора характеризуется невысокой зольностью (2,3 %), имеет широкое отношение С^ (153), рНн2о- 4,05. Отношение С:Ы было сбалансировано внесением мочевины (^). В качестве источника фосфора использовали су-