Качество воды и сапробность притоков среднего Иртыша и озер г. Омска

УДК 504.4

О. П. БАЖЕНОВА Н. Н. БАРСУКОВА О. А. КОНОВАЛОВА

Омский государственный технический университет

Омский государственный аграрный университет

КАЧЕСТВО ВОДЫ И САПРОБНОСТЬ ПРИТОКОВ СРЕДНЕГО ИРТЫША И ОЗЕР г. ОМСКА

Методами биоиндикации определен трофический статус, сапробность, качество воды притоков среднего Иртыша и озер, расположенных на территории г. Омска. По биомассе фитопланктона, составу видов-индикаторов и величине индекса сапробности установлено неблагополучное экологическое состояние большинства исследованных рек и озер, воды которых относятся к Р-мезосапробной зоне. Ключевые слова: биоиндикация, фитопланктон, сапробность, качество вод.

Состояние поверхностных вод имеет огромное значение для обеспечения здоровья человека. Одной из глобальных экологических проблем является поступление в поверхностные воды различных загрязняющих веществ, что приводит к усиленной антропогенной сукцессии водных экосистем. В системе контроля антропогенного загрязнения водной среды ведущая роль принадлежит биологическим методам оценка качества вод. Одним из методов является оценка степени загрязненности водоема органическими веществами или сапробность водоема. При проведении мониторинга водных объектов применяются системы оценки качества вод, основанные на принципе различного отношения к уровню сапробности разных видов организмов. Фитопланктон, являясь первым звеном трофической цепи, позволяет оценить степень загрязнения и качество вод, а также отражает уровень антропогенных воздействий и диагностирует изменения, происходящие в водоемах уже на ранних сроках.

Расположенные на территории Омской области притоки среднего течения Иртыша широко используются для питьевых и хозяйственных целей, а городские водоёмы служат местом рекреации горожан, поэтому необходимое качество их вод является обязательным условием сохранения здоровья населения.

Материалом для работы послужили пробы фитопланктона, отобранные в безлёдный период 2008 — 2009 гг. из городских озер: Чередовое, Моховое, безымянное озеро в ПКиО им. 30-летия ВЛКСМ. Исследуемые водоёмы находятся в разных районах г. Омска и испытывают антропогенную нагрузку различной степени. Ввиду мелководности озер отбор проб фитопланктона проводили зачерпыванием из поверхностного слоя воды на нескольких станциях, расположенных равномерно по акватории озер.

Пробы фитопланктона притоков среднего Иртыша (правобережные притоки Омь, Тара, Уй, Шиш; левобережные — Тевриз, Большой Аев, Оша, Ишим) отбирали в 2007 — 2009 гг., в р. Оми — круглогодично, в остальных реках — в безлёдный период. Пробы отбирали на трех станциях по поперечному сечению реки из поверхностного слоя воды.

Объём количественных проб фитопланктона составлял 0,5 л. Для более полного выявления флористического состава отбирали качественные пробы. Фиксацию проб проводили формалином, концентрирование — осадочным методом. Обработку проб проводили общепринятыми гидробиологическими методами. Подсчет числа клеток водорослей проводили в камере Горяева в 2 — 3 повторностях на микроскопах МБИ-15 и Микмед-1. Биомассу фитопланктона рассчитывали общепринятым способом по объемам клеток водорослей после массовых измерений их размеров. Объемы клеток определяли приравниванием их форм к близким геометрическим фигурам [1].

Индекс сапробности (Я) рассчитывали по методу Ротшайна в модификации Тодераша с использованием списка видов-индикаторов [2].

Оз. Чередовое — реликтовое озеро древней долины Иртыша, расположено в Ленинском административном округе г. Омска. Это водоем равнинного типа, общая площадь водного зеркала составляет около 35 гектаров. Озеро граничит с крупным промышленным предприятием ПО «Иртыш». С одной стороны озеро опоясано железнодорожной веткой, с другой — жилым частным сектором. Рядом с озером проходит городское шоссе с активным движением автотранспорта. На прилегающей к озеру территории часто обнаруживают несанкционированные свалки твердых бытовых отходов.

Из обследованных озер фитопланктон озера Чередовое наиболее разнообразен: в нем найдено 195 таксонов рангом ниже рода, относящихся к 8 отделам: Суапортокату^а (35), Dinophyta (3), Cryptophyta (5), Chrysophyta (7), BacШariophyta (31), Xanthophyta (1), Euglenophyta (7), CЫorophyta (106). Больше половины обнаруженных в фитопланктоне оз. Чередовое видов, разновидностей и форм водорослей являются индикаторами определенной зоны сапробности (табл. 1).

Максимальным количеством видов-индикаторов отличаются зеленые водоросли (62,62 % от общего числа индикаторов), на втором месте стоят цианобак-терии (14,95 %), на третьем — диатомовые (8,42 %) водоросли. Небольшое количество видов-индикаторов относится к золотистым (5,61 %), эвгленовым

Распределение индикаторных видов фитопланктона оз. Чередовое по систематическим отделам и зонам сапробности

Отдел Зона сапробности

о-х о о-в в-о в в-а а-в а о- а всего

Суапоргокагуо1а - 3 6 4 1 - 2 16

Еид1епорЬу1а - - 1 3 1 - - 5

Dinophyta - - - 1 - - - 1

Сгур1юрЬу1а - - - 2 - - - 2

Chrysophyta - 3 3 - - - - 6

Baci11ariophyta 1 - 5 1 2 - - 9

Xanthophyta - - - 1 - - - 1

СЫогорЬул - 3 10 39 4 1 10 67

Всего 1 9 25 51 8 1 12 107

(4,67%), криптофитовым (1,87 %), желто-зеленым (0,93 %) и динофитовым (0,93 %) водорослям. Состав видов-индикаторов отражает таксономическую структуру фитопланктона оз. Чередовое.

Большинство видов-индикаторов относится к в-мезосапробам (47,66 %), представителям слабо загрязненных вод. В небольшом количестве встречаются индикаторы чистых вод — олигосапробы (8,42 %) и обитатели очень грязных вод — а-мезосапробы (0,93 %). Около половины видов-индикаторов (42,99 %) занимают промежуточное положение между основными группами сапробионтов.

В 2008 г. индекс сапробности оз. Чередовое в среднем за год составлял 1,94, а в 2009 г. — 1,98, что соответствует в-мезосапробной зоне [3]. В 2008 — 2009 гг. среднегодовая биомасса фитопланктона составила 19,7 — 31,5 г/м3, по этому показателю Чередовое относится к категории политрофных, а во время «цветения» воды — гипертрофных водоемов.

Вода оз. Чередовое относится к классу качества «загрязненная», разряду «сильно загрязнённая». Летом 2008 г. из-за «цветения» воды её качество было гораздо ниже и соответствовало классу «грязная», разряду «весьма грязная».

Озеро Моховое находится в Советском административном округе, расположено в глубине садоводческого массива рядом с санитарно-защитной зоной Омского НПЗ. Озеро имеет округлую форму диаметром около 300 м. В годы повышенной влажности водоем представляет собой единое озёрное пространство, в годы с низким количеством осадков он распадается на несколько водоемов различного размера. Земли водосбора заняты со всех сторон садоводческими товариществами. В юго-восточной части водосбора расположена территория учебно-транспортного полигона.

В составе фитопланктона озера Моховое найдены 125 видов, разновидностей и форм, относящихся к 7 отделам: Суапортокату^а (23), Dinophyta (1), Сгур-tophyta (4), Chгysophyta (8), BacШaгiophyta (47), Еи-glenophyta (14), Chloгophyta (28). Среди них большая часть (57,60 %) являются видами-индикаторами сап-робного состояния воды. Максимальное количество видов-индикаторов имеют диатомовые (34,72 % от общего числа индикаторных видов), второе место занимают зелёные водоросли (20,83 %) и третье — цианобактерии (16,67 %) (табл. 2).

Большинство показательных организмов фитопланктона относится к Р-мезосапробам (36,11 %), виды, развивающиеся в переходной зоне между олигосапробной и Р-мезосапробной зонами занимают второе место по количеству — 26,39 %. Число видов-индикаторов чистых вод (х-сапробы, х-олиго-сапробы и олигосапробы) в фитопланктоне оз. Моховое выше, чем в оз. Чередовое: 15 против 10.

В 2008 г. вода оз. Моховое по показателю сапробности (1,68) относилась к Р-мезосапробной зоне, а в 2009 г. (1,48) — олигосапробной зоне, разряду а-олигосапробная, также приближаясь к Р-мезосап-робной зоне.

По показателю биомассы фитопланктона в среднем за безледный период 2009 г. (2,53 г/м3) оз. Моховое относится к категории эвтрофных водоемов, разряду эвтрофных. В отдельные сезоны года (весна 2009 г.) разряд трофности может повышаться до эвтрофно-политрофного.

Вода оз. Моховое относится к классу «удовлетворительной чистоты», разряду качества «слабо загрязненная». Весной 2009 г. озеро переходит в класс вод «загрязненные», разряд «умеренно загрязненные».

Озеро в ПКиО им. 30-летия ВЛКСМ. К настоящему времени в фитопланктоне озера обнаружено 88 видов и разновидностей, относящихся к 8 отделам: Cyanopгokaгyota (20), Dinophyta (1), Cгyptophyta (4), Chгysophyta (8), BacШaгiophyta (9), Xanthophyta (1), Euglenophyta (12), Chloгophyta (33).

На первом месте по числу индикаторов сапробности находятся зелёные водоросли (43,75 %), на втором — цианобактерии (37,50 %). Виды-индикаторы остальных отделов водорослей составляют незначительную часть от общего количества индикаторов (табл. 3).

Почти половина индикаторов относится к Р-мезо-сапробам (40,63 %), виды, развивающиеся в переходной зоне между олигосапробной и Р-мезосапробной зонами занимают второе место — 25,0 %. Доля олиго-сапробов в фитопланктоне озера невысокая (12,50 %).

По величине индекса сапробности в 2008 г. (1,82) и 2009 г. (1,59) вода озера относится к Р-мезосапроб-ной зоне.

По показателю среднегодовой биомассы фитопланктона (2008 г. — 1,86, 2009 — 1,3 г/м3) озеро относится к категории мезотрофных, разряду мезоэвтроф-ных водоемов, в весенний период 2008 и 2009 гг.

Распределение индикаторных видов фитопланктона оз. Моховое по систематическим отделам и зонам сапробности

Отдел Зона сапробности

X о-Х х-в о о-в в-о в в-а а-в о-а всего

Суапоргокагуо1а - - - 2 6 3 - 1 12

Бид1епорЬу1а - - - - - 7 3 - 10

ОторЬу1а - - - 1 - - - - 1

Сгур1:орЬу1а - - - - 1 1 - - 2

СЬгуБорЬу1а - - - 2 3 1 - 1 7

БасШапорЬу1а 1 3 1 6 8 5 1 - 25

СЫогорЬу1а - - - - 1 9 1 4 15

Всего 1 3 1 11 19 26 5 6 72

Таблица 3

Распределение индикаторных видов фитопланктона оз. в ПКиО по систематическим отделам и зонам сапробности

Отдел Зона сапробности

о оо о О "ГО в в-а а-в о-а всего

СуапоргокагуМа 2 4 2 1 3 12

Сгур1:орЬу1а - - 1 - - 1

СЬгуБорЬу1а 2 1 1 - - 4

БасШапорЬу1а - 1 - - - 1

СЫогорЬу1а - 2 9 1 2 14

Всего 4 8 13 2 5 32

трофический статус повышался до категории эвтроф-ных водоёмов. Вода озера относится к классу качества «удовлетворительной чистоты».

Река Омь. Более половины обнаруженных в фитопланктоне видов, разновидностей и форм водорослей (221 из 412) являются индикаторами определенной зоны сапробности, в реке найдены виды-индикаторы всех зон сапробности, кроме полисапробной. Большинство видов-индикаторов относится к в-мезосап-робам (35,90 % от общего числа индикаторов), на втором месте (13,36 %) находятся представители олигосапробной и олиго-а-мезосапробной зоны, на третьем олиго-Р-мезосапробы (9,67 %). Представители иных зон сапробности составляют 13,82 %.

По величине индекса сапробности вода Оми в разные периоды исследований варьировалась от а-мезо-сапробной до Р-мезосапробной зоны. Качество воды колебалось от 3-го класса «удовлетворительной чистоты» до 4-го класса «загрязненная», от разряда 3а «достаточно чистая» до разряда 4б «сильно загрязненная». По уровню развития фитопланктона река относится к категории мезотрофных вод (разряду мезо-эвтрофная), в отдельные сезоны (осень 2008, весна 2009 г.) трофический статус р. Оми повышается до категории эвтрофных вод.

При сравнении наших данных с литературными [4, 5], полученными в середине прошлого века, в составе фитопланктона отмечено увеличение числа видов-индикаторов Р-мезосапробной зоны и появление индикаторов сильной степени загрязнения воды органическими веществами —а-мезосапробов. Установленные структурные изменения свидетельствуют

о возрастании загрязнения реки органическими веществами.

Река Тара. В настоящее время более половины обнаруженных в фитопланктоне реки видов, разновидностей и форм водорослей (129 из 214) являются индикаторами определенной зоны сапробности. В фитопланктоне найдены виды-индикаторы всех зон сапробности, в том числе полисапробной. Как в прошлом веке [6], так и в настоящее время среди индикаторов сапробности наиболее многочисленны Р-мезо-сапробы — показатели слабой степени загрязнения воды органическими веществами (31 %), представители чистых вод — олигосапробы — составляют 15,5 %, переходная группа олиго-а-мезосапробов насчитывает 15,5 %, индикаторы сильной степени загрязнения воды органическими веществами — полисапробы, а-Р- и Р-а-мезосапробы в общем составляют 6,9%. Согласно [6] в фитопланктоне р. Тары в середине ХХ века индикаторы сильной степени загрязнения воды органическими веществами не обитали.

По эколого-санитарным показателям, учитывающим биомассу фитопланктона [3], вода реки Тары относится ко 2-му классу, разряду 2б — «вполне чистая». По уровню развития фитопланктона река относится к мезотрофным водотокам.

Река Шиш. Видовой состав фитопланктона реки довольно беден, нами обнаружено 93 вида и разновидности, а по данным А. П. Скабичевского [6] — 65. Присутствуют виды-индикаторы всех зон сапробности, кроме полисапробов. Доля Р-мезосапробов в составе видов-индикаторов за прошедшие полвека

возросла в 3 раза — с 15 % до 45,5 %. Представители чистых вод (ксено- и олигосапробы) составляют незначительную часть (3,6 %) индикаторов. Значительная доля видов-индикаторов в составе фитопланктона (21%) относится к переходной группе от олиго-сапробной до а-мезосапробной зоны. Ранее в р. Шиш индикаторы а-мезосапробной и полисапробной зоны не встречались [6].

Река Уй. Видовое богатство водорослей и циано-бактерий в фитопланктоне реки по сравнению с прошлым веком возросло в 2,5 раза: от 58 видов и разновидностей [7] до 144, из которых 90 являются индикаторами сапробности. Присутствуют виды-индикаторы всех зон сапробности, кроме полисапробов. Резко возросло количество Р-мезосапробных видов, ранее был обнаружен только один вид, а сейчас их доля достигает 31,1 % от общего числа видов-индикаторов. Доля олигосапробов невысока (12,2%), 15,5 % видов индикаторов относятся к переходной группе от олигосапробной до а-мезосапробной зоны.

Таким образом, по изменениям состава видов-индикаторов в правобережных притоках Иртыша (р. Тара, Уй и Шиш) по сравнению с прошлым веком наблюдается тенденция усиления загрязнения воды органическими веществами. Кроме того, значительное увеличение видового богатства водорослей и цианобактерий в фитопланктоне рек Шиш и Уй является признаком возрастающего эвтрофирования этих рек и перехода их экосистем в состояние антропогенного экологического напряжения.

В реках Тевриз и Большой Аев в составе фитопланктона найдены представители всех зон сапробности, среди них отмечена значительная доля индикаторов Р-мезосапробной зоны — 35,7 и 44,4 % соответственно. Относительная доля олигосапробов, так же как и в правобережных притоках, невысокая — 7 %.

В реках Оша и Ишим больше половины из состава видов-индикаторов фитопланктона приходится на долю Р-мезосапробов (58,0 и 55,8 % соответственно), представители чистых вод составляют всего 4 % в Оше и 7,4 % в Ишиме. Полисапробов в обследованных реках не найдено.

По литературным данным, полученным в начале XXI века [8], воды рек Тевриз, Большой Аев, Оша и Ишим по величине индекса сапробности относятся к Р-мезосапробной зоне (класс вод удовлетворительной чистоты). В настоящее время ситуация не изменилась.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют об увеличении сапробности вод большинства притоков среднего Иртыша по сравнению с серединой XX века. Поскольку сапробность воды озер, расположенных на территории г. Омска, ранее не изучалась, провести сравнение их нынешнего состояния с прошлым по этому показателю невозможно. В настоящее время по величине индекса сапробности вода обследованных озер относится к Р-мезосапробной зоне, и только в оз. Моховое в 2009 г. вода относилась к олигосапробной зоне, разряду а-олигосапробная, приближаясь по величине индекса сапробности к Р-мезосапробной зоне.

Притоки среднего Иртыша служат источником питьевого и хозяйственного водоснабжения для множества населенных пунктов Омской области, а городские водоёмы — местом рекреации населения. Неблагополучное экологическое состояние обследованных водных объектов, особенно по такому показателю, как загрязнение органическими веществами (сапробность) внушает серьезную тревогу, на сложившееся положение необходимо обратить пристальное внимание органов исполнительной власти региона. Безусловное выполнение водоохранных мероприятий будет способствовать улучшению экологической ситуации на водных объектах Омской области и поддержанию достаточно высокого уровня здоровья населения.

Библиографический список

1. Федоров, В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности / В. Д. Федоров. - М. : МГУ, 1979. - 168 с.

2. Баринова, С. С. Экологические и географические характеристики водорослей-индикаторов / С. С. Баринова, Л. А. Медведева, О. В. Анисимова // Водоросли-индикаторы в оценке качества окружающей среды. Часть II. — М. : ВНИИприроды, 2000. — С. 60— 150.

3. Шитиков, В. К. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации / В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д. Зинченко. — Тольятти : ИЭВБ РАН, 2003. — 463 с.

4. Бобкова, Г. И. Фитопланктон реки Оми у города Омска / Г. И. Бобкова // Тр. Ом. мед. ин-та. — 1952. — № 18. — С. 93 — 97.

5. Бобкова, Г. И. Альгофлора низовьев реки Оми и ее сезонные изменения / Г. И. Бобкова // Тр. Ом. мед. ин-та. — 1963. — № 37. — С. 165— 177.

6. Скабичевский, А. П. Фитопланктон рек Тары и Шиша / А. П. Скабичевский / / Тр. Ом. мед. ин-та. — 1963. — № 37. — С. 43 — 61.

7. Скабичевский, А. П. Фитопланктон некоторых правых притоков Иртыша / А. П. Скабичевский // Тр. Ом. мед. ин-та. — 1965. — № 61. — С. 14 — 24.

8. Баженова, О. П. Сапробность вод среднего Иртыша и его притоков / О. П. Баженова, Н. Н. Барсукова, А. В. Ракша // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы : матер. Всеросс. науч.-практ. конф. Т 2. Красноярск : СибГТУ, 2004. — С. 83 — 88.

БАЖЕНОВА Ольга Прокопьевна, доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры физической химии Омского государственного технического университета.

Адрес для переписки: e-mail: olga52@bk.ru БАРСУКОВА Наталья Николаевна, аспирантка кафедры экологии и биологии Омского государственного аграрного университета (ОмГАУ). КОНОВАЛОВА Оксана Александровна, аспирантка кафедры экологии и биологии ОмГАУ.

Статья поступила в редакцию 23.06.2010 г. © О. П. Баженова, Н. Н. Барсукова, О. А. Коновалова