Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Автотрофный планктон рек на территории городов 9
1.1. Флора планктонных водорослей и состав цианобактерий
1.1.1. Исследования рек, протекающих на территории городов Российской Федерации 11
1.1.2. Исследования рек, протекающих на территории городов Южной и Восточной Азии 15
1.1.3. Исследования рек, протекающих на территории городов Европы, Ближнего Востока и Востока США 17
1.2.Количественные исследования планктонных водорослевых и цианобактериально-водорослевых сообществ рек на территории городов 20
1.3. Воздействие антропогенного фактора на автотрофный планктон рек на территории городов 24
1.4. Биоиндикация и биотестирование
1.4.1. Биоиндикация 28
1.4.2. Биотестирование 32
Глава 2. Характеристика района исследования
2.1. Физико-географическое описание и гидрологическая характеристика территории г. Стерлитамак 41
2.2. Физико-географическое описание и гидрологическая характеристика территории г. Ишимбай 47
Глава 3. Материалы и методы исследования 49
Глава 4. Автотрофный планктон рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай
4.1. Общая характеристика автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай 57
4.2. Флористическое богатство и систематическое разнообразие автотрофного планктона исследуемых рек
4.2.1. Город Стерлитамак 58
4.2.2. Город Ишимбай 68
4.2.3. Видовой состав автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай в 2013 г 75
4.3. Численность автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай
4.3.1. Город Стерлитамак 76
4.3.2. Город Ишимбай 80
4.3.3. Численность автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай в 2013 г 81
4.4. Биомасса автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай
4.4.1. Город Стерлитамак 82
4.4.2. Город Ишимбай 84
4.4.3. Биомасса автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай в 2013 г 85
4.5. Классификация видов автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай на основе кластерного анализа
4.5.1. Город Стерлитамак 86
4.5.2. Город Ишимбай 87
4.6. Экологические закономерности автотрофного планктона рек
на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай
4.6.1. Город Стерлитамак 91
4.6.2. Город Ишимбай 94
Глава 5. Биотестирование и биомониторинг состояния рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай
5.1. Биотестирование 96
5.2. Оценка уровня органического загрязнения по индексам сапробности 99
5.2.1. Город Стерлитамак 101
5.2.2. Город Ишимбай 107
Глава 6. Выделение групп индикаторных видов
6.1. Использование F-фактора для выделения различных функциональных групп 112
6.1.1. Город Стерлитамак 116
6.1.2. Город Ишимбай 120
6.2. Использование подходов флористической классификации для выделения групп индикаторных организмов
6.2.1. Город Стерлитамак 124
6.2.2. Город Ишимбай 128
Выводы 131
Список литературы
- Исследования рек, протекающих на территории городов Европы, Ближнего Востока и Востока США
- Физико-географическое описание и гидрологическая характеристика территории г. Ишимбай
- Численность автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай
- Использование подходов флористической классификации для выделения групп индикаторных организмов
Введение к работе
Актуальность темы. Современный город представляет собой
неустойчивую искусственную экосистему с преобладанием гетеротрофного звена пищевых цепей. Автотрофный планктон городских рек находится под постоянным воздействием антропогенного загрязнения, что вызывает формирование специфических сообществ, которые могут быть использованы для мониторинга (Шкундина, 1993; Охапкин, Старцева, 2005; Reynolds et al., 2002; Abonyi et al., 2012). Реки, протекающие на территории Республики Башкортостан (РБ) относятся в основном к бассейну р. Волга. По речному бассейну этой реки ресурс экологически чистой воды составляет не более 3 % от общего объема поверхностных вод (Морозов, 2003).
Основным загрязнителем вод РБ является г. Стерлитамак, где работают
предприятия «Башкирской содовой компании» (объем стоков 70 млн. м3,
2009 г.). В г. Ишимбай сосредоточена значительная доля предприятий нефте- и
газопереработки, химических производств, нефтедобычи, нефте- и
газопроводной системы (объем стоков 3790 тыс. м/год, 2011 г. и 3473 тыс. м/год, 2012 г.) (Схема водоотведения …, 2014). За последние пять лет произошло уменьшение объема сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты на 42,77 млн. м (Государственный доклад …, 2015).
Качество воды р. Белая в период исследования (начиная с 2009 г.) улучшалось и соответствовало 3-му классу разряда «б», вследствие снижения коэффициента комплексности до 32 %, значения удельного комбинаторного индекса загрязненности воды до 3,45 и критического показателя загрязненности до 0 (Государственный доклад …, 2011). С 2014 г. качество воды реки ухудшилось с переходом в 4-ый класс. Незначительное ухудшение качества воды водных объектов на 1 разряд прослеживается на р. Белая (ниже г. Стерлитамак) (Государственный доклад …, 2015).
Оценка экологического состояния рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай по автотрофному планктону имеет не только теоретическое, но и важное практическое значение.
Цель работы – выявить состав, численность и биомассу автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай, как индикаторные показатели для оценки качества среды. Проанализировать связь состава планктонных цианобактериально-водорослевых ценозов (ЦВЦ) с различными реками и оценить экологическое состояние рек по составу автотрофного планктона.
Задачи исследования:
-
Выполнить флористический анализ автотрофного планктона рек на территории городов Стерлитамак и Ишимбай;
-
Проанализировать качественные изменения автотрофного планктона рек на территории городов Стерлитамак и Ишимбай за периоды 2009 – 2011, 2013 и 2014 гг.;
-
Определить уровень эвтрофирования по показателям биомассы автотрофного планктона;
-
Провести биотестирование воды из рек на территории г. Стерлитамак;
-
Оценить санитарно-биологическое состояние рек по индексам сапробности;
-
Оценить экологическое состояние рек на основании F-фактора и выявить индикаторные сообщества с использованием подходов, разработанных в методе Браун - Бланке.
Научная новизна. Составлен систематический список водорослей и
цианобактерий автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и
Ишимбай, что позволило расширить общий список видов автотрофного
планктона антропогенно нарушенных территорий Приволжского федерального
округа. С использованием подходов эколого-флористической классификации
выделены индикаторные сообшества, определены количественные
закономерности развития автотрофного планктона и на их основе дана оценка санитарно-биологического состояния исследуемых водотоков.
Практическая значимость. Полученные флористические данные могут быть использованы при составлении кадастров водорослей и цианобактерий водотоков, и рассматриваться как составляющая биологического мониторинга экосистем водотоков для выработки соответствующих рекомендаций по их охране и рациональному использованию. Результаты исследования могут быть использованы в курсах лекций «Альгология» и «Урбаноэкосистемы» на биологическом и экологическом отделениях биологического факультета БашГУ и в БГПУ им. М. Акмуллы.
Апробация. Результаты работы были представлены на конференциях: IV Международная конференция «Актуальные проблемы современной альгологии» (г. Киев, 2012); Международная дистанционная конференция-конкурс научных работ студентов, магистрантов и аспирантов им. Лилии Хайбуллиной «Современные аспекты изучения экологии растений» (г. Уфа, 2013); XIII Международная научная конференция альгологов – XIII Диатомовая школа (п. Борок, 2013); Международная заочная научно-практическая конференция «Наука и образование в XXI веке» (г. Москва, 2013); Международная заочная научно-практическая конференция «Наука и образование в XXI веке» (г. Тамбов, 2013); IV Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Современная российская наука глазами молодых исследователей» (г. Красноярск, 2014); Международная научная конференция, посвященная 100-летию создания Северско-Донецкой биологической станции имени профессора В. М. Арнольди (г. Харьков, 2014); Международная научная конференция «Современные тенденции в изучении флоры Казахстана и ее охрана» (г. Алматы, 2014); Всероссийская Конференция с Международным участием (посвященная памяти
профессора Н. А. Киреевой) «Биотехнология – от науки к практике» (г. Уфа, 2014).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе пять статей в изданиях, включенных в перечень научных изданий и журналов, рекомендуемых ВАК МОН РФ.
Защищаемые положения.
-
Вода в реках Белая, Стерля и Ольховка на территории г. Стерлитамак и в реках на территории г. Ишимбай относилась ко 2-му классу чистоты («чистая»), а в р. Ашкадар – к 3-му классу («умеренно загрязненная»).
-
F-фактор является комплексным показателем, который успешно может быть использован для оценки экологического состояния рек на территории Российской Федерации.
Диссертация изложена на 183 страницах, в том числе 132 страницы основного текста, иллюстрирована 25 рисунками, 64 таблицами. Приложения включают 3 таблицы.
Исследования рек, протекающих на территории городов Европы, Ближнего Востока и Востока США
Возрастание антропогенной нагрузки особенно сильно проявляется для водотоков и водоемов в различных географических регионах, на водосборных площадях которых расположены крупные города – мегаполисы. В данном литературном обзоре представлены исследования рек, протекающих на территории городов Российской Федерации – Москва [60], Миасс [1], Гниличка [22], Черная [22], Лена [79], Вилюй [79], Алдан [79], Амга [79], Старка [87], Кова [87], Рахма [87], Лососинка [86], Белая [60, 103]; Южной и Восточной Азии – Тунгабхадра [205], Бхадра [193], ЦиньХуай [219]; Европы – Южный Буг [70, 128], Ближнего Востока – Ефрат [189] и Востока США – Паган [191]. Перечисленные реки представляли собой яркий пример городских водотоков, испытывающих на себе антропогенные воздействия.
Российской Федерации В 2010 г. в июне и сентябре в автотрофном планктоне по тракту р. Москва от места вхождения реки на территорию г. Москва до устья реки у г. Коломна было выявлено 231 видов автотрофного планктона, которые относились к восьми отделам. Наибольшее число таксонов относились к отделам Bacillariophyta и Chlorophyta. Наблюдалось уменьшение доли отделов Chlorophyta, Cyanophyta, Euglenophyta и Cryptophyta и увеличение доли других отделов в нижнем течении реки по сравнению с верховьем [60].
Фоновыми видами в июне для нижнего течения р. Москва являлись Stephanodiscus hantzschii Grun., S. hantzschii var. pusilla Grun., Chlamydomonas monadina (Ehr.) Stein, Didymocystis lineata Korsh. и Cryptomonas ovata Ehr. На всех станциях, кроме Строгино была отмечена Aulacoseira granulata (Ehr.) Sim. В сентябре на всех станциях были отмечены виды: Aulacoseira granulata (Ehr.) Sim. , S. hantzschii Grun., S. hantzschii var. pusilla Grun., Cryptomonas erosa Ehr., C. ovate Ehr. На всех станциях, кроме Котельнической набережной наблюдался Microcystis aeruginosa (Kutz.) Kutz., а Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. на всех, кроме устья реки [60].
Доминирующие виды в нижнем течении р. Москва отличались от таковых в верхнем течении. По численности в верховьях реки доминировали M. aeruginosa (Kutz.) Kutz., Cocconeis placentula Ehr., Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. и Coelastrum microporum Nag.; по биомассе – C. placentula Ehr., M. varians Ag., Ulnaria ulna (Nitzsch) Compere, Navicula tripunctata (O. F. Mull.) Bory [70].
Развитие автотрофного планктона на участке реки от границы г. Москва до Софьино-Бронницы находилось под воздействием факторов мегаполиса: изменение температуры воды под влиянием стоков города, что было показано ранее [117]; разбавление вод реки сточными водами станций аэрации, понижающее значения численности и биомассы автотрофного планктона; внесение в реку очищенных вод, богатых биогенными элементами. А также воздействие загрязняющих веществ, поступающих с ливневыми стоками [60].
Альгофлора р. Миасс в черте г. Челябинск изучена недостаточно [1, 84]. Воды реки на территории города сильно загрязнены. Участок реки ниже Челябинска соответствовал статусу зоны экологического бедствия. Вода характеризовалась как «очень грязная» [76]. В заводях р. Миасс в автотрофном планктоне в 2007–2008 гг. выявлено 28 видов водорослей, относящихся к 22 родам, 14 семействам, 11 порядкам, 4 отделам [1].
Реки Гниличка и Черная на территории Нижнего Новгорода испытывали антропогенный пресс и обладали своеобразной организацией автотрофного планктона. В автотрофном планктоне р. Гниличка было отмечено 377 видов, разновидностей и форм. Видовой состав р. Черная был представлен 311 таксонами рангом ниже рода. Альгофлора исследуемых водотоков была сформирована водорослями из 8 отделов, 14 классов, 26 порядков, 63 семейств и 145 родов. По отделам водоросли распределились следующим образом: Chlorophyta – 201, Bacillariophyta – 95, Euglenophyta – 84, Cyanoprokaryota – 46, Chrysophyta – 39, Dinophyta – 12, Xanthophyta – 9 и Cryptophyta – 6. Ведущими порядками являлись: Chlorococcales, Euglenales, Raphales, Desmidiales, Ochromonadales и Oscillatorilales. Анализ родового спектра альгофлоры позволил выделить 5 ведущих родов общего списка: Scenedesmus (46), Trachelomonas (40), Phacus (20), Closterium (17) и Euglena (16) [22].
Среднее течение р. Лена и наиболее крупные ее притоки (реки Вилюй, Алдан и Амга) являются основными водотоками Центрально-Якутской равнины. Они – главная транспортная артерия региона, источники водоснабжения поселков, городов и среда обитания промысловых пород рыб. Водные экосистемы р. Вилюй наиболее подвержены антропогенной нагрузке. В автотрофном планктоне р. Лена выявлено 456 видов водорослей и цианобактерий, представленных 565 внутривидовыми таксонами. Основу видового состава составляли представители отделов Bacillariophyta (211 видов) и Chlorophyta (116 видов) [79].
Река Вилюй – крупный приток р. Лена. Для энергоснабжения алмазодобывающей промышленности, добычи и переработки других полезных ископаемых Якутии было создано Вилюйское водохранилище. Средний участок реки расположен от плотины Светлинской ГЭС до устья р. Марха. На этом участке было выявлено 291 вид водорослей и цианобактерий из 7 отделов. В автотрофном планктоне р. Вилюй выявлено 383 видов водорослей и цианобактерий. Основу систематического разнообразия реки составляли представители отделов Chlorophyta (181 видов) и Bacillariophyta (130 видов). Доминирующими были диатомеи: Aulacoseira distans, Asterionella gracillima, Synedra ulna [79].
Река Алдан – крупный правый приток р. Лена. В ее автотрофном планктоне выявлено 166 видов водорослей и цианобактерий. Наиболее богат по числу видов отдел диатомовых водорослей (109 видов), затем следовали зеленые водоросли (34 видов) [79]. В число наиболее крупных по видовому богатству семейств на верхнем участке р. Алдан входили Desmidiaceae, Selenastraceae, Nitzschiaceae и Oscillatoriaceae [80].
К числу наиболее крупных рек Центральной Якутии относится р. Амга – левый приток р. Алдан. Для альгофлоры этой реки выявлено 216 видов водорослей и цианобактерий из 7 отделов,12 классов, 20 порядков, 51 семейства и 87 родов. По видовому богатству преобладали представители отделов зеленых и диатомовых водорослей [79].
Исследования трех малых рек (Старка, Кова и Рахма) территории правобережья г. Нижний Новгород велись на протяжении 2003 – 2011 гг. Сводный список водорослей и цианобактерий насчитывал 329 видовых и внутривидовых таксонов из 8 отделов, 12 классов, 23 порядков, 49 семейств, 117 родов и 302 видов. Во всех реках преобладали диатомовые и зеленые водоросли. Наибольшим видовым богатством отличался автотрофный планктон р. Рахма (267 видов), далее следовала р. Старка (95 видов) и третье место по числу видов занимала р. Кова (79 видов) [87].
Физико-географическое описание и гидрологическая характеристика территории г. Ишимбай
Река Белая – основная водная артерия и крупный левобережный приток р. Кама. Качество вод р. Белая формируется под влиянием сточных вод предприятий металлургической, химической, нефтехимической, электроэнергетической, топливной, лесной, деревообрабатывающей, машиностроительной и металлообрабатывающей отраслей экономики, жилищно-коммунального сектора, смывов с территорий предприятий, сельхозугодий и населенных пунктов. Качество воды реки в г. Стерлитамак наблюдалось в 2-х створах: фоновом и контрольном. В фоновом створе на качество влияли сбросы предприятий городов Салават и Ишимбай. В 2009 г. качество воды сохранялось в пределах 3-го класса разряда «б» («очень загрязненная») в результате стабилизации среднего коэффициента комплексности загрязненности воды до 40 %, значения по УКИЗВ (удельный комбинаторный индекс загрязненности воды) до 3,60 и числа КПЗ (критический показатель загрязненности) до отсутствия. По-прежнему как «грязная», оценивалось качество воды и подтверждалось коэффициентом УКИЗВ 4,43 в створе ниже г. Стерлитамак, где р. Белая испытывала наибольшую антропогенную нагрузку. Мало изменился средний коэффициент комплексности загрязненности воды по сравнению с предшествующим годом и составил 46 %, а максимальный – 60 % [31].
На качество воды в р. Ашкадар оказывали влияние сточные воды предприятий города, а также неорганизованные стоки с объектов агропромышленного комплекса и нефтегазодобычи. В 2009 г. марганец сохранялся как критический показатель загрязненности, за счет которого качество воды в реке оценивалось 4-ым классом качества разряда «а» («грязная») со значением УКИЗВ 4,59. По комплексу характеризуемых веществ до 48% повысился среднегодовой коэффициент комплексности загрязненности, который в отдельные месяцы достигал 60 % [31]. Качество воды р. Белая в г. Стерлитамак в 2010 г. наблюдалось в 2-х створах: фоновом и контрольном. В фоновом створе на качество влияли сбросы предприятий городов Салават и Ишимбай. В отчетном году качество воды перешло из 3-го класса в 4-ый в результате увеличения числа КПЗ с 0 до 1, при стабилизации значения по УКИЗВ до 3,66 и снижения среднего коэффициента комплексности загрязненности воды (ККЗВ) до 36 %. Как «грязная» оценивалось качество воды в створе ниже города, где р. Белая испытывала наибольшую антропогенную нагрузку, и подтверждалось коэффициентом УКИЗВ 4,90 [32].
В р. Ашкадар качество воды в оценивалось 4-ым классом разряда «а» («грязная») со значением УКИЗВ 4,17. По комплексу характеризуемых веществ до 42 % снизился среднегодовой коэффициент комплексности загрязненности, который в отдельные месяцы достигал до 58 % [32].
Качество поверхностных вод на территории РБ формировалось под влиянием гидрохимического состава подземных вод, сбросов сточных вод с промышленных объектов, поверхностного стока с сельскохозяйственных угодий, лесов и территорий населенных пунктов, а также транзита загрязняющих веществ из соседних областей [33].
В 2011 г. качество воды р. Белая в г. Стерлитамак наблюдалось в 2-х створах: фоновом и контрольном. В фоновом створе влияли сбросы предприятий городов Салават и Ишимбай. В характеризуемом году средние ККЗВ и УКИЗВ возросли до 41 % и 4,04 соответственно, вода в створе реки оценивалась 4 классом качества, разряда «а» («грязная»). По-прежнему как «грязная», оценивалось качество воды в створе ниже г. Стерлитамак, где р. Белая испытывала наибольшую антропогенную нагрузку [33].
На качество воды в р. Ашкадар оказывали влияние сточные воды предприятий города, а также неорганизованные стоки с объектов Минсельхоза и нефтегазодобычи. По комплексу характеризуемых веществ до 41 % снизился среднегодовой коэффициент комплексности загрязненности, который в отдельные месяцы достигал 60 %. Возросло значение УКИЗВ до 4,35. Качество воды в реке оценивалось 4-ым классом разряда «а» («грязная»). В таблице 4 представлена динамика водоотведения в поверхностные водные объекты РБ за исследуемый период [33]. Таблица 4 Динамика водоотведения в поверхностные водные объекты РБ за 2009 – 2011, 2013 гг., млн. м Наименование показателей 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2013 г. Водоотведение, всего из них: 526,01 510,28 503,67 489,4 нормативно чистые (без очистки) 152,56 153,55 156,72 161,62 нормативно очищенные 14,87 16,09 26 22,68 загрязненные, 358,58 340,64 320,96 305,1 в том числе: без очистки 6,54 2,63 0,74 0,21 недостаточно очищенные 352,04 338,01 320,22 304,89
Основной причиной увеличения общей массы сброса загрязняющих веществ в 2013 г. являлось увеличение объема сброса сточных вод (дистиллерной жидкости) с механических очистных сооружений (шламонакопителей «Белые моря») ОАО «Башкирская содовая компания» г. Стерлитамак на 2,7 млн. м. Увеличение объемов сброса сточных вод, указанного предприятия, было связано с благоприятными гидрологическими характеристиками р. Белая, сложившимися в 2013 г. (увеличение водности реки). Колебания объемов сброса сточных вод происходили ежегодно с учетом гидрологических характеристик водоема-приемника сточных вод – р. Белая в целях оказания наименьшего негативного влияния на водный объект. Предприятиями г. Стерлитамак в поверхностные водные объекты сбрасывалось 19,0 % стоков и 91,3 % загрязняющих веществ от общереспубликанского объема их сброса. Основная часть загрязняющих веществ по г. Стерлитамак приходилось на ОАО «Башкирская содовая компания» (в состав которой вошли ОАО «Сода» и ОАО «Каустик») [34]. Качество воды р. Белая в г. Стерлитамак наблюдалось в 2-х створах: фоновом и контрольном. В фоновом створе на качество влияли сбросы предприятий городов Салават и Ишимбай. Снизилось значение УКИЗВ до 3,89 и коэффициента комплексности до 41 %, при этом качество воды оценивалось 4-м классом разряд «а» – «грязная». Значение УКИЗВ незначительно возросло до 5,15, при этом вода по качеству по-прежнему оценивалась как «грязная» в створе ниже города, где река испытывала наибольшую антропогенную нагрузку от предприятий химической, нефтедобывающей и пищевой промышленности, машиностроения и жилищно-коммунального хозяйства. Сохранялась наиболее высокая для р. Белая комплексность загрязненности воды, которая в отдельные месяцы достигала 67 % [34].
На качество воды в р. Ашкадар оказывали влияние сточные воды предприятий города, а также неорганизованные стоки с объектов агропромышленного комплекса и нефтедобывающей промышленности. По комплексу характеризуемых веществ до 41 % понизился среднегодовой коэффициент комплексности загрязненности, который в отдельные месяцы по-прежнему достигал 50 %. Незначительно снизилось значение УКИЗВ до 4,05. Качество воды в реке оценивалось 4-ым классом разряда «а» – «грязная». В период весеннего половодья (пик) фиксировали случай высокого загрязнения соединениями марганца на р. Ашкадар [34].
Численность автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак и Ишимбай
Нами были изучены изменения количественных показателей развития автотрофного планктона в различных реках. Отбирали пробы в реках Белая, Стерля, Ольховка и Ашкадар на территории г. Стерлитамак (92 пробы автотрофного планктона воды рек). Для гидрохимической характеристики условий формирования сообществ автотрофного планктона использовались работы В. А. Балкова [10], А. М. Гареева [28], государственные доклады о состоянии окружающей природной среды РБ [31 – 34].
Реки Белая, Стерля, Ольховка относятся к водоемам 2-й категории культурно-бытового назначения, не являются источниками питьевого водоснабжения. Источники питьевого водоснабжения города – подземные. Хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды после очистки на биологических очистных сооружениях (БОС) открытое акционерное общество (ОАО) «Каустик», общество с ограниченной ответственностью (ООО) «Стерлитамакский механический завод», Федеральное казенное предприятие (ФКП) «Авангард» сбрасываются в р. Белая. В р. Стерля осуществляется сброс ливневых неочищенных сточных вод предприятиями города (станкостроительный завод ОАО «Стерлитамак – МТЕ», ООО «Домостроительный комбинат», ОАО «Трест Стерлитамакстрой»). В р. Ольховка сбрасываются ливневые сточные воды ОАО «Стерлитамакский завод строительных машин» (завод Строймаш) после очистки на локальных очистных сооружениях [113].
Осуществлялся контроль за качеством воды р. Белая. В соответствии с планом – графиком лабораторного контроля филиалом федерального государственного учреждения здравоохранения (ФГУЗ) «Центр гигиены и эпидемиологии в РБ» проводился еженедельный отбор проб р. Белая [113]. Река Белая относится к водоемам рыбохозяйственного значения и служит примником сточных вод от промышленных предприятий города. Воды реки маломинерализованы и характеризуются выраженным преобладанием гидрокарбонатных ионов и ионов кальция. Левые притоки Ашкадар и Стерля отличаются повышенной минерализацией (от 500 до 1000 мг/л в течение межени и от 170 до 300 мг/л в период весеннего половодья). Реки Белая и Ашкадар служат источником водопотребления промпредприятий и населения города.
Минерализация воды р. Ашкадар 500 – 650 мг/л (25 – 30 %) экв. НСО3. Вода реки гидрокарбонатная со слабо выраженным преобладанием ионов Са+ (21 % экв.). Вода мягкая, с удовлетворительными или хорошими питьевыми качествами. Река используется для орошения и водоснабжения. В р. Стерля вода в период весеннего половодья гидрокарбонатная с минерализацией 220 – 650 мг/л (преобладают катионы Са+, Na+, K+), умеренно жесткая, обладает хорошими питьевыми качествами. В летнюю и зимнюю межень она сульфатная, минерализация е до 1,2 г/л, очень жесткая (9,5 – 13,2 мг-экв/л), является пригодной для питья. Используется для хозяйственно-бытовых нужд [113]. Работа промпредприятий города оказывает влияние на качество воды в р. Белая. Сравнение показателей этой реки выше и ниже г. Стерлитамак показало, что содержание сульфатов в реке ниже города увеличивается в 1,6 раза, а нитритов в 1,2 раза, хотя данные показатели не превышают ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения. Содержание же иона аммония увеличилось в 1,6 раза (с 1 до 1,4 ПДК). По концентрации металлов значения выше и ниже города почти одинаковые и превышают норматив по цинку и железу. За последние несколько лет в р. Стерля ниже города стабильно присутствуют хлорорганические углеводороды в экстремально высоких концентрациях. Основными загрязнителями стоков ОАО «Сода» являются нефтепродукты, хлориды, железо, фенолы [113].
В различные сроки отбора (табл. 22) происходило изменение численности (тыс. кл/л) видов автотрофного планктона рек. Значительное увеличение в 2013 г. наблюдалось в г. Стерлитамак за счет резкого подъема количественного развития Cyanobacteria {Dactylococcopsis acicularis Lemmermann, Aphanothece elabens (Brebisson ex Meneghini) Elenkin, Microcystis pulverea (H. С Wood) Forti). Минимальные показатели численности были у Charophyta во все годы исследования. В реках на территории г. Стерлитамак в 2010 г. не отмечалось усиление вегетации цианобактерий, что может быть связано с минимальным количеством атмосферных осадков.
В реках на территории г. Стерлитамак наибольшая численность автотрофного планктона (тыс. кл/л) наблюдалась в пробах воды рек 2009 г., наименьшая – в 2010 г. (рис. 10).
В 2009 г. преобладали положительные отклонения среднемесячной температуры воздуха от климатической нормы: 6 из 12 месяцев были теплыми, на 2 – 30 C выше нормы, март – аномально теплый, на 3 – 40 C выше нормы. Холодными оказались апрель и декабрь. Среднегодовая температура воздуха составила +3,60 C, что выше нормы на 1,10 C. Количество осадков было немного меньше нормы и составило 88 % от средних многолетних значений [31].
Большим количеством аномалий по температурному режиму и количеству осадков характеризовался 2010 г. Из 12 месяцев один был аномально холодным и 5 месяцев – аномально теплыми. В среднем отклонение от нормы составило +1,4 С. Количество осадков оказалось несколько меньше нормы и в среднем составило 391 мм (78 % от нормы). Особенно засушливым оказался вегетационный период – с мая по октябрь наблюдался значительный дефицит осадков [32]. Как близкий к нормам по температурному режиму и количеству осадков характеризовался 2011 г. Февраль был аномально холодным, а июль и октябрь – аномально теплыми. Среднегодовая температура воздуха составила +2,5 С, что близко к средним многолетним данным. Количество осадков за год в среднем составило 539 мм, что чуть больше – 108 % – от нормы [33].
Как теплый, с некоторым дефицитом осадков характеризовался 2012 г. Теплым был 2013 г. , с некоторым превышением количества осадков. Средняя температура воздуха за год составила +4,5 С, что выше средних многолетних значений на 2 – 3 С. 8 месяцев были теплыми, 2 – близкими к норме, а февраль и ноябрь оказались аномально теплыми, причем ноябрь оказался самым теплым за всю историю наблюдений (с 1937 г.). Количество осадков за год в среднем составило 585 – 605 мм – 119 % от нормы [34].
Использование подходов флористической классификации для выделения групп индикаторных организмов
Для выделения индикаторных видов выполнили анализ автотрофного планктона традиционным методом фитоценологических таблиц Браун - Бланке [63, 129, 214].
Результаты обработки списков автотрофного планктона рек на территории гг. Стерлитамак (2014 г.) и Ишимбай (2013 г.) с использованием некоторых методических подходов эколого-флористической классификации показаны в табл. 61, 63.
В ходе обработки исследований рек на территории г. Стерлитамак были выделены 2 группы автотрофного планктона: 1 группа – сквозные виды, 2 – диагностические виды.
К 1-й группе относились три сквозных вида, распространенные во всех реках – Dactylococcopsis acicularis (планктонный вид, олигогалоб-галофоб, по географической приуроченности – космополит), Chlorella vulgaris (планктонно-бентосный и почвенный вид, олигогалоб-галофил, космополит) и Diatoma vulgaris (планктонно-бентосный вид, олигогалоб-индифферент, космополит).
Во 2-ю группу вошли виды, характерные для разных рек. Из них Scenedesmus quadricauda (s = 2, бетамезосапробионт, олигогалоб-индифферент) и Stephanodiscus hantzschii (s = 2,9, альфабетамезосапробионт, олигогалоб-индифферент) встречались во всех реках, но не во всех створах. Второму сообществу диагностических видов характерны представители рода Melosira (Melosira undulatа – олигогалоб-индифферент, Melosira varians – s = 2,7, альфабетамезосапробионт, олигогалоб-галофил) и Cocconeis (Cocconeis placentula – s = 1,35, олигобетамезосапробионт, Cocconeis pediculus – s = 1,6, олигоальфамезосапробионт). Два последних вида являются олигогалобами индифферентами. Кроме этого распростаненными были виды Navicula exigua и Achnanthes minutissima. К диагностическим видам сообщества Synedra ulna / S. аcus – Oscillatoria minima относились виды: Synedra ulna (s = 1,95, олигоальфамезосапробионт, олигогалоб-индифферент), Synedra acus (s = 1,85, бетамезосапробионт, олигогалоб-индифферент) и Oscillatoria minima (полисапроб). Сообщество с диагностическим видом Navicula salinarum (мезогалоб) характерно для 6 створов, большинство которых относились к р. Ашкадар.
В 2011 г. в р. Ашкадар был самый низкий уровень органического загрязнения (среди исследованных нами рек) на территории г. Стерлитамак, что подтвердили как биоиндикационные исследования, так и биотестирование. Начиная с 2013 г. экологическое состояние реки ухудшилось (увеличились значения индексов сапробности, биомассы). В 2014 г. четко видно, что в р. Ашкадар самый высокий уровень органического загрязнения, также как и в р. Белая. Таблица 61 показывает, что диагностическим для р. Ашкадар являлось сообщество Navicula salinarum (мезогалоб) – показатель засоления. В этой реке интенсивно развивался Stephanodiscus hantzschii (альфабетамезосапроб) – показатель высокого уровня органического загрязнения.
Обобщим полученные нами результаты. По значениям F-фактора реки Стерля и Ольховка на территории г. Стерлитамак имели наименьший уровень загрязнения, которые характеризовались сообществом Synedra ulna / S. аcus – Oscillatoria minima. Далее следовала река Белая, характеризующаяся сообществом Melosira undulatа / M. varians – Cocconeis placentula / C. pediculus. Река Ашкадар была наиболее загрязненной, которая характеризовалась сообществом Navicula salinarum – Stephanodiscus hantzschii. Модифицируем таблицу 51 [113] на основании наших данных (табл. 62).
В таблице 62 мы получили градиент сообществ автотрофного планктона в реках на территории г. Стерлитамак в 2014 г. по уровню антропогенного загрязнения. Нашим фактором, формирующим градиент, являлось качество воды, которое изменялось по рангу качества от 3 до 4, а по F - фактору от 1,75 до 2,5. В ходе обработки исследований рек на территории г. Ишимбай в 2013 г. были выделены 2 группы автотрофного планктона: 1 группа – сквозные виды, 2– диагностические виды (табл. 63). К 1-й группе относились четыре сквозных вида, распространенные во всех реках: Dactylococcopsis acicularis (планктонный вид, олигогалоб-галофоб, по географической приуроченности – космополит), Chlorella vulgaris (s = 3,6, альфамезосапробионт, олигогалоб-галофил), Stephanodiscus hantzschii (планктонный вид, олигогалоб-индифферент, космополит) и Diatoma vulgaris (планктонно-бентосный вид, олигогалоб-индифферент, космополит). Во 2-й группе диагностических видов образовалось два сообщества, к первому сообществу относились виды: Navicula exigua (s = 0,5, ксеноолигосапробионт, олигогалоб-индифферент), Cocconeis pediculus – s = 1,6, олигоальфа -мезосапробионт), Cymbella pusilla (олигогалоб-галофил), Scenedesmus quadricauda (s = 2, бетамезосапробионт, олигогалоб-индифферент), Synedra ulna (s = 1,95, олигоальфамезосапробионт, олигогалоб-индифферент) и Melosira granulatа (s = 1,8, альфабетамезосапробионт, олигогалоб-индифферент). Вид Strombomonas acuminatа (s = 2, бетамезосапробионт, олигогалоб-индифферент) встречался в четырех створах р. Белая. Замыкающим диагностическим видом последнего сообщества являлся Oscillatoria mirabilis.