Введение к работе
Актуальность Начиная с 50-х гг XX в поверхностные воды широтного отрезка Средней Оби испытывают прогрессирующую антропогенную нагрузку, связанную с эксплуатацией объектов нефтегазового комплекса, интенсивной урбанизацией, созданием обширной инфраструктуры Экосистемы северных акваторий, обладая низкой буферной емкостью к загрязнению, очень чутко реагируют на антропогенное воздействие
Мониторинг состояния поверхностных водотоков носит преимущественно санитарно-гигиеническую направленность, что дает возможность оценить качество воды лишь в момент времени наблюдений, но не позволяет выявить тенденций развития водных экосистем и динамики их экологического состояния Особенности химического состава речных вод не позволяют адекватно оценивать уровень антропогенной нагрузки исключительно физико-химическими методами Необходимо создать методологическую основу системы мониторинга, которая позволила бы сочетать методы гидрохимические и экологотокси-кологические для комплексной диагностики состояния водных экосистем Одним из способов решения данной задачи является изучение количественного и качественного состава микробных сообществ, поскольку они, с одной стороны, играют определяющую роль в процессах деструкции и трансформации органических веществ, тем самым непосредственно участвуя в формировании химического состава воды, с другой стороны, — определяют степень пригодности воды для использования человеком
Одним из механизмов оптимизации системы экологического мониторинга водотоков является разработка интегральных способов оценки состояния водных экосистем с учетом региональных климатических, геохимических, продукционных особенностей с использованием маркеров антропогенной нагрузки
Цель настоящей работы - исследование состояния экосистем водотоков бассейна широтного отрезка Средней Оби и выявление маркеров антропогенной нагрузки
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи 1) составить и обосновать программу мониторинга водотоков бассейна широтного отрезка Средней Оби, 2) исследовать сезонную динамику и пространственное распределение гидрохимических показателей и показателей структуры микробного сообщества водотоков с различным характером антропогенной нагрузки; 3) изучить показатели резистентности бактерий, выделенных из водотоков с различным характером антропогенной нагрузки, к антибактериальным препаратам и фенолу, 4) выявить маркеры характера антропогенной нагрузки и разработать региональную систему комплексной оценки состояния экосистем водотоков
Научная новизна Впервые на основе региональной программы мониторинга поверхностных вод изучена сезонная динамика и пространственное распределение гидрохимических показателей и показателей структуры микробных сообществ экосистем водотоков с различным характером антропогенной нагрузки Получены высоко значимые корреляционные взаимосвязи показателей химического состава воды Выявлены достоверные индикаторы характера антропогенной нагрузки на водотоки Выполнена интегральная оценка состояния водотоков широтного отрезка Средней Оби по показателям химического состава и структуры микробных сообществ Впервые для территории бассейна широтного отрезка Средней Оби разработана и апробирована система комплексной диагностики состояния экосистем водотоков Изучены показатели резистентности культур бактерий, выделенных из водотоков с различным характером антропогенной нагрузки, к антибиотикам с различным механизмом действия и фенолу Выявлена роль технологических процессов нефтегазового комплекса в формировании резистентности культур бактерий к антибактериальным препаратам
Практическая значимость работы Разработана региональная программа мониторинга поверхностных водотоков, основанная на изучении гидрохимических и микробиологических показателей, использование которой позволяет выявить характер и интенсивность антропогенной нагрузки, исследовать состояние водной экосистемы, спрогнозировать тенденции ее развития Выявлены ненарушенные участки водотоков, которые могут быть использованы для фонового экологического мониторинга Разработаны «Методические рекомендации по организации, планированию и ведению мониторинга поверхностных водотоков гидрохимические и микробиологические методы» Разработана и апробирована оригинальная методика оценки степени резистентности культур бактерий к фенолу Обоснована региональная система комплексной диагностики состояния экосистем водотоков широтного отрезка Средней Оби по гидрохимическим и микробиологическим показателям Результаты работы используются в учебном процессе в спецкурсе «Гидрохимический мониторинг» на биологическом факультете СурГУ
Апробация работы и публикации Основные результаты работы доложены на Открытых окружных конференциях молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2002, 2003, 2004), Международных Байкальских микробиологических симпозиумах «Микроорганизмы в экосистемах озер, рек, водохранилищ» (Иркутск, 2003, 2007), научно-практической конференции «Экологические проблемы и здоровье человека на Севере» (Сургут, 2004), VI Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии в условиях современного мира» (Майкоп, 2005), Открытой окружной научной
конференции «Биологические ресурсы и природопользование» (Сургут, 2006), Международных конференциях «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2006) и «Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем» (Санкт-Петербург, 2006)
По теме диссертации опубликовано 22 печатных работы, 2 находятся в печати
На защиту выносятся следующие положения
Характер и интенсивность антропогенной нагрузки оказывают определенное, иногда значительное влияние на показатели химического состава воды Надежными индикаторами техногенной нагрузки на водотоки на территории нефтяных месторождений являются рН, концентрация хлоридов и нефтепродуктов, на территории населенных пунктов - содержание минеральных форм азота и фосфора, АПАВ
Для правобережных водотоков характерны более низкие уровни загрязнения, чем для левобережных Наименьшие показатели загрязнения отмечены для средних правобережных водотоков, что позволяет использовать их в качестве фоновых Уровень загрязнения водотоков с преимущественно техногенным характером антропогенной нагрузки, как правило, выше, чем водотоков с рекреационным и смешанным характером антропогенной нагрузки
Культуры бактерий, выделенные из водотоков на территории или в зоне влияния нефтяных месторождений, характеризуются значительной степенью резистентности к антибиотикам и фенолу, что позволяет использовать эти признаки в качестве индикаторов техногенной нагрузки на водные объекты
Структура и объем диссертации Диссертация изложена на 197 страницах, состоит из введения, 5 глав, выводов, заключения, списка литературы, включающего 320 источников, в том числе 39 на иностранном языке, а также 9 приложений Работа иллюстрирована 56 рисунками и 29 таблицами, 14 из которых вынесены в приложения
