Оценка двухфакторного антропогенного воздействия на экосистемы водоемов-охладителей электростанций Домпальм, Екатерина Игоревна

Введение к работе

Актуальность темы. В связи с интенсивным развитием энергетики термофикация континентальных водоемов становится все более глобальным явлением. Наиболее сильное тепловое воздействие испытывают экосистемы водоемов-охладителей (ВО) ТЭС и АЭС.Для них термофикация яляется одним из наиболее влиятельных факторов, усиливающим и действие других антропогенных факторов. В особенности это относится к ВО, которые используются для садкового выращивания рыбы и поэтому интенсивно загрязняются аллохтонными органическими веществами (неиспользованные корма и мета-'болиты рыб, поступающие с садковых линий). Известно, что взаимодействие термофикации и органического загрязнения существенно осложняет и усиливает результирующие антропогенные изменения биоты. Однако закономерности совместного влияния этих факторов на экосистемы почти не исследованы. Соответственно, отсутствует и научная основа для регламентации и регуляции результирующего антропогенного воздействия на указанные водоемы. Это .обусловливает необходимость количественного изучения совместного влияния термофикации и органического загрязнения на биоту ВО, создания естественной классификации этого двухфакторного воздействия и разработки подхода к его нормированию и регуляции. Для этого наиболее целесообразно использовать в качестве биоиндикатора антропогенного воздействия макрозообентос, - как сообщество гидробионтов, наиболее стабильное в пространстве и времени.

Актуальность работы определяется также необходимостью разработки метода количественной оценки, нормирования и регуляции теплового воздействия на любые гидроэкосистемы, в том числе и связанного с деятельностью горнодобывающих предприятий.

Цели и задачи исследования.

Цель работы:

Изучить влияние термофикации и органического загрязнения на макрозообентоценозы и выбрать критерии их состояния, позволяющие оценивать и регулировать двухфакторное воздействие на гидроэкосистему ВО.

Данные цели определили следующие задачи исследования:

1. На примере ВО Рязанской ГРЭС выяснить степень антропогенной нагрузки на экосистему реки выше ГРЭС по течению и оценить возможность интерпретации этих условий как "естественных" по сравнению с условиями ВО.

2. Выделить оптимальные показатели локального теплового режима и органического загрязнения, адекватно оценивающие условия существования бентоса.

3. Изучить закономерности теплового воздействия на структуру и Функционирование макрозообентоса при отсутствии органического загрязнения.

4. Разработать способ количественной оценки результирующего двух-факторного лимитирования макрозообентоса ВО, используемых для садкового выращивания рыбы, с учетом синергизма теплового воздействия и органического загрязнения.

5. Изучить закономерности совместного влияния термофикации и органического загрязнения на макрозообентос ВО.

6. Выяснить закономерности результирующего влияния термофикации и органического загрязнения на распределение моллюска Drelssena poly-morpha Pall.. который доминирует в бентосе многих ВО.

7. Разработать естественную классификацию двухфакторного антропогенного воздействия на макрозообентоценозы ВО, используемых для садкового выращивания рыбы.

8. Обосновать и разработать подход к нормированию и регуляции антропогенного воздействия на экосистемы ВО по состоянию макрозообентоса.

9. Предложить .конкретные меры по практической регуляции антропогенного воздействия на экосистемы ВО.

Методы исследования.

1. Влияние термофикации и органического загрязнения на макрозообентос изучалось на примере ВО Рязанской ГРЭС (Пронскогс водохранилища) . Обработаны и проанализированы данные литературы ( источников),' фондовые материалы ГосНИОРХ (1990-1991 гг., данные о динамике гидрохимических и гидобиологических показателей на 48 гидробиологических станциях; проб макрозообентоса 612, из них 532 - количественные) и оригинальные результаты гидрохимического обследования 10-километрового участка р.Проня (выше ВО по течению) в 1994 г. на 10 равноудаленных створах.

2. Лабораторные гидрохимические анализы велись по стандартным методикам (Алекин, 1970; Руководство..., 1974; Алекин, Семенов, Скопин-цев, 1973; Лурье, 1984; Никакоров. Посохов, 1985; Никаноров, 1989; стандартные методики системы Росгидромета) в лаборатории охраны недр и окружающей среды кафедры инженерной экологии и метал"ургии тяжелых металлов СПГИ им.Г.В.Плеханова (Технический университет).

3. Статистическая обработка и математический .анализ материалов велись стандартными методами (пакеты STATGRAPHICS. SURFER, MS-Excel 5.0) и по оригинальным программам И.И. Евдокимова и Д. п. . Чукреева.

Для количественного выражения степени лимитирования донной фауны тер-мофикацкей и органическим загрязнением был адаптирован метод оценки многофакторного воздействия на бентос (Шуйский и др.. 1994, 1995). Задача по определению показателей синергичности для указанных факторов определялись методами Ньютона и Градиентного спуска.

Научная новизна работы.

4. Выявлены и количественно описаны закономерности совместного влияния териофикации и органического загрязнения на макрозообентос ВО.

5. Предложен метод количественной оценки результирующего воздействия на макрозообентос термофикации и органического загрязнения с учетом синергизма факторов. Выделены критерии оценки отклика бентоса на двухфакторное воздействие и дана его естественная классификация.

Практическое значение.

6. На основании установленных закономерностей и предлагаемой классификации количественно выражены условия недопущения катастрофических структурно-функциональных изменений бентоса. Исходя из этих условий, дан подход к нормированию и регуляции дзухфакторного воздействия на ВО по состоянию макрозообентоса.

7. Результаты работы использованы при обосновании проектов нормирования и регуляции антропогенной нагрузки на ВО (в ГосНИОРХ: госзаказ, N госрегистрации 01870025870; заказ Рязанского производственного объединения рыбной промышленности; и др.), а также на экосистемы других водоемов, испытывающих мнсгофакторную антропогенную нагрузку (в ИЭФиБ им. И.М.Сеченова РАН: проект РФФИ N 94-04-13510). Полученные результаты могут такке применяться для количественной оценки, нормирования и регуляции теплового воздействия на гидроэкосистемы, связанного с деятельностью горнодобывающих предприятий.

Положения, выносимые на защиту.

8. Обоснование и использование понятий "фоновых условий" и "фонового состояния макрозообентоса" ВО руслового типа.

9. Закономерности теплового воздействия на макрозообентос ВО вне действия органического загрязнения от садков

10. Закономерности и классификация совместного воздействия термофикации и органического загрязнение на макрозообентос ВО, используемых для садкового выращивания рыбы. Обоснование подхода к нормированию и регуляции .антропогенного в'оздействия на экосистемы ВО по состоянию

макрозообентоса.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на научно-практической конференции "Критерии экологической безопасности" (Санкт-Петербург. 1994); на совещании "Факторы таксономического и биохорологического разнообразия" (Санкт-Петербург. 1995); на Международной конференции "Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера" (Петрозаводск, 1995); .на семинарах лаборатории гидробиологии ГосНИОРХ и лаборатории математического моделирования эволюции Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН; на II Международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд". (Санкт-Петербург. 1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, приложения и списка цитируемой литературы, включающего 302 источника (из них 93 иностранных авторов).