Наука и технологии // Экология

В 2000-2002 г. в ФГУП «Госрыбцентр» (Тюмень) была разработана методика (Временное методическое руководство…, 2002) для разработки предельно допустимых уровней загрязняющих веществ в донных отложениях на примере нефти. На основании методики был установлен норматив – ПДУдо для нефти – 20 мг/кг (Михайлова и др., 2004; Постановление, 2004) с использованием различных тест-объектов, представляющих разные звенья трофической сети.

В 2002 г было проведено натурное моделирование нефтяного загрязнения донных отложений (ДО) с целью апробации Методики и норматива ПДУдо.

Критерием оценки адекватности разработанной Методики и норматива для нефти в природных условиях служила оценка токсикометрических параметров нефти в ДО, при которых начиналась перестройка, а затем и деградация донного сообщества, а также отсутствовал эффект токсического действия.

Материал и методики

Работа выполнялась на малой реке Балде (юг Тюменской области), на дно которой размещались экспериментальные установки – микрокосмы (МК). МК представляли собой пластиковые емкости, заполненные 1 кг песчано-илистого грунта из реки с дозированным внесением нефти и отмытого от водорастворимой фракции. Было подготовлено 4 варианта опытных МК: МК_I – 10-30 (28,0); МК_II -50-150 (130,0); МК_III - 500-1000 (535,0) и МК_IV – 5000-10000 (7950,0) мг/кг), и МК_К - контроль (содержание нефтепродуктов за вычетом УВ естественного происхождения 12,0 мг/кг).

МК устанавливались на дно водоема в конце июля, начиная с периода повторного вселения в реку вторично водных гидробионтов (хирономид, ручейников и др.). Для оценки динамики донного сообщества реки нами параллельно с опытами отбирались фоновые пробы (Ф), выше установленных МК. Отбор проб и выемка микрокосмов производился на 10, 29 и 62 сутки опыта. Контролировали степень и характер заселения микрокосмов (МК) организмами бентоса в динамике. Одновременно производилась выемка 20 микрокосмов и отбор 3 фоновых проб. Сборы речного бентоса проводились с помощью дночерпателя системы Петерсена (площадь сбора 0,05 м²), грунт из МК изымался полностью. Пробы просматривались в камеральных условиях, в живом состоянии. Фиксация, взвешивание и пересчет на 1 м² организмов производились согласно общепринятым методикам (Методические рекомендации…, 1983; Руководство, 1983). Определение проводили до вида, рода или семейства, в зависимости от сложности определения некоторых групп.

Расчет коэффициентов корреляций, критериев достоверности между содержанием нефтепродуктов в грунтах и биологическими показателями зообентоса был проведен по общепринятым методикам (Лакин, 1980).

Опытные и контрольные варианты сравнивали при помощи индекса отклонения (D):
 

, где Ni – численность (биомасса) организмов i – вида в МК_К; n_i – численность (биомасса) организмов i – вида в опытных МК; Ni_max – максимальное значение численности (биомассы) организмов i – вида на одном из двух сопоставляемых МК; K – число видов в МК_К. Отклонение от контроля: 30% -слабое, 31-65 – среднее, более 66% сильное (Матковский, 2004). Содержание нефти в грунтах определялось в лаборатории «Госрыбцентра» с.н.с. Н.С. Князевой методом ИК-спектроскопии на приборе АН-2.

Полученные результаты

Установлено, что участок реки Балды, где проводились работы, относится к чистым водоемам, в котором зообентическое сообщество устойчиво как по количественным, так и по качественным показателям (Савиновская, Исаченко-Боме, 2003; Тараканова, Исаченко-Боме, 2003). Качественный состав донного сообщества реки относительно разнообразен – 156 видов и крупных таксонов. Видовое разнообразие наиболее богато представлено хирономидами (65 видов), моллюсками (21), олигохетами (14), мокрецами (14) и ручейниками (12). Беднее был видовой состав поденок (4 вида), мошек (3 видов), жуков (3 вида).

Во всех опытных МК и в контроле (МК_к) на 10 сутки организмы зообентоса находились в тонком слое нанесенного в установки детрита (толщиной до 1 см), не проникая вглубь. В некоторых повторностях контроля и в низких концентрациях (28 мг/кг) наблюдались единичные проникновения личинок хирономид по стенкам. На 29 сутки бентические организмы в малых и средних концентрациях (28 мг/кг и 130 мг/кг) и в МК_к отмечались по всей толще экспериментальных грунтов, в больших концентрациях (535 мг/кг и 7950 мг/кг) находились только на поверхности. Проникновение устойчивых гидробионтов (хирономид) в глубь грунтов с большим содержанием нефти отмечено только на 62 сутки опыта. Таким образом, характер колонизации МК зависел от концентрации нефти в грунтах.

При оценке индекса отклонения D опытных МК от контрольных вариантов наблюдалось следующее (рис. 1).

Рис. 1 Изменение индекса отклонения (D) опытных бентоценозов от контрольных по численности (А) и биомассе (Б).

На 10 сутки опытные МК в малых концентрациях имеют слабые отклонения (D) от контроля: по N - 21,4%, по В - 17,9%; в больших – средние: по N - 47,9 %, по В - 44,9 %. На 29 сутки степень отклонения плавно возрастает в сторону высоких концентраций по N от 46,1 до 71,0%, по В от 17,9 до 44,9%. На 62 сутки опыта при полном прошивании толщи грунтов организмами зообентоса МК_I почти не отличается от контроля (D по N – 21,7, по В – 17,3%), начиная с МК_II происходит перестройка сообщества и увеличивается величина D - по N – 56,85, по В – 51,9%. Сильная степень отклонения наблюдается в максимальной концентрации (МК_IV), что подтверждает угнетение сообщества бентоса: D по N – 75,6, по В – 70,4%.

Между содержанием нефтепродуктов в донных отложениях и большинством биологических показателей зообентического сообщества существует сильная обратная корреляция. Наибольшие ее значения были отмечены на 62 сутки для следующих показателей: общая численность - 0,71, численность хирономид - 0,69, общее количество таксонов - 0,86, количество крупных таксонов - 0,92, количество видов мокрецов - 0,55, количество видов группы «прочие» - 0,54, значения коэффициента Вудивисса - 0,54. Высокая положительная корреляция с загрязнением была отмечена только для индекса выровненности (0,87), что подтверждает факт обеднения зообентического сообщества в МК с высокими концентрациями нефти, где гидробионты попадались чаще всего в единичных экземплярах.

Таким образом, исследование бентофауны в течении 62 дней показало, что этот процесс колонизации МК происходит достаточно быстро, и даже в такой относительно короткий промежуток времени можно проследить характер, степень заселения и перестройку макрозообентоса в зависимости от содержания в МК нефти. Установленный в лабораторных условиях на большом числе тест-объектов допустимый уровень нефти в ДО – 20 мг/кг в условиях натурного моделирования (МКI) не вызвал негативных явлений в сообществе макрозообентоса, а начиная с 50 мг/кг (МК_II) начинается перестройка биоценоза в сторону преобладания наиболее устойчивых видов хирономид и олигохет. С повышением концентраций нефти в грунтах наблюдается обеднение зообентического сообщества. Концентрации нефти 500-1000 и 10000 мг/кг и выше существенно изменяют сообщество донных организмов по всем показателям, наблюдается избегание данных грунтов поденками, мокрецами и двустворчатыми моллюсками.

Литература
1. Временное методическое руководство по нормированию уровней содержания химических веществ в донных отложениях поверхностных водных объектов (на примере нефти). М.: РЭФИА, НИА-Природа, 2002. 134 с.
2. Лакин А.О. Биометрия. М.: Просвещение, 1980. 213 с.
3. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах// Зообентос и его продукция. Л., 1983.- 52 с.
4. Михайлова Л.В., Князева Н.С., Уварова В.И., Дзюбан А.Н., Косолапов Д.Б. Регламентация загрязняющих веществ в донных отложениях поверхностных водных объектов как важный аспект экологического мониторинга // Контроль и реабилитация окружающей среды: Материалы IV Международного симпозиума. Томск, 2004. С. 73-74.
5. Постановление об утверждении регионального норматива «Предельно допустимый уровень содержания нефти и нефтепродуктов в донных отложениях поверхностных водных объектов на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» от 10 ноября 2004 г. № 441-п г. Ханты-Мансийск.
6. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений /под ред. к.б.н. В.А. Абакумова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 240 с.
7. Савиновская М.В., Исаченко-Боме Е.А. Зообентос реки Балды // Актуальные вопросы сельского хозяйства: Сборник трудов молодых ученых. Тюмень, 2003. С. 85-89.
8. Тараканова Ю.С., Исаченко-Боме Е.А. Зооперифитон реки Балды // Актуальные вопросы сельского хозяйства: Сборник трудов молодых ученых. Тюмень, 2003. С. 89-94.
9. Матковский А.К. Один из подходов оценки предельно допустимого вредного воздействия (ПДВВ) на водоем: Материалы IV Международного симпозиума «Контроль и реабилитация среды». Томск, 2004. С. 145-146.

ФГУП «Госрыбцентр», г. Тюмень
isachenko-bome@mail.ru