Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Введение

Увеличение антропогенной нагрузки на природные комплексы приводит к необходимости разработки и апробации методик оценки экологического состояния природно-антропогенных сред. Поэтому актуальность проблемы развития мониторинговых подходов в системе экологического контроля и управлении качеством окружающей среды сегодня не вызывает сомнения [1; 2].

Сильное антропогенное воздействие на поверхностные водоёмы приводит к изменениям водных экосистем, отражается на общем состоянии природы и человеческого общества [3]. Для биологической индикации качества вод могут быть использованы практически все группы организмов, населяющих водоёмы. Каждая из них играет важную роль в общем круговороте веществ в водоёме, имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации [4]. Многие организмы-биоиндикаторы ответственны за самоочищение водоёма, создание первичной продукции, трансформацию веществ и энергии в водных экосистемах [5]. Заключение по результатам биологического исследования должно строиться на основании совокупности всех полученных данных, а не на единичных находках индикаторных организмов. При выполнении исследования и оценке результатов нужно учитывать возможность случайных, местных загрязнений в точке наблюдения [6; 7].

Для биоиндикации необходимо выбирать наиболее чувствительные группы организмов с максимальной скоростью отклика и выраженностью параметров. В водных экосистемах таковыми являются планктонные сообщества, быстро реагирующие на изменение среды благодаря короткому жизненному циклу и высокой скорости воспроизводства. Бентосные сообщества, в которых организмы имеют достаточно продолжительный жизненный цикл, более консервативны: перестройки происходят в них при длительном хроническом загрязнении, приводящем к необратимости процессов [8].

Мониторинг поверхностных вод – система последовательных наблюдений, сбора и обработки данных о состоянии водных объектов, прогноза их изменений и разработки научно обоснованных рекомендаций для принятия управленческих решений по улучшению качества воды [9; 10].

Цель исследования – получение информации о естественном качестве воды лотического водоема и оценка его изменения в результате влияния антропогенных факторов.

Материалы и методы исследования

Исследования проведены на реке Клязьме в черте городского округа Павловский Посад Московской области (55°47′00″ с. ш., 38°39′00″ в. д.). Клязьма – левый приток реки Оки длиной 686 км и площадью водосбора 41 699 км2. Речная система Клязьмы включает 3508 рек общей протяженностью 16 598 км. В пределах Московской области Клязьма течет на протяжении 245 км. В верховьях река протекает по южным склонам Клинско-Дмитровской гряды, от города Щёлково до поселка Городищи – по Мещерской низменности. Рельеф района моренно-зандрово-равнинный. Междуречные пространства Приклязьминской Мещеры сильно заболочены. Клязьма имеет широкую долину с двумя террасами и поймой. Обе террасы аккумулятивные, песчаные с плоским, местами всхолмленным рельефом. Пойма реки шириной до 2 км, высотой до 3 м, с плоским, в излучинах гривистым рельефом. Ширина русла до 95 м. Расход реки около 51,5 м³/сек. В районе исследования ширина реки составляет около 30 м, глубина – около 2,5 м.

Для исследования экологического состояния реки Клязьмы в черте городского округа Павловский Посад выбраны 2 пробных створа, каждый площадью около 1 м²:

1 – расположен вблизи моста через реку Клязьма по ул. Интернациональная;

2 – расположен в зоне разбавления сточных вод очистных сооружений, в районе деревни Саурово.

Основанием для выбора створов послужили разный уровень антропогенной нагрузки в местах исследования и возможность подхода к кромке воды для забора проб ряски и макрозообентоса. Для описания гидрохимических параметров воды реки Клязьмы и их пространственно-временной динамики проанализирован материал, собранный в период с 2021 по 2023 год. Отбор проб осуществлялся 1 раз в месяц на каждом створе. Ряска Lemna minor L. и макрозообентос отбирались в весенне-осенние периоды с помощью сачка или драги. Физико-химический анализ воды, определение и исследование собранных гидробионтов проведены в лабораторных условиях по стандартным методикам [11; 12].

Результаты исследования и их обсуждение

Исследование реки проведено с использованием физико-химических методов и оценки состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема. Физико-химические измерения позволяют оценить качество воды на текущий момент, исследование присутствия индикаторных видов растений или животных даёт возможность оценить степень антропогенного воздействия на протяжении более длительного периода времени [13].

На рисунках 1-9 представлена динамика изменений физико-химических показателей воды в течение каждого года исследования по содержанию ионов NH4⁺, NO3-, PO4- [14-16], аналогичная информация по рН, NO2- и БПК5 не приводится в связи с ограничением объема публикации.

Результаты физико-химического исследования воды, биоиндикации по состоянию популяций ряски и индикаторных видов беспозвоночных [17] реки Клязьмы в пределах городского округа Павловский Посад за трёхлетний период приведены в таблицах 1–3.

Рис. 1. Динамика значений (NH4⁺), мг/дм3, в реке Клязьме за 2021 год Примечание: составлено авторами на основе источника [14]

Рис. 2. Динамика значений (NH4⁺), мг/дм3, в реке Клязьме за 2022 год Примечание: составлено авторами на основе источника [15]

Рис. 3. Динамика значений (NH4⁺), мг/дм3, в реке Клязьме за 2023 год Примечание: составлено авторами на основе источника [16]

Рис. 4. Динамика значений (NO3-), мг/дм3, в реке Клязьме за 2021 год Примечание: составлено авторами на основе источника [14]

Рис. 5. Динамика значений (NO3-), мг/дм3, в реке Клязьме за 2022 год Примечание: составлено авторами на основе источника [15]

Рис. 6. Динамика значений (NO3-), мг/дм3, в реке Клязьме за 2023 год Примечание: составлено авторами на основе источника [16]

Рис. 7. Динамика значений (PO4-), мг/дм3, в реке Клязьме за 2021 год Примечание: составлено авторами на основе источника [14]

Рис. 8. Динамика значений (PO4-), мг/дм3, в реке Клязьме за 2022 год Примечание: составлено авторами на основе источника [15]

Рис. 9. Динамика значений (PO4-), мг/дм3, в реке Клязьме за 2023 год Примечание: составлено авторами на основе источника [16]

Таблица 1

Физико-химические свойства воды на пробных створах реки Клязьмы (2021-2023 годы)

Примечание: составлено авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Таблица 2

Качество воды реки Клязьмы по индикаторным беспозвоночным (2021-2023 годы)

Примечание: составлено авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Таблица 3

Качество воды реки Клязьмы по состоянию популяции Lemna minor L. (2021-2023 годы)

Примечание: составлено авторами на основе полученных данных в ходе исследования.

Заключение

За период исследования БПК5 во всех пробах превышает допустимую норму, что свидетельствует о присутствии большого количества органических соединений. Значение рН – нейтральное или близкое к таковому. Прозрачность воды ниже нормы отмечена в 2021 году на створе 2, там же превышена ПДК по запаху. По содержанию ионов аммония, нитритов, нитратов и фосфатов превышений ПДК не обнаружено.

Наибольшую антропогенную нагрузку река Клязьма на исследованных участках испытывала в 2021-2022 годах. По состоянию популяции Lemna minor L. класс качества воды меняется с 3 (створ 1) до 4 (створ 2), что свидетельствует об увеличении загрязнения реки в зоне разбавления сточных вод, в районе деревни Саурово. В 2023 году 3 класс качества на всех исследуемых участках указывает на умеренное загрязнение воды.

Биоиндикация по животному населению подтверждает 3 класс качества воды (β-мезосопробная) за весь период исследования, кроме результатов на створе 2 в 2021-2022 годах (α-мезосопробная, класс качества 4). В целом экологическое состояние водоёма в точках исследования близко к удовлетворительному за счёт очистки сточных вод на очистных сооружениях города Павловского Посада и способности реки к самоочищению. Это подтверждается наличием разветвлённых пищевых цепей гидробионтов с большим числом взаимозаменяемых видов.