Особенности альгологического и химического состава воды реки Енисей в районе водозаборов г. Красноярска

Главной причиной деградации рек и ухудшения качества вод источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является высокий уровень антропогенного воздействия, что подтверждается учеными различных стран.
В условиях, когда постоянно растет уровень экологических рисков, экологический мониторинг необходим для всех видов управления, как государственного, так и корпоративного с участием заинтересованных организаций и ведомств.
Источником водоснабжения г. Красноярска является вода р. Енисей в нижнем бьефе Красноярской ГЭС, контроль качества которой является необходимым условием.
В данной работе приводятся результаты исследования таксономического состава и количественных характеристик водорослей планктона, а так же химического состава (по 43 показателям) участка р. Енисей в районе г. Красноярска, отобранные за период с 2008 по 2011 гг. на 8 контрольных точках (КТ) (рис. 1).

Рис. 1. Точки отбора проб воды реки Енисей в районе города Красноярска

Отбор проб на всех восьми КТ проводился с периодичностью 4 раза в год в зимний, весенний, летний и осенний периоды. Сочетание биологических и физико-химических исследований дало возможность получить более полную информацию о пространственном и межгодовом изменении качества воды.

Гидробиологические показатели. Одним из компонентов мониторинга водных объектов является фитопланктон, который достаточно быстро реагируют на изменения в окружающей их среде при интенсивном антропогенном воздействии.
Сбор и обработка проб фитопланктона проводилась согласно общепринятым гидробиологическим методам [3]. Качество воды и категорию трофического состояния реки оценивали по качественным и количественным характеристикам фитопланктона, вычисляя индексы сапробности по индикаторным видам [1, 5].
Фитопланктон исследуемого участка реки Енисей представлен 99 таксонами водорослей рангом ниже рода из 6 отделов. За период исследования видовой состав альгофлоры изменялся незначительно. Особую роль в формировании фитоценоза играли диатомовые водоросли (65 таксонов).
Численность фитопланктона изменялась от 0,07 (2008 г.) до 12,25 (2009 г.) млн.кл/дм³ при среднем значении 1,26±0,26 млн.кл/дм³, за вегетационный период – 2,59±0,25 млн.кл/дм³. Биомасса варьировала от 0,07 (2010 г.) до 23,00 (2009 г.) мг/дм³, в среднем за период исследования биомасса составила 1,44±0,28 мг/дм³, за вегетационный период – 3,36±0,38 мг/дм³. В межгодовой динамике численности планктона за исследуемый период отмечается незначительное увеличение данного показателя от 1,12 (2008 г.) млн.кл/дм³ до 1,26 млн.кл/дм³ (2011 г.). Максимальное значение биомассы фитопланктона, наоборот, зарегистрировано в 2008 г. (1,55±0,27 мг/дм³) с последующим его понижением к 2011 г. (1,44±0,28 мг/дм³).
Для исследуемого участка реки Енисей в сезонной динамике фитопланктона отмечается однотипность. На протяжении четырех лет наблюдений сезонная динамика альгоценоза характеризуется постепенным увеличением плотности водорослей в весенне-летний период. В целом, полученные данные по сезонной динамике фитопланктона реки Енисей позволяют говорить об относительно постоянной видовой изменчивости фитопланктонного сообщества в сезонном аспекте.
Из общего количества внутривидовых таксонов (99), обнаруженных на исследуемом участке реки Енисей, 85 видов (86%) являются индикаторами определенных экологических условий: места обитания (74 вида), степени проточности (33 вида), минерализации воды (51 вид), температуры (17 видов), рН (43 вида), зон сапробности (78 видов).
От общего списка водорослей фитопланктона, процент сапробных организмов составлял 79%. На долю водорослей - показателей низкой степени органического загрязнения (от ксено-олигосапробов до олиго-бетамезосапробов, индекс сапробности которых не превышал 1,50) приходится 28%, водоросли - показатели средней степени сапробности (β-мезосапробы, индекс сапробности которых от 1,51 до 2,50) составляют 58%, показатели высокой степени органического загрязнения (от альфамезосапробов до полисапробов, индекс сапробности которых был выше 2,51) составляют 14%
В пространственном аспекте наибольшие показатели индекса сапробности (ИС) приурочены к нижележащим по течению КТ. В районе КТ 1 ИС в среднем составил 1,92 ± 0,04, в то время как в районе КТ 5 и 7 ИС были 2,10 ± 0,03 и 2,20 ± 0,07 соответственно. Полученные данные показывают, что степень загрязненности реки постепенно увеличивается от КТ 1 до КТ 8, что говорит об антропогенном воздействии г. Красноярска. За период исследований ИС колебались в пределах от 1,49±0,02 (КТ 2, 2011 г.) до 2,10±0,06 (КТ 6, 2011 г.). Среднее значение индекса сапробности за 2008-2011 гг. составляло 1,84±0,02, соответствующее β-мезосапробной зоне.
В межгодовой аспекте за период наблюдений отмечается увеличение среднего значения ИС от 1.74 ± 0.06 до 1.95 ± 0.03 и сокращение числа сапробных организмов олигосапробов с 14 до 2%, что указывает на загрязнение р. Енисей органическими веществами различного происхождения и продуктами их распада, поступающими с Красноярского водохранилища, малыми притоками р. Енисей, сточными водами г. Дивногорска и ниже расположенных поселков. Индекс сапробности в течение четырех лет варьировал в пределах двух классов: II (воды чистые) и III (умеренно загрязненные) [5]. Трофический статус р. Енисей на исследуемых участках по индексу сапробности фитопланктона в 2008-2011 гг. соответствует мезотрофному типу.

Физико-химические показатели. При проведении мониторинга водных объектов наряду с гидробиологическими методами широко используются и физико-химические методы, позволяющие определить количественный и качественный состав загрязняющих веществ в воде [7]. При этом состояние водных объектов оценивают по отдельным аналитическим или интегральным показателям, используя в качестве критериев предельно допустимые концентрации (ПДК). Химические показатели нормируются для вод как хозяйственно-бытового [2], так и рыбохозяйственного значения [6].
Для проведения физико-химического анализа воды использовались аттестованные методики. Отбор и транспортирование проб природной воды, а так же подготовка посуды для отбора и проведения анализов проводились согласно национальному стандарту ГОСТ Р 51592-2000 [4] и нормативным документам на методы измерения.
Из общей выборки результатов исследований по физико-химическим показателям проб воды р. Енисей в районе водохозяйственных объектов г. Красноярска с 2008 по 2011 гг. следует отметить результаты по нефтепродуктам и металлам (железо, медь, цинк и марганец), поскольку данные показатели имели значения близкие, либо выше ПДК для воды рыбохозяйственного значения.
В пространственном аспекте наблюдается явное увеличение содержания нефтепродуктов в нижележащих по течению участках. В районе КТ 1, которая расположена выше по течению, содержание нефтепродуктов в среднем составило 0,010±0,004 мг/дм³, в то время как в районе КТ 5 и 6 содержание нефтепродуктов в среднем составило уже 0,017±0,007 мг/дм³, а в районе КТ 7 и 8 0,030±0,012 мг/дм³.
В межгодовом аспекте с 2008 по 2011 гг. концентрация нефтепродуктов остается в пределах ПДК, при этом отмечается увеличение концентрации нефтепродуктов в 2009 г. и 2010 г. В 2010 г. в районе КТ 8 отмечено критическое значение по отношению к ПДК содержания нефтепродуктов 0,048±0,019 мг/дм³ (0,96 ПДК для воды рыбохозяйственного значения).
Динамика пространственного (в черте г. Красноярска) и временного (2008-2011 гг.) изменения содержания железа, меди, цинка и марганца в воде р. Енисей представлена на рис. 2.

Рис. 2. Содержание металлов в воде реки Енисей в районе города Красноярска
(а - железа; б - меди; в - цинка; г - марганца)

Из рис. 2 видно, что концентрация железа, цинка и марганца в районе КТ 1 в течение всех четырех лет наблюдения находится ниже ПДК как для воды хозяйственно-бытового значения (железо - 0,3 мг/дм³, цинк - 1,0 мг/дм³, марганец - 0,1 мг/дм³), так и для воды рыбохозяйственного значения (железо - 0,1 мг/дм³, цинк - 0,01 мг/дм³, марганец - 0,01 мг/дм³). В районе КТ 8 концентрация железа превышает ПДК для воды рыбохозяйственного значения, а в 2010 г. ПДК и для воды хозяйственно-бытового значения; концентрации цинка и марганца превышают ПДК для воды рыбохозяйственного значения (за исключением 2008 г. для цинка и 2009 г. для марганца). Концентрация меди на всех КТ в течение четырех лет наблюдения (рис. 2) превышает ПДК для воды рыбохозяйственного значения и при этом не достигает ПДК для воды хозяйственно-бытового значения (1,0 мг/дм³).
Таким образом, по результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. С 2008 по 2011 гг. качество воды р. Енисей в нижнем бьефе Красноярской ГЭС ухудшилось, на что указывают результаты гидробиологических наблюдений в КТ 1. Это свидетельствует о влиянии Красноярского водохранилища, притоков р. Енисей, сточных вод г. Дивногорска и ниже расположенных поселков.
2. Выявлена явная антропогенная нагрузка г. Красноярска на качество воды р. Енисей, что подтверждается как гидробиологическими, так и физико-химическими показателями, определение которых проводилось в пробах воды р. Енисей в районе водозаборов г. Красноярска.
3. Отмечено увеличение содержания нефтепродуктов в 2009 и 2010 гг. в КТ 1. В 2011 г. концентрация нефтепродуктов снизилась до уровня 2008 г.
4. Качество воды реки Енисей в районе г. Красноярска по всем физико-химическим показателям удовлетворяет требованиям для воды водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования, но при этом по ряду показателей не соответствует требованиям для воды водных объектов рыбохозяйственного значения.

 А.С. Жук^{1, 2*}, Ю.А. Пономарева^{1, 3
1}ООО «КрасКом», Центр контроля качества воды, Красноярск, Россия,
²Институт химии и химической технологии СО РАН, Красноярск, Россия
³Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
Тезисы доклада на VII Международную конференцию «Реки Сибири и Дальнего Востока»

Литература
1.     Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. – Телль-Авив, 2006. – 498 с.
2.     Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Издание официальное, М.: Минздрав РФ, 2007. 223 с.
3.     Методики изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Наука, 1975.
4.     Национальный стандарт ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» 01.07.2001 г.
5.     Оксиюк О.Н., Жукинский В.Н., Брагинский Л.П. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиол. журн. – 1993. – Т. 29, № 4. – С. 62-76.
6.     Приказ федерального агентства по рыболовству № 20 от 18.01.2010 г. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно-допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. М.: ВНИРО, 2010. 153 с.
7.     Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши./Под ред. А. Д. Семенова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977.