Трансформация донных сообществ в условиях нефтяного загрязнения

Рефераты по экологии » Трансформация донных сообществ в условиях нефтяного загрязнения

Рузанова А.И. Воробьев Д.С

Нефтепродукты одни из самых распространенных химических соединений загрязняющих как пресноводные так морские водоемы. Широко используемые в настоящее время для оценки нефтяного загрязнения водных экосистем химические методы малоинформативны так как они характеризуют экологическую ситуацию только для периода взятия проб и по ограниченному перечню гидрохимических показателей. Причем все разнообразие разнохарактерных компонентов нефти сводится к общему содержанию нефтепродуктов. В таких ситуациях актуально использовать методы биоиндикации которые позволяют установить не только сам факт загрязнения но и оценить последствия а также определить степень вредности для биоты совокупного действия всех присутствующих в воде загрязнителей.

В условиях речного потока по ряду объективных причин (аккумуляция поллютантов в придонных слоях воды и отложениях ограниченная лабильность организмов зообентоса значительная длительность жизненных циклов) только донные сообщества дают интегральную оценку состояния водной среды вызванную кумулятивным действием присутствующих в воде загрязняющих веществ. Преимущество донных сообществ заключается еще и в том что по их состоянию можно определить не только степень загрязнения донных ценозов но и его характер. Применительно для водотоков бассейна Васюгана нами было условно выделено 2 типа загрязнения: нетоксическая органика нефти и биогены вызывающее увеличение количественных показателей бентоса и токсическое (токсичные компоненты нефти) угнетающе действующие на сообщества донных организмов тем самым снижая продуктивность донных ценозов и разнообразие населения (Рузанова 1995).

Цель работы - выявить особенности развития бентосных сообществ в водотоках загрязненных нефтепродуктами и на основе биоиндикационной значимости этих сообществ оценить уровень техногенной нагрузки на водные экосистемы.

Материалы представленные в данной работе являются результатом мониторинговых гидробиологических исследований притоков р. Васюган (рр. Махня Катыльга Еллен-Кулуньях и др.) протекающих по территории основных нефтяных месторождений НГДУ "Васюганнефть" (Первомайское Оленье Ломовое Катыльгинскре Западно-Катыльгинское) в летние месяцы с 1993 по 1998 гг. (рис).

Рис. Карта-схема речной системы в районе нефтяных месторождений НГДУ "Васюганнефть" с пунктами отбора проб.

Сбор и обработка материала проводилась сотрудниками лаборатории гидробиологии и рыбоводства НИИББ при ТГУ согласно стандартных гидробиологических методик (Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов 1975). Для оценки состояния донных сообществ использовались биоиндикационные показатели: состав и структура донного населения количественные показатели бентоса (численность и биомасса) индекс удельного разнообразия Шеннона индекс сапробности в модификации Тодераша и олигохетный индекс Гуднайта-Уитлея (Временные методические указания по гидробиологическому анализу малых рек 1994; Рузанова 1995).

Донное население исследованных водотоков насчитывало 16 таксономических групп зообентоса: олигохеты пиявки моллюски жуки клещи бокоплавы нематоды и личинки насекомых: хирономид хелеид симулид табанид речейников поденок вислокрылок стрекоз и бабочек. Наибольшим видовым разнообразием выделялась группа хирономид где было встречено 58 видов и форм. Структурообразующий комплекс донных сообществ в этих реках представлен в основном личинками хирономид олигохетами моллюсками и реже хелеидами.

Рассмотрим состояние донных сообществ на этих водотоках наиболее полно обследованных в 1993 г. На участках рек с удовлетворительной экологической обстановкой (удаленных от очагов загрязнения) развиваются донные сообщества близкие к норме для данного типа водотоков. В качестве фонового участка были взяты ценозы р. Ледяной (приток р. Махни; станция № 19). Для данного водотока характерны сообщества с высоким групповым и видовым разнообразием донных животных сложной структурой и высокой численностью но относительно низкой биомассой (табл. 1). Основу по численности сообщества здесь составляют типичные речные формы хирономид с низким индивидуальным весом. Биомасса бентоса определяется развитием моллюсков хирономид и пиявок. Заметную роль в донных ценозах р. Ледяной играют хелеиды клещи вислокрылки а остальные группы бентоса (олигохеты табаниды жуки нематоды) существенной роли в сообществе не играют.

Таблица 1

Показатели состояния донных сообществ рек в районе нефтяных месторождений НГДУ "Васюганнефть" 1993 г.

Участок N B S H Js Hg
р. Еллен-Кулуньях
Выше Первомайского н. м. (1) 2320 6,680 5/4 1,9 2,0 5,2
Центр Первомайского н. м. (2) 120 0,440 1/0 -- -- 100
Ниже Первомайского н. м. (3) 8880 4,320 3/6 1,56 2,3 3,2
Выше Катыльгинского н. м. (4) 3320 3,132 5/12 3,47 1,9 1,2
На территории Катыльгинского н. м. (5) 3320 2,13 6/4 3,47 2,0 0
Ниже Катыльгинского н. м. (6) 1640 5,400 5/3 1,90 3,1 58,5
Устье р. Еллен-Кулуньях (7) 1520 11,752 9/8 3,27 1,9 18,4
Р. Большая Налимка (приток) (18) 780 1,130 4/7 2,12 3,2 60,0
р. Катыльга
На территории Первомайского н. м. (8) 3720 14,440 9/17 3,35 3,2 1,6
Центр Западно-Катыльгинского н. м. (9) 16200 52,970 10/19 2,83 2,3 13,8
Ниже Западно-Катыльгинского н. м. (10) 2400 23,800 7/8 3,14 2,4 1,7
Ниже впадения р. Еллен-Кулуньях (11) 640 5,720 6/2 2,65 0 12,5
Устье р. Катыльга (12) 1827 2,180 3/14 0,91 2,9 13,1
р. Махня
На территории Оленьего н. м. (13) 1200 0,94 6/4 1,64 3,1 10,0
Ниже Оленьего н. м. (14) 160 2,340 3/1 1,5 3,5 0
Выше Ломового н. м. (15) 2293 4,668 8/12 3,26 3,2 11,0
Ниже Ломового н. м. (16) 2700 5,170 5/11 3,37 2,4 10,4
Устье р. Махня (17) 1340 1,890 4/11 3,30 2,4 11,9
Р. Ледяная (приток) (19) 4320 2,910 10/9 2,43 1,9 0,5

Примечание. N - численность; B - биомасса; H - индекс удельного разнообразия Шеннона; S - количество таксонов (слева - количество групп бентоса справа - количество видов хирономид); Js - индекс сапробности; Hg - "олигохетный" индекс; н.м. - нефтяное месторождение. В скобках - номер станции (см. рисунок).

Река Еллен-Кулуньях протекает по территории Первомайского и Катыльгинского нефтяных месторождений. Анализируя состояние донных сообществ водотока и его притоков можно выделить три очага загрязнения: центр Первомайского н.м. (ст. № 2) участок на территории Катыльгинского н.м. (ст. № 5) и р. Б. Налимку (ст. № 18) (см. рисунок). На этих участках формируются нарушенные сообщества с низким разнообразием животных упрощенной структурой и доминированием личинок хирономид -мезо-полисапробной зоны и олигохет выдерживающих значительные загрязнения. Биоиндикационные показатели свидетельствуют (табл. 1) что в районе станций № 2 и № 5 преобладают загрязнения органического характера (нетоксичная органика) а в р. Б. Налимке - токсического подавляющие развитие донных животных. На остальных участках р. Еллен-Кулуньях: выше Первомайского н.м. (ст. № 1) выше Катыльгинского н.м. (ст. № 4) и в устье реки (ст. № 7) развиваются сообщества близкие к норме для данного типа водотоков.

Среди исследованных в 1993 г. водотоков многие участки р. Катыльги отличались максимальным разнообразием донного населения и повышенной продуктивностью ценозов. Особенно разнообразен бентос реки в районах Первомайского (ст. № 8) и Западно-Катыльгинского месторождений (ст. № 9). Здесь формируются очень своеобразные донные сообщества речного типа со сложной структурой повышенным разнообразием и очень высокими продуктивными свойствами (табл. 1) что не свойственно рекам этой зоны. Такое состояние сообществ (явление экологического прогресса) обычно обусловлено дополнительным поступлением в реки биогенных веществ антропогенного происхождения источником которых могут быть и нефтепродукты богатые легкоусваемой органикой.

На участке р. Катыльги ниже впадения р. Еллен-Кулуньях и до устья развиваются более угнетенные донные сообщества - снижается продуктивность ценозов из состава организмов выпадают представители речных ценозов (поденки ручейники моллюски и др.) более требовательные к чистоте воды. Здесь формируются сообщества с упрощенной структурой представленные личинками хирономид олигохетами хелеидами более устойчивыми к загрязнениям.

Таким образом в р. Катыльга прослеживается тенденция увеличения загрязнения донных отложений от верхних участков к устью причем за счет токсических веществ подавляющих развитие зообентоса.

Донные ценозы р. Махни характеризуются сравнительно низкими продуктивными свойствами на фоне довольно разнообразного донного населения. В 1993 г. из всех обследованных участков реки только на двух были выявлены нарушенные сообщества - ниже Оленьего н.м. (ст. № 14) и в устье р. Махни (ст. № 17). На этих участках загрязнения носили токсический характер которые вызывали снижение продуктивности ценозов разнообразия населения и упрощение структуры сообщества (табл. 1). Основу зообентоса здесь составляли по численности личинки хирономид а биомасса определялась развитием хирономид моллюсков и пиявок. Из других представителей бентоса встречались единично олигохеты и хелеиды.

Таблица 2

Показатели состояния донных сообществ в некоторых притоках бассейна р. Васюган

Примечание. N - численность; B - биомасса; H - индекс видового разнообразия Шеннона; Js - индекс сапробности; Hg - "олигохетный" индекс; н.м. - нефтяное месторождение.

Приведенный выше анализ пространственного развития донных организмов отображает значительную неоднородность сообществ на разных участках водотоков. Однако дальнейшие мониторинговые исследования выявили нарушения развития не только в пространстве но и во времени (табл. 2). Из года в год здесь наблюдаются постоянные "скачки" биоиндикационных показателей что наиболее характерно для водоемов подверженных техногенному прессу (Попков В.К. Рузанова А.И. 1995; Рузанова А.И. 1995). Усиление нагрузки а именно пагубное воздействие токсических фракций нефти приводит к полной деградации донных сообществ (р. Еллен-Кулуньях 1995 г.).

Сравнивая условно "чистый" приток Васюгана - р. Чижапку с исследованными притоками подверженными высокой техногенной нагрузке очевидно что для этого участка (и для бассейна р. Чижапки в целом) характерна значительная стабильность в качественном и количественном развитии бентоса как в пространстве так и во времени и близкие значения биоиндикационных индексов (табл. 2). По комплексу показателей устьевой участок оценивался как чистый (II - III класс) и был близок к естественному состоянию.

Подводя итог пространственно-временного анализа донных сообществ водотоков протекающих по территории нефтяных месторождений необходимо отметить локальный характер загрязнения. Благодаря наличию постоянного течения а исходя из этого и подвижности донных отложений эти загрязнения постоянно перемещаются вниз и создают временные промежуточные очаги загрязнения. Донное население чутко реагирует на все изменения в водном потоке и ответом на все воздействия слижит перестройка сообществ. Критическими зонами в водотоках являются устьевые участки где в силу особенностей гидрологического режима и характера донных грунтов идет основная аккумуляция веществ (Рузанова А.И. 1999).

Наши исследования в 1993 г. показали что в бассейнах рр. Катыльга и Махня проявляется тенденция к усилению токсического загрязнения от верхних участков к устью. В период высоких весенних паводков происходит вынос из устьевых участков рек загрязненых донных отложений и основная их часть выносится в р. Васюган и далее в р. Обь (Попков В.К. и др. 1999).

За весь период исследований наиболее тяжелая ситуация отмечалась в донных ценозах р. Еллен-Кулуньях в районе Первомайского месторождения где уровень загрязнения ценозов колебался в пределах IV - VI (т.е. от напряженной экологической ситуации до критической). На остальных участках рек класс чистоты ценозов варьировал в пределах III - IV классов (т.е. от удовлетворительной до напряженной экологической ситуации). Повышенная динамичность развития бентоса в пространстве и времени определяется в основном сочетанием двух факторов - нестабильности поступления загрязняющих веществ с территорий нефтепромыслов (техногенный фактор) и скоростью речного потока (природный фактор).

Список литературы

1. Временные методические указания по гидробиологическому анализу малых рек. - М.: "Наука" 1994. - 106c.

2. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов / Под ред. Ф.Д. Мордухай-Болтовского. - М.: Изд-во "Наука" 1975. - 240c.

3. Попков В. К. Воробьев Д. С. Лукьянцева Л. В. Рузанова А. И. Особенности оценки экологического состояния рек в нефтепромысловых районах // Материалы международной научно-практической конф. "Экологические гуманитарные и спортивные аспекты подводной деятельности". - Томск: Изд-во Томского ун-та 1999 С. 106-109.

4. Попков В.К. Рузанова А.И. Экологические последствия и критерии нормирования антропогенной нагрузки на речную систему в нефтепромысловых районах бассейна Средней Оби // Чтения памяти Ю.А. Львова. - Томск 1995. - С.219-223.

5. Рузанова А. И. Сравнительная оценка методов биоиндикации загрязнения водоемов по донным сообществам // Чтения памяти Ю.А. Львова. - Томск 1995. - С.225-228.

6. Рузанова А. И. Оценка экологического состояния водотоков бассейна нижней Томи по сообществам донных организмов // Материалы международной научно-практической конф. "Экологические гуманитарные и спортивные аспекты подводной деятельности". - Томск: Изд-во Томского ун-та 1999 С.109-113.