Геоэкологическая оценка компонентов водной экосистемы реки Ходца в условиях антропогенной нагрузки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Макаханюк Жанна Сергеевна

• Макаханюк Жанна Сергеевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Макаханюк Жанна Сергеевна

Введение

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПРЕСНОВОДНЫХ ВОДОТОКОВ ОКСКОГО БАССЕЙНОВОГО ОКРУГА

1.1 Водные ресурсы малых рек Московской области

1.2 Качество природной воды как показатель экологического состояния водных ресурсов

1.3 Биоиндикаторы загрязнения речных вод

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Экосистемный подход к геоэкологической оценке водных объектов

2.2 Источники антропогенного загрязнения малой реки Ходца

2.2.1 Основные предприятия-загрязнители города Электросталь

2.2.2 Воздействие на окружающую среду АО «Машиностроительный завод» города Электросталь

2.3 Краткая характеристика водного объекта

2.4 Методология и методика исследований

ГЛАВА 3. ТРАНСФОРМАЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ МАЛОЙ РЕКИ ХОДЦА В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

3.1 Сезонная и пространственная вариабельность тяжелых металлов в абиотических компонентах реки

3.1.1 Качество воды малой реки Ходца

3.1.2 Содержание загрязняющих веществ в талой воде снега в зимнюю межень

3.2 Сравнительная оценка содержания загрязняющих веществ в донных отложениях и береговом грунте

3.3 Применение метода фитотоксичности для мониторинга берегового грунта реки

3.4 Содержание и распределение тяжёлых металлов в биотических компонентах

реки Ходца

3.4.1 Тяжелые металлы в высшей водной растительности реки

3.4.2 Накопление тяжёлых металлов рыбой

ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ НА РАЗНЫХ УЧАСТКАХ РЕКИ

ХОДЦА

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геоэкологическая оценка компонентов водной экосистемы реки Ходца в условиях антропогенной нагрузки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время реки испытывают сильное техногенное воздействие, особенно в регионах с большим количеством промышленных предприятий и с высокой плотностью населения. Гидрологический и гидрохимический режимы рек напрямую зависят от интенсивности хозяйственного освоения [219, 86, 54, 262].

При значительной и продолжительной перегрузке рек сточными водами промышленных предприятий, приводящей к снижению количества растворенного кислорода, повышению концентрации загрязняющих веществ, водотоки превращаются в канализационные коллекторы и в них прекращаются нормальные процессы жизнедеятельности организмов [124, 75]. Негативные изменения претерпевают как абиотические, так и биотические компоненты рек (Федоров и др., 2000; Дмитриев, Фрумин, 2004; Михалевская-Целуйко, 2006; Злывко, 2013; Хаустов и др., 2015; Джамалов, 2017).

К таким рекам в Московской области принадлежит малая река Ходца, берущая свое начало на территории города Электросталь и по данным государственного водного реестра России относящаяся к Окскому бассейновому округу.

По свидетельству географа П. П. Семенова-Тянь-Шаньского, до середины девятнадцатого века строевой лес десятками тысяч бревен в год сплавлялся в Москву по рекам Истре, Маглуше, Рузе, Озерне. Сегодня по этим рекам нельзя пройти даже на байдарке [195].

За последнее столетие потеряна пятая часть лесов, оберегающих малые реки

от высыхания, увеличена техногенная нагрузка от предприятий -

природопользователей, находящихся, порой, на достаточно большом удалении

друг от друга и относящихся к различным административно-территориальным

единицам (районам). Водотоки, выполняя транспортную функцию, переносят

токсичные загрязняющие вещества с одних территорий, на которых они были

образованы и поступили в водоток, на другие - соседние, которые вынуждены

принимать на себя этот токсичный поток [126]. Перенос загрязняющих веществ

4

носит трансграничный характер и вызывает целый ряд проблем не только экологических, но и нормативно-правовых, экономических [55, 64].

В результате нарушается устойчивость водных экосистем, способность к самовосстановлению и саморегуляции. Загрязнение окружающей среды связывают с высокой степенью изношенности основных фондов, не вполне соответствующих современным экологическим требованиям, а также с отсутствием безотходных предприятий.

В связи с этим, в условиях меняющейся экологической ситуации возникает потребность в оценке техногенной трансформации экосистем рек, в том числе реки Ходца, путем мониторинга. При этом большое значение играет техногенная аккумуляция и миграция тяжелых металлов и металлоидов, что является предпосылкой для деградации биологического круговорота в водных экосистемах [127, 128, 237].

Большая часть таких загрязнителей, как тяжелые металлы (ТМ), находится в состоянии рассеяния. В отличие от органических поллютантов ТМ не способны разрушаться до безопасных форм, они длительное время сохраняют свою активность и обладают кумулятивным эффектом. Биота адаптируется к колебаниям их содержания, но с течением времени начинает видоизменяться [87, 212, 132].

Загрязняющие компоненты систематически могут аккумулироваться и трансформироваться в атмосферном воздухе, растениях, почвах, воде, животных, далее с потоком веществ, проникать в организм человека, что может быть опасным для здоровья. В ходе взаимосвязи компонентов среды между собой, токсичные вещества концентрируются, провоцируя повторное загрязнение.

В настоящее время сохранение и восстановление водных экосистем, а также предупреждение и ликвидация негативных техногенных последствий, проведение комплексной оценки состояния окружающей среды (в том числе организация биомониторинга) в условиях антропогенного воздействия являются актуальными задачами.

Московская область - регион с развитым промышленным и сельскохозяйственным производством, поэтому может выступать в роли объекта исследования динамики экологического состояния малых рек через сезонную вариабельность химического состава компонентов водных экосистем.

Факторы формирования химического состава поверхностных вод, связанных с естественными и антропогенными изменениями гидросферы, изучены широко. Однако экологическое состояние рек, расположенных в Московской области, характеризующейся развитым промышленным и сельскохозяйственным производством, дает основание для дополнительных исследований миграции загрязнителей, характерных для данных производств и не встречающихся в естественных условиях.

Проблема экологического мониторинга малых рек в промышленно развитых регионах, является весьма актуальной. В современных реалиях необходима особая система экологического мониторинга бассейнов малых рек. Данная система должна быть основана на реализации специализированной программы, позволяющей учитывать все особенности, присущие той или иной реке.

Выявление и прогнозирование развития негативных процессов, происходящих в реках, позволит сохранить первоначальные водные экосистемы, что является необходимым условием дальнейшего их существования.

Степень научной разработанности. Теоретическую основу работы составляют труды классиков науки (Вернадского В.И., Кабата-Пендиас А. и Пендиас Х., Авцына А.П., Прасада М.Н., Трифоновой Т.А., Алексеевского Н.И.) [33-35, 83, 120, 174, 91, 204, 4-7, 115].

В проведенных исследованиях установлено, что поступление химических элементов в организмы, а также аномальное соотношение их в питании, вызывают изменения, которые могут приводить даже к гибели живых организмов. Труды Дускаева Г.К. (2014), Наурузова Р.Р. (2020), Jaishankar M. (2014) посвящены влиянию поступающих в окружающую среду элементов-

загрязнителей на биоту и здоровье человека [70, 133, 250].

6

Вопросам изучения водных экосистем, миграции и накопления тяжелых металлов уделяется особое внимание в работах гидрохимиков Ростовского ГХИ, Будникова Г.К. (1998), Еськова Е.К. (2015), Волковой И.В. (2018), Широковой В.А., Хуторовой А.О. (2017), Юровой Ю.Д. (2016), Лукьяновой Т.С. (2017) и др. [26, 71, 134, 42, 230]. Весомый вклад в изучение экологического состояния почвогрунтов и донных отложений, в том числе в изучение в них содержания поллютантов внесли Янин Е.П. (2001), Кошелева Н.Е. (2002), Джувеликян Х.А. (2006), Макарова О.А. (2009) и др. [226, 94, 65, 106].

Существуют многочисленные исследования, посвященные влиянию загрязнения на содержание различных элементов в высшей водной растительности (Прасад, 2009; Трифонова, 2010; Красильникова, 2009; Дайнеко, 2016; Galczynska, 2019 и др.) [174, 91, 96, 59, 238].

Накопление и распределение тяжелых и переходных металлов в рыбах рассматривалось в работах Попова П.А. (2002), Чухлебовой Л.М. (2011), Вундцеттель М.Ф. (2013), Зубковой В.М., Болотова В.П., Розумной Л.А. (2016) [173, 216, 40, 78].

Объект исследования - абиотические и биотические компоненты водной экосистемы малой реки Ходца Московской области.

Предмет исследования - процессы взаимодействия в биогеохимической пищевой цепи водной экосистемы при химическом загрязнении в условиях антропогенного воздействия.

Область исследования соответствует пунктам паспорта специальности

ВАК 1.6.21 (25.00.36): 1. Изучение состава, строения, свойств, процессов,

физических и геохимических полей геосфер Земли как среды обитания человека и

других организмов. 2. Изучение изменений жизнеобеспечивающих ресурсов

геосферных оболочек Земли под влиянием природных и техногенных факторов,

их охрана, рациональное использование и контроль с целью сохранения для

нынешних и будущих поколений людей продуктивной природной среды. 5.

Природная среда и индикаторы ее изменения под влиянием естественных

природных процессов и хозяйственной деятельности человека (химическое и

7

радиоактивное загрязнение биоты, почв, пород, поверхностных и подземных вод), наведенных физических полей, изменения состояния криолитозоны.

Цель исследования - разработка геоэкологической оценки взаимодействия абиотических и биотических компонентов водной экосистемы в условиях антропогенного воздействия для усовершенствования мониторинга реки.

Данная цель может быть реализована посредством постановки и решения следующих задач исследования:

1. Определить качественный и количественный состав воды, снега, распределение наиболее характерных для реки Ходца загрязнителей во времени и пространстве.

2. Установить содержание загрязнителей в донных отложениях и в береговом грунте в разных местах реки, а также взаимосвязь содержания загрязнителей с гранулометрическим составом донных отложений.

3. Оценить фитотоксичность берегового грунта реки с помощью растительного тест-объекта.

4. Определить загрязнение тяжелыми металлами высшей водной растительности и возможность использования ее в качестве индикатора изменения экологической обстановки в процессе техногенеза.

5. Оценить показатели биологической продуктивности осоки водяной и ряски малой на разных участках реки.

6. Выявить характер накопления тяжелых металлов в мышечной ткани рыб, обитающих в реке Ходца.

7. Провести комплексную оценку загрязнения абиотических и биотических компонентов водной экосистемы и выявить зоны повышенного экологического риска реки Ходца.

Основные защищаемые положения:

1. Экосистемный подход к геоэкологической оценке малой реки Ходца в

условиях техногенеза.

2. Закономерности миграции приоритетных загрязнителей (тяжелых металлов)

в системе вода - донные отложения - береговой грунт - растения - рыбы.

8

Корни осоки водяной как биомаркеры загрязнения тяжелыми металлами водной экосистемы реки.

3. Зонирование реки Ходца по результатам химического загрязнения водной экосистемы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, аммонийным азотом. Научная новизна исследования.

Впервые в практике геоэкологических исследований рассмотрена биогеохимическая пищевая цепь и предложено в качестве индикаторов экологического состояния использовать высшую водную растительность и фитотоксичность берегового грунта, что позволяет получить новые данные о состоянии компонентов водной экосистемы при техногенезе, а также повысить информативность мониторинга реки и подбирать наиболее подходящие для фиторемедиационных мероприятий по отношению к ТМ макрофиты.

Впервые исследованы взаимодействия абиотических (вода, донные отложения, береговой грунт) и биотических (высшая водная растительность, рыба) компонентов водной экосистемы малой реки Ходца, в динамике проанализировано содержание загрязняющих веществ в них, что позволило установить экологическую ситуацию на всем протяжении реки. Выявлены пути и механизмы миграции Pb, Cd, Zn, Fe.

Впервые определена токсичность воды малой реки Ходца с применением высшей водной растительности и рыб, а также фитотоксичность берегового грунта с помощью растительного тест-объекта салата латук.

Теоретическая значимость. Выявленные закономерности накопления и распределения тяжелых металлов в различных компонентах водной экосистемы реки Ходца, характеризующиеся различными уровнями загрязнения, вносят теоретический вклад в учение о миграции тяжелых металлов в системе береговой грунт - вода - донные отложения - растения - рыбы. Полученные данные создают научную основу для оценки видов высших водных растений и рыб по толерантности к приоритетным токсичным химическим элементам и способности аккумулирования последних биомассой.

Теоретическая значимость исследования определяется также разработкой эколого-токсикологического подхода к комплексной оценке загрязненности вредными веществами малых рек, опирающейся на совместное использование гидрохимических и гидробиологических показателей.

Практическая значимость. Исследованные закономерности взаимодействия абиотических и биотических компонентов водной экосистемы р. Ходца позволяют оценить происходящие в результате антропогенной нагрузки изменения в экологической ситуации на разных участках реки. В качестве биомаркера рекомендуется применять корни осоки водяной как природные фильтры при накоплении ТМ. Полученные данные о миграции тяжелых металлов и установленные закономерности в системе вода - донные отложения - береговой грунт - высшая водная растительность - рыбы могут быть применены для улучшения программы организации экологического мониторинга малых рек и стать основой прогноза последствий антропогенеза, а также для разработки мероприятий по восстановлению, охране и контролю состояния водной экосистемы в районе действия промышленных предприятий.

Практическое использование результатов работы. Являясь важным элементом информационной основы для осуществления государственного надзора и контроля над источниками загрязнения, полученные данные о фактическом качестве и загрязненности водной экосистемы реки Ходца необходимы для решения задач по оздоровлению водного объекта.

На основании исследований, проведенных автором, отправлено обращение в различные исполнительные органы власти в области охраны водных объектов: министру жилищно-коммунального хозяйства Московской области; заместителю председателя Правительства Московской области - министру экологии и природопользования; руководителю Межрегионального управления Росприроднадзора по Московской и Смоленской областям и руководителю Московско-Окского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов с предложениями о проведении мероприятий по расчистке

верхнего течения и усилению контроля за потенциальными водопользователями малой реки Ходца.

Итоги работы применяются в курсе лекций и в лабораторном практикуме по дисциплинам «Экология», «Экологический мониторинг», «Экологическая токсикология», «География» в ФГБОУ ВО «Российский государственный социальный университет» и в образовательном частном учреждении высшего образования «Российская международная академия туризма».

Степень достоверности. Достоверность результатов обеспечена всесторонним теоретическим анализом проблемы и применением обширного набора современных методов при выполнении лабораторных исследований, а также комплексной оценкой степени загрязненности абиотических и биотических компонентов водной экосистемы реки по отдельным загрязняющим веществам с использованием статистических приемов. Теоретическую основу работы составляют труды классиков науки (Вернадского В.И., Кабата-Пендиас А. и Пендиас Х., Авцына А.П., Прасада М.Н., Трифоновой Т.А., Алексеевского Н.И.). Зависимость между содержанием тяжёлых металлов в донных отложениях и растениях, а также в надземных и подземных органах оценивали корреляционным анализом с определением коэффициента линейной корреляции Пирсона. Обработку полученных результатов осуществляли с применением программного обеспечения Microsoft Office. Анализ данных выполнен в ПСП Statistica, версия 6.0 для Windows.

Апробация результатов. Материалы диссертационного исследования были доложены на всероссийских и международных научно-практических конференциях: «Памяти А.П. Починка» (г. Москва, 2018-2021 гг.); «Рациональная эксплуатация биоресурсов: проблемы и возможности в контексте Целей Устойчивого Развития OOH» (г. Москва, 2018 г.); «AgroFarm» «МосЭкспо» (г. Москва, 2019 г.); «Перспективные технологии аквакультуры» (г. Москва, 2021 г.); «Экология речных бассейнов» (г. Суздаль, 2018 и 2021 гг.); «ХХ Международном социальном конгрессе», организованном в сотрудничестве с Варшавским

университетом (Польша) и Северным университетом (Хорватия), (г. Москва, 2020 г.) и Молодежных научных форумах «Ломоносов» (г. Москва, 2019-2022 гг.).

Личный вклад автора заключается в подборе и анализе литературных источников; полевом отборе образцов поверхностной воды, снега, донных отложений, берегового грунта, растительности и рыбы на разных участках реки; разработке и проведении экспериментов; обобщении и систематизации полученных материалов, подготовке статей и тезисов.

Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 19 работ, из них 5 в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ и 1 статья, индексируемая в Scopus.

Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 177 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения и 19 приложений, включает 35 таблиц, 50 рисунков. Список литературы состоит из 266 источников, в том числе 35 иностранных.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность доктору биологических наук, профессору Зубковой В.М., кандидату биологических наук доценту Розумной Л.А. за помощь, консультации, эмоциональную поддержку и советы при подготовке материалов.

Отдельную благодарность автор выражает родным и близким за терпение и поддержку во время написания диссертационной работы и проведения исследований.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПРЕСНОВОДНЫХ ВОДОТОКОВ ОКСКОГО БАССЕЙНОВОГО ОКРУГА

1.1 Водные ресурсы малых рек Московской области

В Российской Федерации насчитывается 2,5 миллиона рек и ручьев [4]. Из них на территории Московской области (МО), являющейся субъектом Российской Федерации, входящим в Центральный федеральный округ, протекает более 400 рек длиной свыше 10 километров и более двух тысяч малых рек, с площадью водосбора 1000-2000 километров [85].

Большая часть рек, протекающих по территории Московской области, относится к малым. Малые реки служат основой формирования средних и крупных водотоков в регионе, от их состояния в значительной степени зависит благополучие и условия жизни населения. Они являются наиболее уязвимыми элементами речных систем, испытывают особую нагрузку, на их долю приходится больше половины объема речного стока по стране [129, 37].

Путем речного стока загрязняющие вещества (ЗВ) мигрируют по депонирующим средам [199]. В 2015 г. речной сток в Московской области составил 12,9 км3/год, что на 28,33% ниже среднемноголетнего показателя. Важнейшим фактором формирования стока рек является зональное сочетание составляющих водного баланса их территории [194]. В 2019 г. речной сток в Московской области составил 12,4 км3/год, что на 5,6 км3/год (среднее многолетнее значение 18,0 км3/год) ниже среднемноголетнего показателя.

Малые реки региона принадлежат к бассейнам крупных рек: реке Волге, протекающей на севере области, ее притоку - Оке на юге региона, а также главным притокам Оки - Москве-реке и Клязьме (Рисунок 1) [221]. Основной особенностью малых рек является то, что их водосборные бассейны расположены в одном физико-географическом районе [115, 6, 214].

Окский бассейновый округ - один из 21 бассейновых округов России,

который является хорошо освоенным в промышленном и сельскохозяйственном

13

отношении, что служит причиной высокого уровня антропогенной и техногенной нагрузки на водные объекты речного бассейна (согласно ст. 28 Водного Кодекса) [38].

Рисунок 1 - Фрагмент физической карты Московской области

Химический состав поверхностных вод Окского бассейнового округа зависит от состава пород водоносных горизонтов, ландшафтных и климатических условий [79].

Происходящие естественные изменения глобального и регионального климата, проявляющиеся в изменении процессов общей циркуляции атмосферы, приводят к пространственно-временному перераспределению слоя атмосферных осадков на территории бассейнов рек [80, 177].

Пространственные изменения сезонного и годового стоков в бассейне р. Оки происходят по территории водосборной части бассейна с запада на восток.

Изменения водного стока оказывают основное влияние как на химический состав, так и на минерализацию воды рек [266]. На участках с повышенной и высокой минерализацией влияние на минерализацию воды могут оказывать загрязнения воды. На территорию МО приходится 12% всех подземных вод, добываемых в РФ [206].

Особую актуальность приобретают вопросы экологической оценки состояния пресноводных поверхностных вод и установление закономерностей их функционирования с учетом особенностей гидрологического и гидрохимического режимов [188]. Изучение этих особенностей дает возможность выявлять и прогнозировать изменения, происходящие в них под действием антропогенных факторов, обосновывать необходимые компенсационные природо- и водоохранные меры на основе бассейнового принципа управления природными ресурсами [73, 138, 103].

Малые реки не могут сдерживать мощный поток загрязнителей, в ходе чего процесс самоочищения реки нарушается [189, 77, 100]. Для реабилитации малых рек предусмотрена совокупность экологических мер, способствующих протеканию процессов самоочищения, в том числе сбор мусора, упавших деревьев, донных отложений (ДО), упрочнение береговой линии, восстановление биологического баланса.

В этом отношении реки Подмосковья являются объектом пристального внимания как со стороны научной общественности, так и со стороны местных властей. С 2016 года проводят комплекс мероприятий по реабилитации малых рек в рамках Государственной программы «Экология и окружающая среда Подмосковья» и аукционы, в ходе которых набираются подрядчики для расчистки и облагораживания акваторий [56, 154, 248].

Гидрографическая и водораздельная система рек бассейна Оки строго структурирована, основана на зонировании местности по уровню интенсивности антропогенного воздействия, расположенных на ней постоянно загрязняющих объектов, в пределах которых происходят такие явления как аккумуляция, миграция и вынос химических веществ [152, 19, 11].

Природные и антропогенные факторы определяют региональную геохимическую специализацию концентрирования взвешенного вещества, содержания ТМ, что отражают соответствующие коэффициенты накопления относительно фона [10, 89].

Количество сбросов загрязнённых вод, например, которые производятся в Москву-реку, а также реки, которые в неё впадают, может превышать среднегодовой сток.

Малые скорости течения способствуют накоплению загрязняющих веществ, оседающих в процессе миграции в донных отложениях (ДО) и в береговом грунте (БГ), а также воздействуют на высшую водную растительность (ВВР) и рыбу, анализ которых может дать полезную информацию об их антропогенном загрязнении [217].

Для гидрохимического режима Окского бассейнового округа характерно естественное временное колебание содержания отдельных химических веществ, что определяет качество и свойства речной воды и позволяет оценить как антропогенное влияние на состояние воды, так и процессы самоочищения рек [180, 102, 151].

Факторы, оказывающие влияние на самоочищение малых рек: физические (разбавление, скорость течения, температура и ультрафиолетовое излучение), химические (концентрация кислорода, окисление и распад органических веществ) и биологические (очищение за счет жизнедеятельности растений, животных, грибов, бактерий) [2].

В большинстве случаев загрязнение малых рек остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде, что делает загрязнение еще более опасным. Так, установлено, что средняя минерализация речной воды р. Ока от истоков до города Муром находится в интервале 260-600 мг/дм3, на некоторых участках отмечено повышение минерализации до 800 мг/дм3. Для рек бассейна характерно изменение химического состава воды вниз по течению. При определении, например, состояния воды в реке Ока можно выделить три участка: от истока до устья р. Угры; от устья р. Угры до г. Мурома; ниже г. Мурома до устья [81]. При этом изучение ионного состава воды показало, что по течению реки возрастает содержание сульфатов и уменьшается содержание гидрокарбонатов. По химическому составу вода является гидрокарбонатно-кальциевой.

Перманганатная окисляемость в период зимней межени имеет значения 2-8 мг O2/дм3, в половодье - до 20 мг O2/дм3. Уровень растворенного кислорода также не является постоянным: зимой - 10-18%, летом - до 90%.

Одним из показателей качества речной воды является ее цветность. Так, во время половодья цветность воды реки Оки находится в интервале 35° - 80° по причине поступления с талыми водами органических веществ. Невысокие значения цветности (до 25°) установлены в период зимней межени.

Несмотря на резкое увеличение уровня воды в реках в периоды весеннего половодья и летне-осенних дождей, концентрация взвешенных веществ (ВВ) и нефтепродуктов в поверхностном стоке оказывается зачастую выше, чем в межень, по причине выноса талым и дождевым стоками с водосбора [254].

В результате анализа степени загрязненности водотоков бассейна реки Оки за 2000-2013 годы установлено, что наименее загрязненным являлось верхнее течение Оки. Превышение ПДК зафиксировано по меди, нитритам, химическому потреблению кислорода (ХПК) и биологическому потреблению кислорода за 5 суток (БПК5). Основными загрязняющими веществами являются нитриты, соли аммония, соединения меди, органические вещества [53, 260].

Максимальные установленные концентрации загрязняющих веществ в среднем по бассейну реки превышали ПДК по меди - в 8, цинку - в 4, солям аммония и нефтепродуктам - в 3, марганцу, железу, свинцу, фенолам - в 2 раза. В наиболее загрязненном участке реки Ока (верхний участок) превышения ПДК составляли для меди - в 15, для цинка - в 9, солей аммония, нитритов, соединений марганца и железа - в 4, нефтепродуктов и трудно окисляемых органических веществ - в 3 раза [63].

Процентное соотношение случаев превышения ПДК наиболее распространенных ЗВ в поверхностных водах бассейна Оки показано на рисунке 2 [137].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Макаханюк Жанна Сергеевна, 2025 год

Исток

8 10 19 17

Промежуточная точка

6 6 12 10

Устье

6 8 16 12

Контроль

9 16 31 21

Как видно из представленных в таблице 21 данных (средние значения), длина корешков (12 мм), высота побегов (6 мм), количество проросших семян (6 штук) и общая биомасса (10 г) были наименьшими при проращивании семян тест-растения на почвенной пластинке из берегового грунта, взятого в промежуточной точке реки. На контроле длина корешков (31 мм), высота побегов (16 мм),

количество проросших семян (9 шт.) и общая биомасса (21 г) салата латук были максимальными.

Наибольшей фитотоксичностью по интенсивности развития корешков (61%) и проростков (62,5%) характеризуется береговой грунт из промежуточной точки (Таблица 22).

Таблица 22 - Фитотоксичность (%) берегового грунта в трех местах отбора проб по результатам опыта № 2

Длины, мм Контроль без загрязнений) Исток Промежуточная точка Устье

Длина Ф, % Длина Ф, % Длина Ф, %

корешки 31 19 39 12 61 16 48

проростки 16 10 37,5 6 62,5 8 50

Этот вывод также согласуется с полученными в химической лаборатории данными по содержанию тяжелых металлов (Таблица 23, Приложения 17-19). Как видно из таблицы 23, наибольшее содержание железа (4549,8 мг/кг) и свинца (6,2 мг/г) было обнаружено в береговом грунте, отобранном в промежуточной точке реки Ходца.

Таблица 23 - Содержание тяжелых металлов в береговом грунте реки Ходца в 2023 г., мг/кг

Определяемый показатель Исток Промежуточная точка Устье

Fe 1196,8±359,0 4549,8±1364,9 2100,4±630,0

Cd Менее 0,5 Менее 0,5 Менее 0,5

Pb 4,5±1,4 6,2±1,9 5,8±1,7

В проведенном эксперименте выявлено токсическое влияние тяжелых металлов железа и свинца на прорастание салата латук, по сравнению с контролем (без загрязнений). По результатам наблюдения видно, что в процессе прорастания тест-растения необратимые ингибиторы (тяжелые металлы), связываясь с ферментами, негативно отражались на росте и биомассе растений.

Результаты исследований берегового грунта малой реки Ходца показали, что в промежуточной точке и в устье содержание железа в грунте было в 3,8 и 1,7 раза, соответственно, выше; а содержание свинца в 1,4 и 1,3 раза, соответственно, выше, чем в истоке. Среди определяемых токсичных элементов содержание кадмия сохранялось на уровне 2019 года (менее 0,5 мг/кг).

Таким образом, для геоэкологического мониторинга загрязнения тяжелыми металлами берегового грунта реки Ходца контактный метод определения его фитотоксичности с использованием тест-объекта салата латук является наиболее информативным. На наш взгляд, именно фитотоксичность по корешкам является более информативной, по сравнению с фитотоксичностью по проросткам, поскольку корень напрямую соприкасается с почвой. Установлено, что с увеличением уровня загрязнения берегового грунта железом и свинцом уменьшались всхожесть, длина корешков и проростков, общая биомасса тест-растения.

Данный метод биотестирования с использованием почвенных пластинок рекомендуется использовать также при мониторинге других водных экосистем, как наиболее простой и доступный метод определения загрязнения тяжелыми металлами.

компонентах реки Ходца

3.4.1 Тяжелые металлы в высшей водной растительности реки

В результате проведенных исследований прибрежно-водной растительности малой реки Ходца, выявлено, что, очевидно, из-за неблагоприятных гидрохимических свойств преобладающими являются только 2 вида растений -осока водяная Carex aquatilis и ряска малая Lemna minor L.

Нами рассмотрены особенности использования Carex aquatilis и Lemna minor в биоиндикационных и фиторемедиационных целях, определена аккумулирующая способность этих макрофитов в отношении загрязнителей, исследована роль их в миграции тяжелых металлов в биогеохимической пищевой цепи.

Условия обитания во многом определяют механизм процесса поглощения тяжелых металлов, его быстроту. Растворенные в воде тяжелые металлы поглощаются значительно легче, и поэтому виды растений, контактирующие с водными объектами, в большей степени их накапливают [116, 191]. При этом растения, постоянно находящиеся в воде и не прикрепленные к грунту, не могут поглощать тяжелые металлы из донных отложений и могут потреблять эти элементы только из водной среды.

Прибрежные растения, как прибрежные сгущения жизни, произрастают в среде, характеризующейся обильным притоком минеральных и органических веществ с берега, поэтому потенциально могут находиться в условиях наиболее длительного воздействия загрязнителей. В связи с этим возникает необходимость выявление видов растений, способных к высокой аккумуляции этих элементов.

В наших исследованиях осока водяная - типичный представитель прибрежной высшей водной растительности экосистемы реки Ходца. Поэтому на ее примере целесообразно было рассмотреть причины её устойчивости, степень

Количественные результаты содержания тяжелых металлов в сухой массе осоки водяной (Сагех aquatilis) представлены в таблице 24. На разных участках реки Ходца прослеживаются различия в интенсивности накопления ТМ растениями. Так, содержание кадмия в побегах Сагех aquatilis варьировало более, чем в 4 раза; свинца - более, чем в 1,6 раза; железа - более, чем в 3,2 раза.

Таблица 24 - Содержание тяжелых металлов в побегах Carex aquatilis, мг/кг

воздушно-сухой массы, в 2019 г., мг/кг

Элемент Исток Промежуточная точка Устье

Сё 0,178±0,01 0,061±0,01 0,038±0,01

РЬ 0,59±0,04 0,46±0,03 0,36±0,02

Бе 341,0±23,8 302,0±21,14 106,0±7,42

8,03±0,76 11,49±1,52 9,14±1,03

Си 3,5±0,02 3,4±0,02 3,2±0,02

Необходимо отметить акропетальный характер распределения ТМ в растениях. Так, корни растений осоки накапливали Сё в 7,0-23,8 раза, РЬ - 2,2-4,0 раза, Бе в 112,0-250,7 раза больше, по сравнению с побегами, что свидетельствует о наличии у растений физиолого-биохимических барьеров, препятствующих накоплению загрязнителей в побегах (Таблица 25). Это, очевидно, и позволяет выжить растениям Carex aquatilis при экстремальной концентрации загрязнителей в водоеме.

Таблица 25 - Содержание тяжелых металлов в корнях Carex aquatilis в 2019

г., мг/кг

Элемент Исток Промежуточная точка Устье

Сё 1,24±0,09 1,24±0,09 0,903±0,06

РЬ 2,36±0,16 1,45±0,10 0,78±0,05

Бе 39800,0±278,6 33785,0±2364 26570,0±1859

7п 15,59 17,73 15,16

Си 3,13±0,21 3,53±0,22 3,06±0,19

Отсутствие в реке Ходца других водных растений, кроме осоки и ряски, судя по литературным данным, объясняется гибелью растений из-за избыточной концентрации отдельных тяжелых металлов в воде и донных отложениях [106].

В первую очередь к токсическому воздействию на растения реки Ходца по нашим данным может привести содержание в воде железа. Постоянное значительное превышение ПДК по этому элементу приводит к накоплению его в растениях осоки до 341 мг/кг сухой зеленой массы побегов и до 39800 мг/кг сухой массы корней. В литературе встречаются единичные данные по такой высокой концентрации железа в водных растениях [72].

Нашими исследованиями установлено, что такая аккумуляция железа осокой происходила на фоне превышения его допустимых норм в воде в среднем за 3 года в 17,6 - 185 раза (ПДК равно 0,1 мг/дм3) (Таблица 26).

Таблица 26 - Содержание железа в воде (мг/дм3), донных отложениях (мг/кг) и береговом грунте (мг/кг) в летнюю межень, среднее за 2018-2020 гг.

Место взятия образца Вода Донные отложения Береговой грунт

Исток 18,5±1,16 5159±1548 902±271

Среднее течение 1,76±0,26 1374±412 790±237

Нижнее течение 9,94±1,07 577+173 2625±788

Химический состав растений отражает элементный состав среды обитания, в связи с чем содержание изучаемых элементов в большей степени должно коррелировать с составом донных отложений. Кроме того, для отдельных элементов важным является состояние равновесия в системе твердая фаза -раствор, определяющее сорбционные процессы, характер и направленность которых зависит от свойств и состава берегового грунта и донных отложений.

Статистический анализ результатов исследований позволил выявить высокую положительную связь между содержанием кадмия, железа в побегах и

корнях осоки, с одной стороны, и береговом грунте и донных отложениях, с другой; свинца - в побегах и корнях, с одной стороны, и донных отложениях, с другой. Кроме того, наблюдается слабая положительная связь между содержанием железа в воде и побегах растений и средняя положительная связь между содержанием железа в воде и корнях (Таблица 27).

Таблица 27 - Коэффициенты корреляции между содержанием ТМ в воде и депонирующих средах и растениях Carex aquatilis, 2019 г.

Элемент Вода БГ ДО

побеги корни побеги корни побеги корни

Cd -0,42 - 0,67 0,64 0,55 0,67 0,43

Pb - - -0,35 -0,36 0,61 0,61

Fe 0,11 0,31 0,67 0,63 0,50 0,61

Zn -0,50 - 0,24 0,05 -0,26 0,05 -0,26

Cu -0,63 - 0,41 -0,64 -0,37 -0,66 -0,32

Во время отбора Lemna minor в августе 2020 г. обнаружены следующие морфологические отклонения: корни отпали, листецы рассоединились. На рисунке 33 видно, что на щитках ряски в истоке заметны некрозы, хлорозы.

а

б

Рисунок 33 - Внешний вид ряски: а - промежуточная точка; б - исток

По внешнему виду ряски можно судить о наличии загрязнения токсичными веществами. Визуально можно сказать, что участки в промежуточной точке были чище, чем в истоке. Поэтому исследование реки проводилось через 2-3 метра, а на территории истока через каждые 0,5 м.

Выявлены следующие внешние изменения в истоке: ряска малая утратила свой зеленый цвет, приобрела буро-зеленый, бурый, а местами ржавый и даже коричневый оттенки. О похожих изменениях ряски указывалось также в работе [57].

В промежуточной точке на площади в 1 м2 приходилось около 200 растений ряски с 3-4 щитками на одном растении, причем щитков с повреждениями не наблюдалось, что соответствует степени загрязненности воды по шкале -«умеренно загрязненная». В истоке количество растений на площади в 1 м2 составляло 150, причем на каждом растении было по 1-2 щитка и наблюдались щитки с некрозом. Общее число материнских щитков - 150, а доля повреждений составляла 22,5% (Таблица 28).

Анализируя состояние ряски в истоке реки Ходца и сопоставляя результаты с таблицами по определению класса качества воды по щиткам ряски, можно охарактеризовать воду как «загрязненную» (Приложение 2).

Место отбора растений Число растений, шт. Число щитков, шт. Число щитков с повреждениями, шт. % щитков с повреждениями

Верхнее течение 150±14 160 36 22,5

Среднее течение 200±16 750 - отсутствуют

К настоящему времени опубликовано значительное число работ, посвященных оценке аккумулятивной способности различных видов ряски и их использованию для очистки сточных и рудничных вод от тяжелых металлов и других поллютантов [17; 261].

В растениях Lemna minor реки Ходца накапливалось значительное количество тяжелых металлов. Так, в ряске в истоке содержание кадмия составляло 0,571 мг/кг и оно было в 1,2 раза выше, чем в промежуточной точке; содержание свинца - 0,539 мг/кг (в 1,1 раза выше, чем промежуточной точке); содержание железа - 5864,32 мг/кг (в 7,8 раза выше, чем в промежуточной точке) (Таблица 29).

Таблица 29 - Содержание ТМ в воде, донных отложениях и Lemna minor

Определяемый показатель Содержание ТМ в воде, мг/дм3 Содержание ТМ в донных отложениях, мг/кг Содержание ТМ в Lemna minor, мг/кг

Fe 18,7±2,8 0,522±0,157 5159±361 1374±96 5864,32±879,65 754,60±113,19

Cd 0,0005±0,0001 0,0005±0,0001 2,29±0,16 0,45±0,03 0,571±0,064 0,464±0,054

Pb 0,02±0,006 0,02±0,006 6,28±0,44 5,11±0,36 0,539±0,051 0,491±0,053

Zn 0,03±0,003 0,01±0,001 24,9±2,13 33,8±4,01 34,68±2,93 41,75±3,18

Cu 0,02±0,002 0,04±0,001 6,73±0,44 8,23±0,92 8,76±1,41 10,14±1,38

Примечание - в числителе - исток; в знаменателе - промежуточная точка.

В целом, способность аккумулировать тяжелые металлы у ряски малой выражена гораздо выше, чем у осоки водяной. Так, ряска аккумулировала железа в 2,5-17,2 раза, кадмия - в 3,2-7,6 раза, цинка - в 3,6-4,3 раза, меди - в 2,5-3,0 раза больше по сравнению с осокой. По аккумуляции свинца изучаемые растения практически не отличались.

Такое различие в накопительной способности может указывать на зависимость процесса аккумуляции ТМ от степени контакта растения с водной средой. У гидрофита Lemna minor этот показатель выше, чем у видов гелофитов. Е.М. Коробова указывает, что влаголюбие вида может играть большую роль в накоплении химических элементов, чем его систематическое положение [93].

Корреляционный анализ зависимости содержания ТМ в ряске от концентрации ТМ в донных отложениях показал на высокую положительную связь содержания всех изучаемых ТМ в растениях с их количеством в донных отложениях (R = 0,66 - для Fe, R = 0,64 - для Cd, R = 0,62 - для Pb, R = 0,65 - для Zn, R = 0,63 - для Cu). Высокая положительная корреляционная связь между содержанием ТМ в воде и в ряске выявлена только для железа (R = 0,66).

При этом, если рассматривать ряску как кормовое растение, то необходимо отметить, что для химических элементов при максимально допустимом уровне содержания их в кормах, составляющем по Fe - 100, Cd - 0,30, Pb - 5,0, Zn - 50, Cu - 30 мг/кг, с учетом содержания сухого вещества в зеленой массе ряски превышение МДУ отмечено только в истоке по железу (Таблица 30).

Таблица 30 - Содержание тяжелых металлов в ряске в верхнем и нижнем течениях реки

Определяемые показатели Содержание ТМ, мг/кг Превышение ПДК

Верхнее течение Среднее течение Верхнее течение Среднее течение

Fe 5864,32 754,60 5,80 0,75

Cd 0,571 0,464 0,19 0,15

Pb 0,539 0,491 0,01 0,01

Zn 34,68 41,75 0,07 0,08

Cu 8,76 10,14 0,03 0,03

Так же, как и осока, ряска характеризуется очень высоким содержанием железа, достигающем 0,59% от сухой массы, что может способствовать применению её в качестве компонента в лекарственных растительных смесях [97].

Механизмы устойчивости высшей водной растительности к избытку ТМ могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации ТМ, проявляя к ним толерантность; другие же - снижают поступление путем максимального использования своих барьерных функций.

Ряды распределения тяжелых металлов в стеблях с листьями и корнях в осоке и в ряске, отобранных для химического анализа в разных местах (в верхнем и среднем течении) реки, представлено в таблице 31.

Таблица 31 - Ряды распределения ТМ в растениях по течению реки Ходца

Растения Верхнее течение Среднее течение

Carex aquatilis (стебель и листья) Fe > Zn > Cu > Pb > Cd Fe > Zn > Cu > Pb > Cd

Carex aquatilis (корни) Fe > Zn > Cu > Pb > Cd Fe > Zn > Cu > Pb > Cd

Lemna minor Fe > Zn > Cu > Pb > Cd Fe > Zn > Cu > Cd > Pb

Коэффициент биологического поглощения (КБП) или фактор обогащения, учитывающий содержание ТМ в воде и в донных отложениях и показывающий степень толерантности растений, определяется физиологическими особенностями Carex aquatilis и Lemna minor, количеством и видом ТМ (Рисунки 34-39).

350 300 250 200 150 100 50 0

I

I

||

.1

Исток Промежуточная точка

■ Кадмий ■ Свинец ■ Железо ■ Цинк ■ Медь

Рисунок 34 - КБП ТМ осокой (побеги) по отношению к их

содержанию в воде

Рисунок 35 - КБП ТМ осокой (побеги) по отношению к их содержанию в донных отложениях

25000 20000 15000 1 пппп

СППП

эиии Исток Проме» ■ Кадмий ■ Свинец ■ Железо ■ Цинк ■ Мед

[уточная точка

Рисунок 36 - КБП ТМ осокой (корни) по отношению к их

содержанию в воде

Рисунок 37 - КБП ТМ осокой (корни) по отношению к их содержанию в донных отложениях

Исток Промежуточная точка

■ Кадмий ■ Свинец ■ Железо ■ Цинк ■ Медь

Рисунок 38 - КБП ТМ ряской по отношению к их содержанию в воде

1,6

Исток Промежуточная точка

■ Кадмий ■ Свинец ■ Железо ■ Цинк ■ Медь

Рисунок 39 - КБП ТМ ряской по отношению к их содержанию

в донных отложениях

По способности накапливаться в стеблях и листьях осоки из воды в истоке выделяются такие элементы, как Cd, Си, 7п, в промежуточной точке - Zn, Fe; в корнях осоки в истоке - Cd, Fe, РЬ, в промежуточной точке - Fе, Cd, Zn. Ряска

Таблица 32 - Ряды аккумулирования ТМ высшей водной растительностью реки Ходца

Растения Верхнее течение Среднее течение

Carex aquatilis (стебель и листья) Cd > ^ > Zn > Pb ^ ^ > Cd > Zn > Pb > Fe ^ > Zn > Fe > Cd > Pb Cu > Zn > Fe > Cd > Pb

Carex aquatilis (корни) Cd > Fe > Pb > Zn > ^ Fe > Zn > Cd > ^ > Pb Fe > Cd > Zn > ^ > Pb Fe > Cd > Zn > Cu > Pb

Lemna minor Zn > Cd > ^ > Fe > Pb Zn > ^ > Fe > Cd > Pb Fe > Zn > Cd > Cu > Pb Zn > Cu > Cd > Fe > Pb

Примечание - в числителе - из воды; в знаменателе - из донных отложений.

Установленная зависимость коэффициентов биологического поглощения металлов в растениях от содержания соответствующих ТМ в воде и донных отложениях неоднозначна в пространстве. Эта неоднозначность в аккумуляции элементов по отношению к воде и донным отложениям обусловлена, на наш взгляд, меняющимися концентрациями их на отдельных участках реки, связанными со сбросами ливневых стоков в районе Субботино, а также формой нахождения тяжёлых металлов в природных водах.

Однозначным является лишь то, что биотическими компонентами водной экосистемы (высшей водной растительностью) тяжёлые металлы поглощаются активнее из воды; коэффициенты биологического поглощения для системы ВВР -вода на несколько порядков выше по сравнению с системой ВВР - донные отложения.

Коэффициент биологического поглощения служит критерием для разделения гидробионтов на 3 группы по способности накапливать ТМ: макро - (К = 1-2), микро- и деконцентраторы (К < 1) [136]. В соответствии с такой классификацией изучаемые растения по отношению к воде можно отнести к сверхконцентраторам. По отношению к донным отложениям осока является концентратором кадмия и железа (корни), ряска - концентратором кадмия,

железа, цинка и меди. Поэтому Lemna minor может быть перспективным экспериментальным объектом для экотоксикологических исследований и биомониторинга в силу своей химической чувствительности.

Показатель биопродуктивности является важным параметром при оценке загрязненности водоемов и лежит в основе определения экологического риска. При этом он используется как показатель трофического уровня водоема. Нами оценена продуктивность высшей водной растительности на разных участках реки Ходца (Таблица 33).

Таблица 33 - Сухая масса высшей водной растительности в реке Ходца, средние показатели за 2019-2020 гг., г/м2

Место нахождения Стебли Корни Общая масса

Осока (Carex aquatilis)

Исток 126 124 250

Промежуточная точка 96 95 191

Устье 183 181 364

НСР05 10,3 11,8 12,6

Ряска (Lemna minor L.)

Верхнее течение - - 42,2

Промежуточная точка 1 - - 40,1

Промежуточная точка 2 - - 44,8

Среднее течение - - 48,7

НСР05 4,08

Сухая масса растений существенно различалась в зависимости от места отбора проб. Наибольшей величины масса осоки достигала в устье, составив 146% по сравнению с истоком и 191% по сравнению с промежуточной точкой.

Уравнение квадратичной регрессии имеет вид:

y = 0,000001.x2 - 0,0086.x + 52,841 Из рисунка видно, что с увеличением концентрации железа сухая биомасса ряски сначала уменьшается, а при содержании элемента в ряске примерно 3500 мг/кг снова возрастает, что может быть связано со стимулирующим рост ряски избыточным содержанием железа и, как следствие этого, эффектом разбавления его концентраций возрастающей массой (Рисунок 40).

Диаграмма рассеяния и крив ля регрессии

60

30 ■ 20 -

10

о ....

0 1000 2000 3000 -1000 3000 <5000 7000 Рисунок 40 - Диаграмма рассеяния и кривая регрессии

Плотность ряски уменьшалась от истока к промежуточной точке. В нижнем течении растения ряски отсутствовали, что связано, по-видимому, со скоростью движения воды по сравнению с верхним течением. От верхней точки к промежуточной содержание практически всех загрязнителей уменьшалось. Кроме того, возрастало значение рН.

По приведенным результатам можно рассчитать количество ТМ, вовлекаемых в биологический круговорот высшей водной растительностью

Таблица 34 - Биологический вынос тяжелых металлов высшей водной

растительностью, мг/м2

Показатели Carex aquatilis Lemna minor

Стебли и Корни Общее Общее содержание

листья содержание

Исток

Cd 0,022 0,154 0,176 0,036

Pb 0,074 0,293 0,367 0,135

Fe 42,97 4935,20 4978,17 247,47

Zn 1,012 1,933 2,945 1,69

Cu 0,441 0,388 0,829 0,43

Промежуточная точка

Cd 0,006 0,118 0,124 0,020

Pb 0,044 0,138 0,182 0,021

Fe 28,99 3209,58 3238,57 31,84

Zn 1,103 1,684 2,787 1,76

Cu 0,326 0,335 0,661 0,428

Устье

Cd 0,069 0,166 0,235

Pb 0,066 0,144 0,210 Растения

Fe 19,398 4888,88 4908,278 отсутствовали

Zn 1,672 2,789 4,461

Cu 0,586 0,563 1,149

Биологический вынос элементов Сагех aquatШs в истоке варьировал от 176 мкг на 1 м2 (по кадмию) до 4,98 г на 1 м2 (по железу); в промежуточной точке по тем же элементам - от 124 мкг/м2 до 3,239 г/м2; в устье - от 235 мкг/м2 до 4,908 г/м2, соответственно.

По общему выносу ТМ растениями в истоке и в промежуточной точке элементы можно расположить в следующий ряд: Fe > Zn > ^ > Pb > Cd, этот ряд полностью совпадает с рядом содержания этих элементов в растениях. В устье в

общем выносе осокой увеличивается доля кадмия по сравнению со свинцом (Fe > Zn > Cu > Cd > Pb).

Изучение выноса ТМ стеблями и листьями осоки, с одной стороны, и корнями, с другой, показало, что в корнях накапливается Cd в 2,4-19,7 раза; Pb в 2,2-4,0 раза; Fe в 110,7-252,0 раза; Zn в 1,5-1,9 раза больше, чем в стеблях и листьях, а вынос меди стеблями и листьями примерно равен выносу корнями.

Ряска очень быстро размножается, давая огромные урожаи зеленой массы с единицы площади водоема. Она одинаково хорошо растет как в сухое, так и в дождливое лето. При регулярном ее удалении за сезон собирают для кормления рыбы до 80 т/га. По некоторым данным, суточный прирост ряски составляет 10 -20% от общей массы. Лучше делать сборы каждые 5-10 дней.

Высокая урожайность обусловливается тем, что ряска состоит из фотосинтезирующих и размножающихся клеток. Имея малые размеры и покрывая поверхность водоема, ряска поглощает почти всю физиологически полезную солнечную радиацию. Ряска использует углекислоту как атмосферы, так и растворенную в воде. Она усваивает не только минеральные вещества, но и элементы питания из растворенных в воде органических веществ.

Токсичные вещества, попадая в водотоки, аккумулируются в организмах гидробионтов, что может привести к их гибели [87]. Только немногие виды способны переносить сильное загрязнение среды обитания и высокие уровни содержания загрязняющих веществ. В реке Ходца такими растениями являются Carex aquatilis и Lemna minor. Другие водные растения, судя по литературным данным, имеют гораздо большие коэффициенты биологического поглощения, что может приводить к гибели растений или их повреждению, в случае избыточной концентрации ТМ в воде и в донных отложениях [106].

Таким образом, в корнях осоки содержания Pb и Fe варьировали в широких пределах, в зависимости от содержания их в среде. Интенсивность поглощения тяжелых металлов органами Carex aquatilis изменялась в зависимости от вида элемента. По способности проникать в побеги выделялись такие элементы, как Fe

и Cd; в корни - Fe. Концентрация ТМ в Lemna minor также определялась видом элемента и его содержанием в среде обитания.

При проведении кластерного анализа в качестве основного параметра выбрано соотношение между загрязнителями на исследуемых участках в побегах и корнях осоки. Нами выделено 5 кластеров (групп), представляющих разные типы ассоциаций загрязнителей в осоке (Рисунок 41).

Linkage Distance 112 2 3 5 0 5 0 5 0 О 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 " 0 0 0 0 0 0 Tree Diagram for Переменные. Single Linkage Euclidean distances

1

Var6 Var5 Var4 Var3 Var2 Var1

Рисунок 41 - Разделение на кластеры концентрации загрязнителей в побегах и

корнях осоки

В первый кластер вошло самое большое количество проб. В данной группе сосредоточены загрязнители, зафиксированные в побегах осоки в промежуточной точке и в устье, а также в корнях осоки в истоке и промежуточной точке.

В каждой из оставшихся 4 групп выделено по 2 участка. Во второй группе -загрязнители в корнях в устье и в промежуточной точке. В третьей - загрязнители в корнях в истоке и в промежуточной точке, где концентрация загрязнителей ниже, чем во 2 группе. В четвёртой группе - загрязнители в побегах в устье и в промежуточной точке. В пятой группе - загрязнители в побегах в истоке и в промежуточной точке.

Наиболее чувствительным биотическим компонентом водных экосистем являются рыбы. Наряду с другими гидробионтами рыбы обладают повышенной способностью накапливать ТМ. По содержанию тяжелых металлов в их организме можно судить о загрязнении реки [71].

В настоящее время река Ходца в верхнем течении постепенно превращается в изолированный и непроточный водоем. Так, содержание растворимого кислорода в её воде в летнюю межень 2018 года на различных участках составляло всего 6,8-7,0 мг/дм3. В связи с этим, большинство видов рыб, ранее обитавших в реке, уменьшилось. Нам удалось обнаружить и отобрать образцы двух видов рыб, относящихся к разным экологическим нишам. Это ротан (РетссоИт glenii) и плотва (КиШи ягиШт).

Данные об уровне накопления тяжелых металлов в мышцах рыб представлены в таблице 35.

Таблица 35 - Содержание тяжелых металлов в рыбе малой реки Ходца (мг/кг сырой массы)

Элемент Содержание тяжелых металлов в мышцах рыб

Промежуточная точка Устье Величина допустимого уровня

РетссоМш я1епИ Rutilu 8ТШ1Ш

Pb 0,037±0,016 0,053±0,023 не более 1,0

Cd менее 0,01 менее 0,01 не более 0,2

Fe 5,3±0,92 1,00±0,308 1,2

Zn 0,46±3,12 0,56±0,08 40

^ 0,09±2,24 0,40±0,021 10

Как показали результаты исследований, содержание свинца и кадмия в

мышечной ткани обследуемых рыб не превышало величину допустимого уровня,

но содержание свинца превышало содержание кадмия в ротане и плотве в 3,7 и

5,3 раза, соответственно. Содержание железа в мышечной ткани ротана,

выловленной в среднем течении реки Ходца, превышало величину допустимого

109

уровня в 4,4 раза, а в мышечной ткани плотвы практически соответствовало величине допустимого уровня.

Для оценки интенсивности накоплении ТМ рассчитали коэффициенты биологического поглощения (КБП) как отношения содержания элементов в рыбе к их содержанию в воде и донных отложениях (Рисунки 42, 43).

Рисунок 42 - КБП ТМ по отношению к их Рисунок 43 - КБП ТМ по

содержанию воде отношению к их содержанию в

донных отложениях

Ряды коэффициентов биологического поглощение в порядке убывания для мышечной ткани ротана по отношению к воде выглядят следующим образом: 7п > Сё > Си > РЬ > Бе, для мышечной ткани плотвы - 7п > Си > РЬ > Сё > Бе. Ряды биологического поглощения по отношению к донным отложениям характеризуются следующей последовательностью элементов: для мышечной ткани ротана - Сё > 7п = Си > РЬ > Бе, для мышечной ткани плотвы - Сё > РЬ > Си > 7п > Бе.

Коэффициенты биологического поглощение токсичных ТМ для мышечной ткани ротана по отношению к воде указывают, что Сё из воды накапливался больше, чем РЬ, а для мышечной ткани плотвы, наоборот, РЬ накапливался из воды больше, чем Сё; коэффициенты биологического поглощение для мышечной ткани ротана по отношению к донным отложениям выявили такую же закономерность, как и по отношению к воде, т.е. Сё из донных отложений

накапливался больше, чем Pb, в то же время коэффициенты биологического поглощение для мышечной ткани плотвы по отношению к донным отложениям выявили противоположную закономерность, чем по отношению к воде, т.е. Cd из донных отложений накапливался в мышечной ткани плотвы больше, чем Pb.

Таким образом, более интенсивное поглощение ТМ изучаемыми видами рыб происходит из воды (поскольку коэффициенты биологического поглощения и свинца, и кадмия мышцами ротана и плотвы значительно больше, чем коэффициенты биологического поглощения их из донных отложений). Полученные ряды имеют некоторые общие закономерности. Так, выявлено, что по отношению к воде Zn накапливается в мышцах в большей степени. Это говорит о его высокой биофильности и способности к интенсивному биологическому накоплению в тканях рыб. По отношению к донным отложениям большим проникновением в организм рыб характеризуется кадмий, что необходимо учитывать при загрязнении им поверхностных и сточных вод.

Загрязнение распространяется на все компоненты водной экосистемы: воду, донные отложения, водные растения и животных (рыб). Независимо от типа гидробионтов (растения, рыбы), присутствующие в водной экосистеме токсичные химические элементы накапливаются в биогеохимической пищевой цепи, отличаясь лишь степенью их концентрирования, в зависимости от вида водной растительности и вида рыб.

В целом, в рассмотренных видах рыб (ротане и плотве), выловленных в реке Ходца в 2019 году, максимальное содержание в их мышечной ткани выявлено для железа (5,3 мг/кг - в мышцах ротана, 1,0 мг/г - в мышцах плотвы) и цинка (0,46 мг/кг - в мышцах ротана, 0,56 мг/кг - в мышцах плотвы), в то время как для кадмия (менее 0,01 мг/кг - в мышцах как ротана, так и плотвы) и свинца (0,037 мг/кг - в мышцах ротана, 0,053 мк/кг - в мышцах плотвы) обнаружено относительно низкое их содержание. Данные закономерности распределения определяемых нами тяжелых металлов в мышцах рыб обусловлены как видом рыб, так и содержанием химических элементов в воде.

Комплексная оценка экологической ситуации на разных участках реки позволяет определить наиболее чувствительные зоны к аккумулированию поступающих в реку загрязняющих веществ и оценить опасность антропогенного воздействия ТМ. Разработанная нами методика геоэкологической оценки водной экосистемы была применена для зонирования загрязнения реки Ходца. Картосхема территории бассейна реки Ходца представлена на рисунке 44. Как видно из рисунка, участки, занятые лесом, кустарниками и просеками, занимают около 75% всей территории бассейна, а урбанизированные участки - около 25%. Отмечены факты сокращения протяжённости русловой сети в истоке и в промежуточной точке; это можно объяснить тем, что русло требует расчистки и постепенно зарастает кустарниками, которые имеют высокие показатели транспирации и способствуют сокращению запасов подземных вод, что также приводит к сокращению водности реки Ходца.

Степень антропогенного воздействия на уровни содержания загрязняющих веществ в речных водах максимальна в межень, поэтому зонирование реки проводили по результатам химических анализов абиотических и биотических компонентов, отобранных в период летней межени.

Поскольку нами на протяжении многолетних наблюдений за компонентами водной экосистемы реки Ходца выявлены такие основные загрязнители, как железо, кадмий, свинец, аммонийный азот и нефтепродукты, то при зонировании реки учитывали содержание именно этих загрязнителей на разных участках реки по течению от истока до устья, чтобы сравнить степень загрязнения компонентов на разных расстояниях от источников загрязнения.

На рисунках, составленных отдельно для каждого загрязняющего вещества, представлено содержание его в каждом компоненте водной экосистемы - воде, донных отложениях, береговом грунте и осоке. Точки отбора проб компонентов водной экосистемы указаны в трех местах, распределённых по течению реки:

Рисунок 44 - Картосхема территории бассейна реки Ходца

Как показано на рисунке 45, содержание железа в воде было наибольшим в истоке (100%), а наименьшим - в промежуточной точке (10%), в устье снова увеличивалось и составляло 24%. Накопление железа в донных отложениях, береговом грунте и осоке (корнях) вниз по течению реки характеризовалось несколько иной тенденцией: оно постепенно уменьшалось от истока (100%) к промежуточной точке и далее к устью. Так, содержание железа в донных отложениях в промежуточной точке уменьшилось до 27%, в устье - до 11%; в береговом грунте в промежуточной точке оно уменьшилось до 88%, в устье - до 29%; в осоке (корнях) в промежуточной точке содержание железа составляло 85%, в устье - 67%. Следует отметить, что накопление железа в корнях осоки на всем протяжении реки отличалось не так значительно, как в других компонентах экосистемы. Таким образом, накопление железа как абиотическими, так и биотическими компонентами водной экосистемы имело тенденцию к

уменьшению от истока к устью реки Ходца.

113

Рисунок 45 - Содержание Бе в компонентах водной экосистемы р. Ходца

Как показано на рисунке 46, содержание кадмия в воде было наибольшим в истоке (100%), в промежуточной точке оно уменьшилось значительно (до 10%), а в устье снова увеличилось и составляло 75%; содержание кадмия в донных отложениях по течению реки значительно уменьшалось и составляло в промежуточной точке 10%, а в устье лишь 1%; содержание кадмия в береговом грунте также уменьшалось от истока (100%) вниз по течению, хотя и не так значительно, как в донных отложениях, в промежуточной точке оно составляло 50%, а в устье - 11%; содержание кадмия в корнях осоки в истоке и в промежуточной точке реки составляло 100%, а в устье - 73%. Таким образом, накопление кадмия абиотическими компонентами водной экосистемы имело тенденцию к уменьшению от истока к устью реки Ходца, а в корнях осоки его содержание уменьшилось только в устье реки.

Как показано на рисунке 47, содержание свинца в воде было наибольшим в истоке (100%), в промежуточной точке оно уменьшилось (до 50%), а в устье находилось на таком же уровне, как и в промежуточной точке; содержание свинца в донных отложениях по течению реки составляло в истоке 100%, в промежуточной точке - 81%, а в устье - 12%; содержание свинца в корнях осоки в истоке составляло 100%, в промежуточной точке - 61%, в устье - 33%.

Рисунок 47 - Содержание РЬ в компонентах водной экосистемы р. Ходца

115

Как показано на рисунке 48, содержание аммонийного азота в воде было наибольшим в истоке (100%), в промежуточной точке оно очень значительно уменьшилось (до 5%), в устье снизилось до 2%. Содержание аммонийного азота в донных отложениях по течению реки составляло: в истоке - 100%, в промежуточной точке - 16%, а в устье - 12%. В береговом грунте содержание аммонийного азота достигло наибольших показателей в устье (105%), а наименьшим в промежуточной точке (68%).

Таким образом, накопление аммонийного азота береговым грунтом имело тенденцию к снижению от истока до промежуточной точки и к увеличению от промежуточной точки к устью реки Ходца. Во всех остальных компонентах водной экосистемы наблюдалась тенденция к снижению содержания аммонийного азота от истока к устью.

Рисунок 48 - Содержание аммонийного азота в компонентах водной

экосистемы р. Ходца

Как показано на рисунке 49, содержание нефтепродуктов в воде было наибольшим в истоке (100%), в промежуточной точке оно уменьшилось (до 90%), а в устье и вовсе снизилось до 13%; содержание нефтепродуктов в донных отложениях по течению реки составляло в истоке - 100%, в промежуточной точке - 2,5%, а в устье - 0,3%; содержание нефтепродуктов в береговом грунте в истоке составляло 100%, в промежуточной точке - 26%, а в устье - 3%.

Таким образом, накопление нефтепродуктов абиотическими компонентами водной экосистемы имело тенденцию к уменьшению от истока к устью реки Ходца.

Рисунок 49 - Содержание нефтепродуктов в воде и береговом грунте р. Ходца

На представленных рисунках наглядно отражаются пространственные закономерности распределения загрязняющих веществ в поверхностной воде, донных отложениях, береговом грунте и корнях осоки водяной, что позволяет выявить зоны с более высокими уровнями их содержания практически во всех компонентах водной экосистемы. Таковыми зонами на реке Ходца являются верхнее и среднее течения.

В целом, геоэкологическое состояние русла реки Ходца характеризуется как грязное в истоке и в промежуточной точке. Определение индекса загрязнения воды (ИЗВ) по строго ограниченному количеству ингредиентов (Бе, Сё, РЬ, аммонийный азот, нефтепродукты, БПК полн.) показало, что вода в реке Ходца в период весеннего половодья (Рисунок 50) во всех течениях относилась к категории «умеренно загрязненная» (ИЗВ = 1,41 - в верхнем течении, 1,26 - в среднем течении и 1,14 - в нижнем течении); в летние межени в верхнем течении (ИЗВ = 12,95) - «чрезвычайно грязная», в среднем (ИЗВ = 2,20) и нижнем течении (ИЗВ = 1,24) - «умеренно загрязненная»; в осеннюю межень в верхнем течении (ИЗВ = 17,82) - «чрезвычайно грязная», среднем (ИЗВ = 4,11) - «грязная», а в нижнем (ИЗВ = 9,26) - «очень грязная».

Рисунок 50 - Индекс загрязнения воды р. Ходца в период весеннего половодья

В природных водах могут происходить процессы самоочищения, которые обычно оценивают с помощью коэффициентов самоочищения. Различные

химические, физические и биологические процессы приводят или к полному удалению загрязняющих веществ, или к перераспределению этих веществ в реке между различными компонентами, такими как донные отложения, береговой грунт, высшая водная растительность и др. В основном, самоочищение происходит под влиянием биохимического окисления органических загрязняющих веществ в воде. Для этого используют показатель биохимического потребления кислорода (БПК). Величина БПК - важная мера загрязнения воды органическими веществами, так как она показывает, какое предельное количество кислорода может быть удалено из воды за счет биохимического окисления органических загрязнителей.

Чтобы получить более полную картину процесса самоочищения можно рассчитать коэффициенты самоочищения для разных ЗВ, используя методику, основанную на изменении показателей загрязняющих веществ по течению реки.

Этот расчет можно провести не только по БПК, но и по другим показателям, таким как аммонийный азот, нефтепродукты, ТМ. Нами были рассчитаны коэффициенты самоочищения реки Ходца от истока до устья (расстояние 10 км) для основных выявленных с помощью химико-аналитических методов загрязняющих веществ, используя следующую формулу:

где Ь - расстояние (км) между точками 1 и 3, С1 - концентрация вещества в точке 1, С3 - концентрация вещества в точке 3. Так, по БПК коэффициент самоочищения равен 0,0837 км-1, по аммонийному - 0,392 км-1, по нефтепродуктам - 0,203 км-1, по железу - 0,244 км-1, по свинцу - 0,544 км-1, по кадмию - 0,461 км-1.

В отличие от органических загрязняющих веществ, которые подвергаются процессам разложения, тяжелые металлы способны только к их

перераспределению между отдельными компонентами водной экосистемы, хорошо аккумулируясь гидробионтами, особенно ВВР.

Таким образом, наиболее типичный вид высшей водной растительности -осока водяная, выявленная нами на исследованных участках реки Ходца и образующая сплошные заросли, а также ряска малая, могут являться основными факторами регулирования качества воды, поскольку в больших количествах поглощают и аккумулируют (особенно в корнях осоки) тяжелые металлы (свинец, кадмий, железо), способствуя таким образом самоочищению воды от токсичных элементов, исключая их из круговорота веществ.

1. Негативное влияние ливневых сточных вод от промышленных предприятий города Электросталь Московской области отразилось на снижении качества поверхностной воды малой реки Ходца, что проявлялось в превышении установленных нормативов в отдельные сроки исследования. По результатам химического анализа отбираемых проб воды в разных местах опробования по течению реки среди загрязняющих веществ преобладали железо, кадмий, свинец, аммонийный азот и нефтепродукты. В среднем за 2018-2020 годы в воде реки концентрация железа в истоке составляла 18,47 мг/дм3, в промежуточной точке -1,76 мг/дм3, в устье - 4,4 мг/дм3; концентрация свинца в истоке составляла 0,016 мг/дм3, в промежуточной точке и устье - 0,08 мг/дм3; концентрация кадмия в истоке - 0,004 мг/дм3, в промежуточной точке - 0,0004 мг/дм3, в устье - 0,003 мг/дм3. Содержание аммонийного азота в воде реки в истоке было 18,7 мг/дм3, в промежуточной точке - 0,9 мг/дм3, в устье - 0,37 мг/дм3. Содержание нефтепродуктов в воде в истоке в разные периоды определения составляло 0,084 и 0,93 мг/дм3, в промежуточной точке - 0,076 и 0,84 мг/дм3, в устье - 0,011 и 0,12 мг/дм3. Наблюдалась устойчивая тенденция более высокой концентрации загрязнителей в воде в истоке и промежуточной точке реки Ходца.

2. В донных отложениях р. Ходца при определении гранулометрического

состава в трех створах, распределенных от истока до устья, установлено, что

содержание глинистых частиц повышалось в среднем и нижнем течении реки.

Изменчивость гранулометрического состава происходила как по длине реки, так и

по её поперечному русловому профилю. Коэффициенты корреляции между

содержанием физического песка, физической глины и содержанием ТМ

указывают на среднюю отрицательную связь содержания кадмия и железа (Я = -

0,26) и слабую положительную - свинца (Я = 0,18) с содержанием песчаной

фракции и на среднюю положительную связь содержания кадмия и железа (Я =

0,26) и слабую отрицательную - свинца (Я = -0,18) с содержанием глинистой

фракции. По сравнению с береговым грунтом, донные отложения в значительно

121

большей степени были загрязнены тяжелыми металлами в истоке и в промежуточной точке. Содержание аммонийного азота в донных отложениях превышало его содержание в береговом грунте более, чем в 5 раз.

3. Мониторинг загрязнения тяжелыми металлами берегового грунта р. Ходца, проведенный в 2023 году с применением тест-объекта салата латук показал, что с увеличением уровня загрязнения тяжелыми металлами уменьшалась всхожесть, длина корешков и проростков, а также общая биомасса тест-растения. Результаты определения загрязнения берегового грунта с помощью метода фитотоксичности подтвердились химическим методом анализа на ТМ. Так, в промежуточной точке содержание Бе составляло 4549,8 мг/кг, в устье -2100,4 мг/кг, в истоке - 1196,8 мг/кг; содержание РЬ в промежуточной точке составляло 6,2 мг/г, в устье - 5,8 мг/кг, в истоке - 4,5 мг/кг; содержание Сё сохранялось на уровне 2019 года (менее 0,5 мг/кг).

4. Выявлена изменчивость содержания ТМ в растениях осоки в пространстве в зависимости от их концентрации в воде и донных отложениях реки Ходца, причем наблюдался акропетальный характер распределения ТМ в растениях: корни растений накапливали Сё в 7,0-23,8; РЬ в 2,2-4,0; Бе в 112,0250,7 раза больше, по сравнению с побегами, что, очевидно, и позволяет выживать растениям осоки при экстремальной концентрации загрязнителей в водоеме. Корреляционный анализ зависимости содержания ТМ в ряске от концентрации ТМ в воде и донных отложениях показал на высокую положительную связь концентрации всех изучаемых ТМ в растениях ряски с их количеством в воде и донных отложениях.

5. Биологическая продуктивность высшей водной растительности, являющаяся одним из главных параметров при оценке загрязненности водоемов, увеличивалась по мере продвижения от истока к устью реки Ходца; общая биомасса осоки в истоке составляла 250 г/м2, а в устье - 364 г/м2 ; общая биомасса ряски в верхнем течении была 42,2 г/м2, а в среднем течении - 48,7 г/м2.

6. В ходе исследований выявлен сложный характер накопления ТМ в

мышечной ткани исследуемых видов рыб р. Ходца. Содержание железа в

122

мышечной ткани ротана более, чем в 4 раза превышало величину допустимого уровня, а в мышечной ткани плотвы превышений по железу не наблюдалось; содержание свинца и кадмия в мышечной ткани обследуемых рыб не превышало величину допустимого уровня. Коэффициенты биологического поглощения для мышечной ткани рыб по отношению к воде в порядке убывания распределяются следующим образом: для ротана - Zn > Cd > ^ > Pb > Fe, для плотвы - Zn > ^ > Pb > Cd > Fe. КБП для мышечной ткани рыб по отношению к донным отложениям характеризуются следующей последовательностью: для ротана - Cd > Zn = ^ > Pb > Fe, для плотвы - Cd > Pb > ^ > Zn > Fe.

7. В ходе комплексной оценки загрязнения абиотических и биотических компонентов водной экосистемы реки Ходца выявлены зоны повышенного экологического риска в истоке и промежуточной точке, что указывает на значительный вклад в загрязнение коммунальных и промышленных стоков г. Электросталь.

Дополнительные исследования должны быть направлены на идентификацию конкретных источников поступления органических загрязнений, а также на оценку их сезонной динамики и долгосрочного воздействия на водную экосистему. Результаты подчеркивают важность регулярного мониторинга состояния водных объектов, особенно в свете изменяющихся экологических условий при антропогенном воздействии.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

С целью мониторинга и фиторемедиации состояния малой реки Ходца рекомендуется:

1. Для осуществления контроля над токсичными выбросами предприятий и дальнейшего создания единой информационной базы по воздействию на водотоки рассматривать все близлежащие промышленные предприятия как потенциальных водопользователей.

2. Потенциальным водопользователям провести мероприятия по совершенствованию систем очистки сточных вод, с переходом к наиболее эффективным и безопасным технологиям для каждого отдельного вида производственной деятельности.

3. При установлении загрязнения водной экосистемы реки тяжелыми металлами рекомендуется использовать в качестве биоиндикаторов осоку водяную и ряску малую.

4. При мониторинге для наиболее быстрой и малозатратной оценки загрязнения реки тяжелыми металлами следует применять фитотоксичность берегового грунта с использованием тест-объекта салата латук.

5. При вылове рыбы для питания следует учитывать, что загрязняющие водную экосистему токсичные вещества (особенно тяжелые металлы) могут накапливаться в организме рыб.

6. Для фиторемедиации малых рек целесообразно использовать осоку водяную (особенно корни) и ряску малую.

ААС - атомно-абсорбционная спектрометрия АО - акционерное общество

АПАВ - анионные поверхностно-активные вещества БГ - береговой грунт

БПК5 - биологическое потребление кислорода за 5 суток

БПКполн. - биохимическое потребление кислорода полное

ВВР - высшая водная растительность

ВК - Водный кодекс

ВХВ - вредные химические вещества

г. о. - городской округ

ГОСТ - государственный стандарт

ГН - гигиенический норматив

ГХИ - Гидрохимический институт

ДО - донные отложения

ЕМФ - единицы мутности по формазину

ЖКХ - жилищно-коммунальное хозяйство

ЗВ - загрязняющие вещества

ИЗВ - индекс загрязнения воды

КБП - коэффициенты биологического поглощения

КХА - количественный химический анализ

ЛК - ливневая канализация

ЛПЗ - лимитирующий показатель загрязнения

МДУ - максимально допустимые уровни

МО - Московская область

МСЗ - машиностроительный завод

МУП - муниципальное унитарное предприятие

НД - нормативный документ

НДС - нормативы допустимых сбросов

НСР05- наименьшая существенная разность

ОАО - открытое акционерное общество

ОБУВ - ориентировочно безопасный уровень воздействия

ОС - окружающая среда

ПАО - публичное акционерное общество

ПДК - предельно допустимые концентрации

ПДКр-х - предельно допустимая концентрация вещества в воде водных объектов

рыбохозяйственного значения

ПДС - предельно допустимый сброс

ПДУ - предельно допустимый уровень

ПП - пробные площадки

ПТП ГХ - производственно-техническое предприятие городского хозяйства

РФ - Российская Федерация

СанПиН - санитарные правила и нормы

ТМ - тяжелые металлы

ХПК - химическое потребление кислорода

Actinopterygii - вид Лучеперых

Araceae - семейство Ароидные

Carex aquatilis - осока водная (водяная)

Lactuca sativa - салат латук

Lemnaceae - подсемейство Рясковых

Lemna minor L. - ряска малая

Perccottus glenii - рыба ротан

Rutilus rutilus - рыба плотва

1. Абрамова, Е. А. Геоэкологическая оценка антропогенной нагрузки на поверхностные воды бассейна реки Оки : автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. геогр. наук : 25.00.36 / Абрамова Елена Анатольевна ; Московский гос. гуман. ун-т им. М.А. Шолохова. - Санкт-Петербург, 2012. - 19 с.

2. Акмуханова, Н. Р. Создание консорциума высших водных растений и микроводорослей для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов / Н. Р. Акмуханова, Б. К. Заядан, А. К. Садвакасова [и др.] // Физиология растений. -2018. - том 65. - № 1. - С. 73-80.

3. Алексеев, Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю. В. Алексеев. - Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - 142 с.

4. Алексеевский, Н. И. Естественные и антропогенно-обусловленные трансформации русел рек России (методология и география) / Н. И. Алексеевский, К. М. Беркович, Р. С. Чалов, С. Р. Чалов // Эрозия почв и русловые процессы. - 2012. - Т. 18. - С. 148-170.

5. Алексеевский, Н. И. Подобие и гидроэкологические особенности малых рек и водосборных территорий : коллективная монография / Н. И. Алексеевский, А.

B. Гончаров, П. В. Ефремов // Гидроэкология: теория и практика. - М.: МГУ, 2004. - Вып. 2. - С. 38-60.

6. Алексеевский, Н. И. Подобие рек и их систем / Н. И. Алексеевский, А. Г. Косицкий, В. В. Носань [и др.] // Водные ресурсы. - 2013. - Т. 40. - № 6. - С. 531-543.

7. Алексеевский, Н. И. Формирование и движение речных наносов : монография / Н. И. Алексеевский. - М.: Изд-во МГУ им. М.В. Ломоносова, 1998. - 202 с. -ISBN 978-5-0000-0000-0.

8. Антипова, М. А. Система обеспечения качества анализа химического состава природных вод на современном этапе / М. А. Антипова, Н. А. Безденежных, М.

C. Голицын // Разведка и охрана недр. - 2014. - № 8. - С. 51-54.

9. Артаев, О. Н. Современное состояние ихтиофауны среднего и нижнего течения р. Сура / О. Н. Артаев, А. Б. Ручин, А. А. Клевакин // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер. Рыбное хозяйство. - 2013. - № 1. - С. 13-19.

10.Асанов, А. Ю. Водные биологические ресурсы Пензенской области, река Сура / А. Ю. Асанов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер. Рыбное хозяйство. -2016. - № 2. - С. 7-14.

11. Асанов, А. Ю. Водные биологические ресурсы Пензенской области. Сурское водохранилище / А. Ю. Асанов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер. Рыбное хозяйство. - 2015. - № 1. - С. 14-25.

12.Асанов, А. Ю. Водные биологические ресурсы Республики Мордовии: река Мокша / А. Ю. Асанов, А.В. Носов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер. Рыбное хозяйство. - 2020. - № 3. - С. 70-82.

13. Асанов, А. Ю. Особенности ихтиофауны озера Сандерка в пойме р. Сура в пределах Пензенской области / А. Ю. Асанов, А. И. Иванов // Нива Поволжья.

- 2019. - № 1 (50). - С. 57-63.

14.Асанов, А. Ю. Рыбохозяйственное значение малой реки Труев Приволжья после расчистки русла / А. Ю. Асанов // Вопросы рыболовства. - 2020. - Т. 21.

- № 1. - С. 20-30.

15.Асхабова, Х. Н. Экологическая оценка загрязнения реки Терек на территории Чеченской Республики / Х. Н. Асхабова, М. С. Оздыханов, Х. Х. Сапаев // Юг России: экология, развитие. - 2018. - Т.13, № 1. - C. 212-220.

16. Баргальи, Р. Биогеохимия наземных растений: экофизический подход к биомониторингу и биовосстановлению. Учебник / Р. Баргальи. - М.: ГЕОС, 2005. - 76 с. - ISBN 5-89118-364-1.

17.Бардюкова, А. В. О возможности применения свободноплавающих гидрофитов водных экосистем Беларуси для очистки сточных вод от соединений металлов методом фиторемедиации / А. В. Бардюкова, О. В. Ковалёва // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. - 2019. -№ 3(36). - С. 9-16.

18. Беднарук, С. Е. Гидрографическое районирование территории Российской Федерации : Книга / С. Е. Беднарук [и др.]. - М.: НИА-Природа Москва, 2008.

- 541 с. - ISBN 978-5-9562-0071-1.

19. Белкина, Н. А. Особенности миграции, трансформации и накопления железа в Выгозерском водохранилище / Н. А. Белкина, Н. А. Ефременко, Н. В. Кулик // Водные ресурсы. - 2018. - Т. 45. - № 5. - С. 505-513.

20.Бердников, С. В. Программный комплекс для принятия стратегических решений при управлении водными ресурсами / С. В. Бердников, В. В. Кулыгин, В. В. Селютин // Проблемы безопасности в водохозяйственном комплексе России. - 2010. - С. 305-313.

21.Берлянт, А. М. Картографический метод исследования : монография / А. М. Берлянт. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. - 257 с.

22.Берлянт, А. М. Картография. Учебник. - М.: Аспект Пресс, 2002. - 336 с. -ISBN 5-7567-0142-7.

23.Болгов, М. В. Водохозяйственные и экологические проблемы нижней Волги и пути их решения / М. В. Болгов, А. П. Демин // Водные ресурсы. - 2018. - Т. 45. - № 2. - С. 211-220.

24.Болгов, М. В. Задачи и функции системы поддержки водохозяйственных решений по управлению водными ресурсами нижней Волги / М. В. Болгов, Л. К. Левит-Гуревич // Водные ресурсы. - 2013. - Т. 40. - № 5. - С. 507.

25.Бородулина, Т. С. Рост и водный режим проростков пшеницы и салата в условиях нефтезагрязнения почвы / Т. С. Бородулина, В. И. Полонский //Вестник КрасГАУ. Сер.: Растениеводство. - 2011. - № 3. - С. 50-54.

26.Будников, Г. К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем / Г. К. Будников // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - №5.

- С. 23-29.

27.Бюллетень загрязнения окружающей среды Московского региона за 2019. -URL: http://electrostalru/upload//1/bb5c93862f-godovaa-2019.pdf (дата обращения: 04.04.2024).

28. Бюллетень загрязнения окружающей среды Московского региона за май 2020 года. - URL: http://electrostal.ru/upload//1/b11a0aa63b-bulleten-za-mai-2020.pdf (дата обращения: 04.04.2024).

29.Вайсман, Я. И. Использование водных растений для доочистки сточных вод / Я. И. Вайсман, Л. В. Рудакова, Е. В. Калинина // Экология и промышленность России. - 2006. - № 11. - С. 9-11.

30.Варгот, Е. В. Прибрежно-водная флора русла Суры в ее среднем течении / Е. В. Варгот // Вестн. Мордов. ун-та. Сер.: Биологические науки. - 2008. - Вып. 2. -С. 24-31.

31.Васильченко, О. В. Гидроэкология: особенности оценки качества вод / О. В. Васильченко // Инженерная экология. - 2003. - №3. - С. 2-25.

32.Веницианов, Е. В. Экологический мониторинг: шаг за шагом / Е. В. Веницианов [и др]. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. - 252 с. - ISBN 57237-0447-8.