Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии  

На правах рукописи

РАСУЛОВА МАРЖАНА МАГОМЕДОВНА

Оценка современного экологического состояния и трофического статуса водоемов

Приморской низменности Дагестана

Специальность: 03.02.08 - экология

(биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Махачкала 2012

Работа выполнена на кафедре биологии и биоразнообразия

эколого-географического факультета

ФГБОУ ВПО Дагестанский государственный университет

Научный руководитель:                Доктор биологических наук,

Заслуженный деятель науки РФ,

академик РЭА, профессор                        Абдурахманов Гайирбег Магомедович

Официальные оппоненты:                Доктор биологических наук,

Почетный работник рыбного

хозяйства РФ, Председатель

Астраханского отделения

Всероссийского общества

охраны природы,  профессор

Сокольский Аркадий Федорович

Кандидат географических наук,

и.о. зав. лабораторией гидрохимии

Института озероведения РАН

Игнатьева Наталья Викторовна

Ведущая организация:               ФГБОУ ВПО Астраханский

  государственный технический университет

Защита состоится 10.04.2012 в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 212.053.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук при Дагестанском государственном университете по адресу: 367001, г. Махачкала, ул. Дахадаева 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дагестанского государственного университета.

Автореферат разослан  _______________________

Ваш отзыв, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 367001, г. Махачкала, ул. Дахадаева 21.

Электронный адрес: ecodag@rambler.ru, abgairbeg@rambler.ru

Факс: 8(8722) 674651

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.б.н., доц.                                                                Ахмедова Г.А.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований: В современный период остается все меньше озер, особенно малых, с ненарушенной экосистемой, так как хозяйственная деятельность охватила не только водосборные бассейны (сведение лесов, распашка земель, мелиорация, животноводство, добыча нефти, газа и т.д.), но и сами озера (искусственное изменение уровня воды, сброс бытовых и промышленных стоков, добыча сапропелей и грунта, рекреация, энергетика, рыборазведение и т.д.). Антропогенное воздействие вносит существенные изменения, прежде всего, в абиотические элементы озерной экосистемы (морфометрические характеристики, гидрологический и гидрохимический режимы озера), определяющие условия жизнедеятельности гидробионтов. Поэтому восстановление, оздоровление и охрана озерных экосистем являются наиболее актуальными проблемами современной лимнологии.

В последние десятилетия среди проблем взаимодействия природы и человека важное место заняла проблема антропогенного эвтрофирования поверхностных вод суши. Если эти процессы, известные с конца прошлого века, прежде были локальными, и их последствия проявлялись лишь через достаточно большой промежуток времени, то теперь, вследствие интенсификации хозяйственной деятельности, охватили значительную часть водных объектов - от крошечных озер до внутренних морей - стали всеобщими и значительно ускорились.

Водные ресурсы играют ключевую роль в развитии социально-экономического комплекса республики Дагестан, поскольку для нормального функционирования сельского и рыбного хозяйства, энергетики, промышленности и коммунально-бытовой сферы требуется огромное количество воды.

Интенсивное загрязнение водоемов Приморской низменности Дагестана привело к тому, что когда-то развитое на этих водных объектах прудовое рыбное хозяйство в настоящее время находится в упадке. Учитывая то, что общая площадь озер Дагестана не так велика, нагрузка на них оказывается слишком большой, чтобы они могли самостоятельно противостоять негативным последствиям их использования. В результате появляется необходимость уделять особое внимание этим объектам природы.

Цель работы: оценить экологическое состояние и трофический статус малых озер Приморской низменности Дагестана на основе анализа гидрохимических данных.

В связи с поставленной целью были определены следующие задачи:

1. Проанализировать антропогенную нагрузку на водные объекты Приморской низменности Республики Дагестан и оценить их экологическое состояние с учетом нормативов, предъявляемых к водоемам рекреационного и рыбохозяйственного значения;
2. Установить трофический статус и степень загрязненности исследуемых водоемов с помощью различных методов гидрохимического анализа природных вод;
3. Проанализировать причины эвтрофирования озер Приморской низменности Дагестана;
4. Выработать рекомендации по обеспечению экологической безопасности и выполнению природоохранных работ на изучаемых водных объектах с целью возврата их исходного рыбохозяйственного значения.

В качестве объекта исследований были выбраны водоемы Приморской низменности Дагестана как наиболее чувствительные экосистемы, подверженные негативному антропогенному воздействию. Предметом исследования явилось современное экологическое состояние и трофический статус озер Приморской низменности Дагестана.

Научная новизна: Впервые дана оценка экологического состояния и трофического статуса водоемов Приморской низменности Республики Дагестан. Полученные гидрохимические данные позволили провести анализ существующей антропогенной нагрузки. Выявлены естественные и антропогенные причины эвтрофирования исследуемых объектов и даны рекомендации по оздоровлению озерных экосистем Дагестана.

Практическая и теоретическая значимость: Полученные данные помогли выявить причины ухудшения экологического состояния исследуемых водоемов Дагестана, а также предложить наиболее приемлемые в условиях продолжающейся антропогенной нагрузки методы защиты и восстановления озерных экосистем с целью прекращения их дальнейшей деградации. Результаты могут быть использованы при проведении мероприятий по оздоровлению экологической обстановки населенных мест Дагестана, а также сохранению хозяйственного и рекреационного потенциала республики. Материалы диссертации также можно использовать при подготовке лекционного и методического материала по дисциплинам Учение о гидросфере и Экологический мониторинг.

Апробация: По теме диссертации опубликовано 29 статей и тезисов в различных научных сборниках, из которых 7 в журналах, включенных ВАК России в список изданий, рекомендуемых для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата и доктора наук. (Юг России: экология, развитие, Известия ДГПУ. Естественные и точные науки, Вестник ДГУ), а также одна монография. Материалы диссертации обсуждались на конференциях и научно-технических выставках (Международные конференции Ломоносов (2007-2010 г.г.), Биоразнообразие Кавказа (2009-2010 г.г.), Проблемы изучения и состояния биосистем, методы биоэкологичесих исследований (2010 г.), Международная научно-техническая выставка Салон Архимед- 2010). Результаты исследований по теме диссертации были отмечены Медалью Министерства образования РФ (2009 г.), а также Медалью третьей степени и дипломом победителя Всероссийского конкурса на лучшую научную работу (2008 г.). В 2011 году работа по теме диссертации заняла первое место во Всероссийском открытом конкурсе достижений талантливой молодежи Национальное достояние России и вышла в финал Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Казань).

ичный вклад автора: Диссертационное исследование является самостоятельной научно-исследовательской работой, проведенной  в период с 2009 по 2011 г.г. и выполненной на основе материалов собственных комплексных экологических исследований по оценке трофического статуса и сезонной динамике биогенных элементов и загрязняющих веществ в малых озерах Приморской низменности Дагестана (озера Ак-Гель, Большое Турали, Малое Турали, Аджи и Вузовское водохранилище). Исследования осуществлялись в рамках проектов, поддержанных ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 г.г. Антропогенное эвтрофирование малых водоемов Дагестана (Госконтракт № П627), в котором автор являлся руководителем и Эволюция биологического разнообразия Каспийского моря и прибрежных экосистем и прогноз его состояния в условиях интенсивного освоения углеводородного сырья (Госконтракт № 16.740.11.0051), в котором автор принимает участие в качестве исполнителя.

Структура диссертации: Диссертация изложена на 118 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Она содержит 18 рисунков, 26 таблиц и список литературы, который включает 113 источников (в том числе 31 иностранные).

Благодарности: Первые слова благодарности за неоценимую помощь в написании диссертации автор адресует своим учителям д.б.н., проф., академику РЭА, Заслуженному деятелю науки РД и РФ Абдурахманову Г.М. и к.г.н., доц. Ахмедовой Г.А. Особую благодарность автор выражает коллективам Комплексной лаборатории мониторинга окружающей среды Дагестанского Гидрометцентра, Прикаспийского института биологических ресурсов ДНЦ РАН, Института озероведения РАН (г. Санкт-Петербург) за дружеское участие, помощь и поддержку в проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Краткая история изучения экологии малых водоемов

В настоящей главе рассматриваются всесторонние исследования в области эвтрофирования водоемов. Дано понятие эвтрофирования водоемов, освещены проблемы типизации водоемов по уровням трофии и изменения устойчивости озерных экосистем к внешним воздействиям при повышении трофического уровня. Показаны факторы, влияющие на интенсивность антропогенного эвтрофирования, рассмотрены различные методы восстановления экосистем малых водоемов и экологические последствия при их применении, а также степень изученности водоемов Дагестана.

ГЛАВА 2. Физико-географическая характеристика

водоемов Приморской низменности Дагестана.

На основе литературных данных подробно рассмотрен район исследования (Приморская низменность Дагестана), показаны его основные особенности. Дано географическое положение, климатические и гидрологические условия, описана геология. Подробно описаны объекты исследования (озера Ак-Гель, Большое Турали, Малое Турали, Аджи и Вузовское водохранилище).

ГЛАВА 3. Материал и методы исследований

Информационной базой для настоящей работы послужили собственные данные, полученные в ходе полевых исследований на озерах Ак-Гель, Большое Турали, Малое Турали, Аджи и Вузовском водохранилище в период с 2009 по 2011 г.г. Данный временной промежуток позволяет сделать заключение о степени экологического неблагополучия водоемов, так как оно дается только на основании анализа значений основных показателей в течение периода времени не менее года. При этом отбор проб производился 1-2 раза в месяц в указанный временной промежуток для установления сезонной динамики определяемых показателей.

Пробы на исследуемых водных объектах отбирались с использованием пробоотборника в отдалении от берега (ближе к центру) с глубины не менее 20 см (ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб).

Анализ проб воды проводился с трехкратной повторностью. В качестве окончательного результата принималось среднее из значений, полученных в результате трех повторных анализов. Погрешности анализов не превышали 10%. Количество отобранных проб воды исследуемых водоемов указано в таблице 1.

Таблица 1.

Количество проведенных анализов проб воды исследуемых водоемов

в период с 2009 г. по 2011 г.

Водоем	t, оС	Взв.вещ-ва	рН	О2, мг/л	О2, %	БПК5, мг О2/л	ХПК, мг О/л	NO2-, мг/л	NO3-, мг/л	NH4+, мг/л	PO43-,мг/л	Ptot, мг/л	Хлорофилл	СПАВ, фенолы, НУ, мг/л	Итого
Ак-Гель	15	4	7	15	15	15	2	15	7	15	15	15	3	6	149
Вузовское	12	4	6	12	12	12	2	12	4	12	12	12	0	0	112
Б. Турали	15	4	7	15	15	15	2	15	7	15	15	15	3	6	149
М. Турали	12	4	7	12	12	12	2	12	4	12	12	12	0	0	113
Аджи	15	4	7	15	15	15	2	15	7	15	15	15	3	6	149
Всего	69	20	34	69	69	69	10	69	29	69	69	69	9	18	672

Оценка трофического статуса водоемов проводилась в соответствии с классификациями трофических уровней по различным компонентам (Мусатов, 2001; Цветкова и др. 1988). Также проводились сравнение результатов исследований с ПДК, установленными для водоемов рекреационного значения и анализ загрязненности исследуемых озер в соответствие с классификацией загрязненности водоемов (Дмитриев, 2002).

Исследования выполнялись на базе аккредитованной (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.512438 от 25 марта 2009 г.)  Комплексной лаборатории мониторинга окружающей среды Дагестанского гидрометцетра.

Статистическая обработка данных проводилась с помощью программ Microsoft Office Excel и StatSoft Statistica v6.0. Построение карт осуществлялось с помощью программ Arc View GIS 3.2.а. и Map Info 9.0.

В исследованиях использованы современные физико-химические методы количественного химического анализа, регламентируемые нормативной документацией, утвержденной в установленном порядке для мониторинга и экологического контроля и общепринятые методы логического и статистического анализа.

ГЛАВА 4. Результаты исследований экологического состояния и трофического статуса водоемов Приморской низменности Дагестана

на основе гидрохимических данных

В данной главе представлены результаты исследований по определению трофического уровня и оценке экологического состояния водоемов Приморской низменности Дагестана.

4.1. Источники загрязнения и рыбохозяйственное значение водоемов Приморской низменности Дагестана

В разделе подробно рассмотрены факторы загрязнения исследуемых водоемов которыми в основном служат сточные воды (бытовые, промышленные, сельскохозяйственные) и, не столь значительно, несанкционированные свалки бытового и строительного мусора.

Среди озер Приморской низменности, наиболее используемыми с рыбохозяйственных позиций являются озера Аджи и Ак-Гель. Район моря, примыкающий к озеру Аджи до устья р. Самур, до постройки Самур-Апшеронского гидроузла относился к одной из наиболее продуктивных зон Каспия. Вплоть до середины 1980-х гг. озеро Ак-Гель использовалось как нагульный водоем для товарного выращивания рыбы.

Учитывая положительный опыт в использовании озер Ак-Гель и Аджи в качестве нагульных водоемов для разведения ценных промысловых видов рыб, необходимо восстановить их утраченное рыбохозяйственное значение. Кроме того, использование больших потенциальных возможностей озера Аджи является одной из мер сохранения и рационального использования запасов полупроходных рыб Каякентского и Дербентского побережья Каспия.

Целесообразно также использование в качестве нагульного водоема и оз. Большое Турали, так как в недавнем прошлом здесь уже осуществлялись попытки разведения карпа, сазана и толстолобика.

4.2. Прозрачность, взвешенные вещества, визуальная

и органолептическая характеристика водоемов

Наблюдения показали, что в зимний период воды всех озер отличаются высокой прозрачностью (столбик воды, через который прочитывался текст размером шрифта 12 п.т. более 30 см). К концу лета прозрачность заметно снижалась на озерах Ак-Гель (20 см), Аджи (15 см), и особенно на Большом Турали (10 см.). Кроме того, в этот же период пробы воды оз. Аджи и Большого Турали имели интенсивную зеленоватую окраску и сильный запах рыбы (Аджи) и тухлых яиц (Большое Турали).

Высоким содержанием взвешенных веществ отличались озера Аджи (до 306 мг/л) и Большое Турали (до 255 мг/л). В оз. Ак-Гель и Вузовском водохранилище концентрация взвесей была незначительной (7,28-39,2 мг/л и 0,4-31,2 мг/л соответственно). Промежуточное положение занимало оз. Малое Турали (56,0-97,6 мг/л).

Степень зарастания водоема макрофитами тесно связанна с процессами эвтрофирования. Для нормального функционирования озерной экосистемы макрофитами должно быть покрыто не более 25 % площади озера. Оз. Аджи почти на 70 % покрыто макрофитами. Такая же проблема существовала и на оз. Ак-Гель, но здесь надводная растительность была изъята искусственно.

Внешний вид и органолептические характеристики наблюдаемых водоемов свидетельствуют об интенсификации процессов эвтрофирования, особенно на водоемах Ак-Гель, Аджи и Большое Турали.

4.3. Содержание фенолов, СПАВ и нефтеуглеводородов

В мае-июне 2011 года проводились исследования по определению степени загрязнения озер Ак-Гель, Большое Турали, Аджи фенолами, СПАВ и нефтеуглеводородами, так как именно эти вещества оказывают негативное воздействие на жизнедеятельность гидробионтов.

Результаты исследований представлены в таблице 4.2. Значения сравнивались с нормативами, предъявляемыми к водоемам рекреационного и рыбохозяйственного значения.

Как видно из табл. 2 содержание нефтеуглеводородов в период исследований оказалось в пределах нормы. В содержании фенолов и СПАВ, напротив, в большинстве случаев наблюдалось значительное превышение ПДК. Содержание фенолов в оз. Ак-Гель оказалось также в пределах нормы, СПАВы превышали ПДК в 2 раза. В оз. Большое Турали превышение фенолов составило 2-3 ПДК, а СПАВов 4 ПДК, для оз. Аджи эти значения составили 2 и 3-4, соответственно.

Таблица 2

Результаты исследований загрязнения озер Ак-Гель,

Большое Турали и Аджи

Дата	водоем	Фенолы, мг/л		СПАВ, мг/л		НУ, мг/л
		С	Кратность превышения ПДК	С	Кратность превышения ПДК	С	Кратность превышения ПДК
20.05.2011	Ак-Гель	0,001	1	0,028	2,8	0,027	0,50
	Б. Турали	0,003	3	0,040	4,0	0,027	0,50
	Аджи	0,002	2	0,036	3,6	0,041	0,82
06.06.2011	Ак-Гель	0,001	1	0,023	2,3	0,014	0,28
	Б. Турали	0,002	2	0,043	4,3	0,015	0,28
	Аджи	0,001	1	0,045	4,5	0,027	0,50

4.4. Показатель рН воды изучаемых водоемов

Отклонений от нормы в значениях водородного показателя за весь период наблюдений в пробах вод исследуемых объектов не обнаруживалось. Диапазон изменений рН на всех водоемах также составлял незначительную величину.

4.5. Кислородный режим

Острая нехватка О2 в исследуемый период отмечалась на оз. Аджи в летний период, что связано с высокой температурой воды и интенсификацией его потребления вследствие активизации жизнедеятельности гидробионтов и разложения органического вещества.

В остальных водоемах насыщение кислородом близко к 100 %. Превышение этого значения связано летом с фотосинтетической активностью зеленых растений в водоемах, а зимой с поступлением кислорода с диффузией из атмосферного воздуха в результате сильного ветрового волнения. Кислородный режим озер Ак-Гель, Большое Турали и Вузовского водохранилища отличается стабильностью.

В годовой динамике насыщения О2 вод оз. Большое Турали низкие значения отмечались в начале осени 2010 г..

В оз. Малое Турали весной концентрация кислорода снижается, что довольно сложно объяснить, так как летом она резко возрастает (рис. 1.). Возможно, это связано с активацией жизнедеятельности гидробионтов и высоким его потреблением в весенний период.

Озеро Аджи довольно сильно отличается по кислородному режиму от остальных объектов исследования. Здесь наблюдается низкое содержание растворенного кислорода в большую часть периода наблюдений (ниже допустимого значения), особенно летом. Однако в изменении его концентрации в течение года легко прослеживается зависимость от изменения температуры (рис. 2).

Рис. 1. Сезонный ход содержания О2 (% насыщения) в водах оз. Малое Турали

(2009-2010 г.г.)

Рис. 2. Сезонный ход содержания О2 (% насыщения) в водах оз. Аджи

(2009-2010 г.г.)

4.6. Показатели органического вещества (ХПК, БПК5)

Сезонные изменения биохимического потребления кислорода (БПК5) показаны на рисунке 3. (красная черта на рисунке указывает допустимое значение).

Рис. 3. Сезонный ход биохимического потребления кислорода в течение

5 суток (БПК5) (мг О2/л) в озерах Приморской низменности Дагестана

(2009-2010 г.г.)

Для водоемов хозяйственно-бытового значения БПК5 не должен превышать 3 мгО2/л, а для водоемов рекреационного и рыбохозяйственного значения - 6 мгО2/л  (РД 52.24.420-2006).

Превышение допустимых значений в период исследований наблюдалось на озерах Ак-Гель и Малое Турали. На оз. Большое Турали высокие значения БПК5 отмечались в конце лета - начале осени.

Небольшие значения БПК5 на оз. Аджи в этот же период связаны с низким содержанием легкоокисляемого органического вещества. В Вузовском водохранилище превышения нормы (выше 3 мг О2/л) наблюдались зимой и летом. В озере Аджи значения БПК5 оказались в пределах нормы.

Сезонные колебания БПК5 зависят в основном от изменения температуры и от сезонной динамики содержания легкоокисляемого органического вещества. Влияние температуры сказывается через ее воздействие на скорость процесса потребления, которая увеличивается в 2-3 раза при повышении температуры на 10oC.

Химическое потребление кислорода, которое определялось дважды за период исследований, превышало нормативы (15 мг О/л) во всех водных объектах Приморской низменности Дагестана. Наибольшие значения наблюдались на озере Аджи (106 мг О/л), немного меньше на оз. Большое Турали (69,2 мг О/л). Наименьшее среднегодовое значение химического потребления кислорода было отмечено в пробах оз. Ак-Гель (9,7-16,2 мг О/л). ХПК оз. Малое Турали составило до 55,4 мг О/л, Вузовского водохранилища - до 27,8 мг О/л.

4.7. Содержание биогенных элементов в водоемах

Приморской низменности Дагестана

4.7.1. Содержание общего фосфора

Очень высокое содержание общего фосфора (до 0,715 мг Р/л) наблюдается в оз. Ак-Гель (поступление с бытовыми сточными водами). Немного меньше его концентрация в водах оз. Большое Турали. В остальных водоемах фосфор представлен в незначительных количествах. Повышенное содержание фосфора в водах Большого Турали объясняется его поступлением с поверхностным стоком с водосбора в виде удобрений.

Наименьшее содержание общего фосфора, как и незначительная годовая амплитуда, отмечены в водах Вузовского водохранилища (от 0,008 до 0,034 мг Р/л). Наибольший диапазон колебаний содержания общего фосфора был отмечен в пробах вод оз. Ак-Гель (от 0,058 до 0,715 мг Р/л). В озере Аджи, как и в Вузовском водохранилище, годовые колебания концентрации фосфора незначительны.

Концентрация фосфора подвержена сезонным колебаниям, поскольку она зависит от интенсивности процессов фотосинтеза и биохимического разложения органических веществ. Минимальные концентрации фосфора наблюдаются в конце весны, максимальные - осенью и зимой. Одной из причин уменьшения содержания фосфора в теплое время года в исследуемых водоемах является потребление его макрофитами в вегетационный период.

4.7.2. Содержание фосфатов

Превышение нормативов содержания фосфатов (в пересчете на фосфор) наблюдалось лишь в пробах оз. Ак-Гель до 0,218 мг Р/л  (при норме 0,2 мг Р/л). Фосфор поступает в указанный водоем с бытовыми стоками, содержащими моющие вещества.

Весьма значительные колебания значений содержания фосфатов также наблюдались на оз. Ак-Гель (от 0,033 до 0,218 мг Р/л), что свидетельствует о нестабильности экосистемы водоема (рис. 4.).

В годовой динамике содержания фосфатов в озерах и Большое Турали Ак-Гель наблюдается смещение пиков его содержания на весенне-летний период. Такое положение может быть вызвано только поступлением фосфатов с водосбора и со сточными водами. Во всех остальных водоемах среднегодовая концентрация фосфатов была незначительной.

Рис. 4. Сезонные колебания содержания фосфатов (мг Р/л) в воде оз. Ак-Гель относительно нормы (красная черта) в период с 2009 по 2010 г.г.

Уменьшение содержания фосфатов в воде в вегетационный период связано с потреблением его водными организмами, т.е. переходом в состав органического вещества. В результате седиментации детрита часть фосфора переходит в донные отложения.

Наибольшей нестабильностью в годовой динамике содержания фосфатов отличалось оз. Ак-Гель, что вполне объяснимо наличием нескольких крупных источников поступления в озеро богатых органическим веществом  бытовых стоков.

4.7.3. Содержание нитратов

Содержание нитратов в пробах всех водоемов Приморской низменности Дагестана оказалось существенно ниже ПДКвр (в пересчете на азот) (табл. 3).

Для нитратов характерно уменьшение содержания в вегетационный период за счет потребления водными растениями и увеличение осенью при отмирании водных организмов и минерализации органических веществ. Максимальное содержание нитратов обычно наблюдается в зимний период. На озерах Приморской низменности Дагестана наблюдалась противоположная картина (табл. 3). Максимальное содержание нитратов было отмечено в весенне-летний период (до 0,922 мг N/л).

Соединения азота поступают в водоемы не только с водосбора, но и в процессе разложения органического вещества (большей частью в теплое время года), а водная растительность изымает азот в незначительных количествах. Этим объясняется высокое содержание соединений азота в исследуемых водоемах, особенно в теплое время года.

Таблица 3.

Содержание нитратов в водах озер

Приморской низменности Дагестана (2010 г.), мг N/л

дата	10.05.10	23.05.10	20.06.10	25.07.10	29.08.10	26.09.10	10.10.10
Ак-Гель	0,035	0,083	0,064	0,182	0,252	0,187	0,103
Вузовское	0,170	0,732	0,572	0,922	-	-	-
Большое Турали	0,002	0,072	0,029	0,025	0,162	0,037	0,046
Малое Турали	0,016	0,125	0,008	-	-	-	0,021
Аджи	0,005	0,059	0,080	0,176	0,099	0,114	0,232

Примечание: - среднеквадратическое отклонение, m - ошибка средней; розовым цветом выделены максимальные значения, голубым - минимальные

4.7.4. Содержание нитритов

Поступление бытовых стоков в озеро ак-Гель приводит к повышению концентрации биогенных элементов. Так в содержании нитритов наблюдались превышения нормы (0,02 мг N/л) (на 0,002 - 0,006 мг N/л) в большую часть года (рис. 5).

Рис. 5. Сезонная динамика содержания нитритов (мгN/л) в воде оз. Ак-Гель

относительно нормы (красная черта) в период с 2009 по 2010 г.г.

Резкое снижение концентрации нитритного азота в оз Ак-Гель было отмечено в вегетационный период (с конца весны до начала осени) в результате интенсификации их потребления водными организмами. Затем, по окончании вегетационного периода, содержание нитритов вновь возрастает до 0,023 мг N/л, что превышающих норму на 0,003 мг N/л.

Считается, что для большинства водоемов характерна наибольшая концентрация нитритов к концу лета. Возможно, обратная картина, наблюдаемая в оз. Ак-Гель, связана с нарушением природных закономерностей, вызванных сильным антропогенным воздействием. В оз. Большое Турали также отмечено снижение концентрации нитритного азота  в вегетационный период.

В целом этот водоем характеризуется невысоким (в пределах нормы) содержанием нитритов. Максимум нитритного азота отмечен в конце лета - 0,051 мг N/л. В оз. Аджи наблюдалось превышение норматива в три раза (0,06 мг N/л). Эти небольшие превышения нормы или резкие скачки в содержании нитритного азота-в отдельные зимние или осенние месяцы могут быть связаны с локальным поступлением нитритов с водосбора. В остальных водоемах содержание нитритного азота в среднем соответствовало норме.

Наибольшее содержание нитритов практически во всех водоемах наблюдается к концу лета - началу осени, что связано с протеканием процессов отмирания водных организмов и разложением органических остатков, а также увеличением интенсивности процесса восстановления нитратов бактериями-денитрификаторами.

4.7.5. Содержание аммонийного азота

Превышение нормы содержания аммонийного азота наблюдалось на озерах Ак-Гель (до 0,691 мг N/л) и Большое Турали (до 0,468 мг N/л). Здесь вновь сказывается внешнее загрязнение. Во всех остальных водоемах содержание аммонийного азота оказалось в пределах нормы.

Для оз. Ак-Гель (рис. 6.) был отмечен широкий диапазон колебаний значений аммонийного азота в течение года (от 0,021 до 0,691 мг N/л). Также высокий диапазон колебаний (0,003-0,602 мг N/л) наблюдался на оз. Большое Турали.

Общая тенденция сезонного хода содержания ионов аммония в исследуемых водоемах сходна с нормальными годовыми колебаниями, когда их концентрация снижается обычно весной и в начале лета, в период интенсивной фотосинтетической деятельности фитопланктона, и повышается в конце лета - начале осени при усилении процессов бактериального разложения органического вещества в периоды отмирания водных организмов. Исключение составили Вузовское водохранилище и оз. Малое Турали.

Увеличение концентрации аммонийного азота в весенне-летний период, как правило, является показателем свежего загрязнения. Повышенное содержание ионов аммония указывает на ухудшение санитарного состояния водного объекта, причем, поскольку аммиак более токсичен, чем ионы аммония, опасность аммонийного азота для гидробионтов возрастает с повышением рН воды.

Рис. 6. Сезонные колебания содержания азота аммонийного в воде оз. Ак-Гель

относительно нормы (красная черта) в период с 2009 по 2010 г.г.

В осенне-зимний период повышенное содержание ионов аммония связано с продолжающейся минерализацией органических веществ в условиях слабого потребления фитопланктоном и уменьшения скорости биохимического окисления из-за низких температур. Однако в некоторых пробах озер Ак-Гель и Большое Турали наблюдалось резкое повышение аммонийного азота в некоторые месяцы, что является показателем свежего поступления аммонийного азота со сточными водами и поверхностным стоком, либо из донных отложений.

Между содержанием анализируемых биогенных элементов не наблюдалось корреляционной зависимости. Также не было отмечено влияние сезонных изменений температуры воды на изменение концентрации указанных показателей в пробах воды. Однако, возможна опосредованная зависимость содержания биогенных элементов от температуры через продукционно-деструкционные механизмы. В тех водоемах, где наличие того или иного количества биогенных веществ зависит от поступления их со сточными водами или с поверхностным смывом (Ак-Гель, Большое Турали) говорить о естественных причинах годовых колебаний значений невозможно.

4.8. Содержание хлорофилла- в некоторых озерах

Приморской низменности Дагестана

Результаты исследований содержания хлорофилла-, проведенных в 2011 году в вегетационный период на озерах Ак-Гель, Большое Турали и Аджи, представлены в таблице 4. Определение данного показателя в Вузовском водохранилище стало невозможным из-за закрытия допуска к водоему компетентным ведомством.

Основываясь на средних значениях содержания хлорофилла- за весь вегетационный период с использованием классификации, предложенной Мусатовым А.П., было установлено, что озера Ак-Гель и Большое Турали являются эвтрофными, а оз. Аджи - гипертрофное.

Таблица 4.

Содержания хлорофилла-а в водоемах Приморской низменности

Дагестана в вегетационный период, мкг/л (2011 г.)

Водоем	Апрель		Май		Июнь
	Сред.	Макс.	Сред.	Макс.	Сред.	Макс.
оз.Ак-Гель	9	10	9,5	10,9	23	24
оз. Б. Турали	5	8	5,8	8	16,5	19,6
оз. Аджи	35,2	38	40	43,4	44	50

В разделе 4.9. дана подробная оценка трофического статуса, экологического состояния и степени загрязненности водоемов Приморской низменности Дагестана.

Установлено, что оз. Ак-Гель находится в переходном состоянии между эвтрофным и гипертрофным. Высокий трофический статус подтверждается данными по содержанию хлорофилла-, фосфатов и биохимическому потреблению кислорода. Это связано с поступлением в него богатых органическим веществом сточных вод. Также здесь наблюдается превышение нормы в содержании СПАВ в 2 раза. Озеро можно отнести к загрязненным.

Вследствие недостаточного контроля состояния прибрежной зоны и качества воды в Вузовском водохранилище также отмечалось загрязнение прибрежной территории со стороны жилого комплекса, вследствие чего, видимо, и наблюдались значительные колебания и повышенное содержание некоторых определяемых компонентов (нитраты). Водоем является олиготрофно-мезотрофным. Водохранилище является умеренно загрязненным.

Озера Большое Турали и Малое Турали находятся довольно близко друг от друга. В жаркие месяцы оз. Малое Турали пересыхает и превращается в небольшое озерцо, поросшее камышом. Экосистема озера отличается нестабильностью. Озеро Большое Турли эвтрофное, Малое Турали - мезотрофно-эвтрофное. Оба водоема относятся к загрязненным водоемам. В оз. Большое Турали наблюдалось превышение нормы в содержании фенолов 2-3 раза и в содержании СПАВ в 4 раза.

Озеро Аджи также относится к эвтрофному типу. Об этом свидетельствуют данные по содержанию хлорофилла- и растворенного кислорода. Содержание фенолов превышало норму в 2 раза, СПАВ - в 3-4 раза. Озеро загрязненное.

Высокие концентрации кислорода в период максимальной активности вегетационных процессов и низкие, когда он расходуется, в основном, на деструкцию органического вещества, свидетельствуют о высокой продуктивности исследуемых водоемов. Об этом же говорят и высокие значения БПК в большинстве озер.

Сравнение данных, полученных в ходе исследований, проведенных автором в 2006-2007 г.г. на озерах Ак-Гель и Большое Турали (Расулова, Ярикова, 2008) показало, что за столь незначительный период (3 года) экологическое состояние данных водоемов значительно ухудшилось, что также сказалось на их трофическом уровне.

Таким образом, указанные выше данные свидетельствуют о влиянии даже незначительного антропогенного воздействия на трофическое состояние и на скорость протекания процессов эвтрофирования водоемов Ситуация на исследуемых водных объектах является критической вследствие их малых размеров и незначительной глубины. Малые водоемы больше подвержены антропогенному воздействию, отличаются слабой устойчивостью своих экосистем к внешним возмущениям и достаточно долгим периодом восстановления. Их экосистемы гораздо быстрее переходят от одного трофического уровня к другому. Если не учитывать указанные особенности, и не принимать мер по защите и восстановлению озерных экосистем, то в ближайшее время столь ценные для Дагестана объекты природы могут перейти в стабильно гипертрофное состояние или даже погибнуть.

В разделе 4.10. приведены методы восстановления и защиты экосистем малых озер, применимые при эвтрофировании водоемов Приморской низменности Дагестана с целью возврата их исходного рыбохозяйственного значения.

Вследствие интенсивного антропогенного воздействия озера Приморской низменности Дагестана практически потеряли свое рыбохозяйственное и рекреационное значение. Для улучшения их экологического состояния необходимо применение обоснованных мер.

Меры, необходимые для Вузовского водохранилища - это ужесточение контроля состояния водоема со стороны городских властей и проведение периодическх наблюдения за качеством воды, а также прекращение интенсивной застройки прибрежной зоны.

Для озер Большое Турали, Малое Турали и Аджи необходимо проведение мероприятий по благоустройству водоохранных и прибрежных полос и прилегающих территорий. Также для предотвращения высыхания озер и стабилизации их экосистем рекомендуются дноуглубительные работы. Кроме того, в прибрежной зоне озер Большое Турали и Малое Турали рекомендуется создание древесно-кустарниковых защитных полос для предотвращения эрозии. Для оз. Аджи, вследствие высокого процента покрытости водоема растительностью, необходимо периодическое выкашивание воздушно-водной растительности и подводное выкашивание макрофитов, а также аэрация воды в летний период (когда наблюдается острый дефицит кислорода).

Причинами ухудшения экологического состояния и повышения трофического уровня Ак-Гель, как указывалось в предыдущем разделе, является поступление богатых органическим веществом бытовых стоков. В числе природоохранных мероприятий на данном водоеме нами рекомендуется начать с внешних мер, чтобы устранить причины экологического неблагополучия:

• осуществление отвода бытовых стоков в систему городской канализационной сети.
• прекращение дальнейшей интенсивной застройки прибрежной зоны, устранение неконтролируемых, рассредоточенных источников поступления загрязняющих и биогенных веществ.
• создание водоохранной зоны.

Из внутренних мер к оз. Ак-Гель применимы периодическое выкашивание воздушно-водной растительности и подводное выкашивание макрофитов. Если это не даст положительного эффекта, то возможно применение дноочистки и замены воды в водоеме (на 1/3  всего объема).

ВЫВОДЫ:

1. Содержание биогенных компонентов в наблюдаемых водных объектах, а также их органолептические и визуальные характеристики не соответствуют нормам, предъявляемым водоемам рыбохозяйственного и рекреационного значения. Выявлена антропогенная нагрузка в виде смыва удобрений с посевных площадей, поступления бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков с водосбора, выпаса скота, и складирования твердых бытовых отходов в прибрежных зонах. В озере Ак-Гель наблюдалось превышение нормы содержания СПАВ в 2 раза, в оз. Большое Турали - фенолов (в 2-3 раза) и СПАВ (в 4 раза), в оз. Аджи Ц  также фенолов и СПАВ (в 2 и 3-4 раза соответственно). Вузовское водохранилище относится к умеренно загрязненным водоемам, все остальные к загрязненным. Визуальные и органолептические характеристики исследуемых водных объектов также свидетельствуют о сложившейся в их экосистемах неблагоприятной экологической ситуации.
2. При комплексной оценке полученных в ходе исследований данных выявлено, что озеро Ак-Гель является эвтрофно-гипертрофным. Высокий трофический статус подтверждают и данные по содержанию хлорофилла- (сред. 13,8 мг/л), фосфатов (0,054 мг Р/л) и БПК5 (6,78 мг О2/л).  Озера Большое Турали и Аджи при комплексной оценке данных были отнесены к эвтрофным. Малое Турали находится в переходной стадии между мезотрофным и эвтрофным. Вузовске водохранилище было определено как олиготрофно-мезотрофное.
3. Причиной высокого трофического уровня оз. Ак-Гель является поступление богатых органическим веществом бытовых сточных вод. Факторами, ведущими к повышению трофического уровня озер Малое Турали. Большое Турали и Аджи является животноводство и смыв удобрений и органического вещества с прилегающих площадей. Для Вузовского водохранилища существенных источников загрязнения не выявлено. Однако превышение нормы содержания некоторых компонентов (например, нитратного азота) свидетельствует о загрязнении прибрежной зоны.
4. Повышение уровня трофии в водоемах Приморской низменности Дагестана обусловлено интенсификацией антропогенного воздействия, а морфометрические особенности (малые размеры и незначительная глубина), гидрологическим режимом (водоемы бессточные) способствуют ухудшению экологической ситуации. При антропогенной нагрузке, постоянно действующей на экосистемы озер Приморской низменности, они гораздо быстрее переходят от одного трофического уровня к другому, чем в естественных условиях. При сохранении существующей антропогенной нагрузки и, тем более, при ее возрастании деградация этих природных объектов может наступить в ближайшие десятилетия.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Абдурахманов, Г.М. Оценка современного экологического состояния и трофического статуса водоемов Приморской низменности Дагестана (монография) / Г.М. Абдурахманов, Г.А. Ахмедова, М.М.  Расулова. Ц Махачкала: Эко-Пресс, 2011. Ц 100 с.
2. Расулова М.М. Антропогенное загрязнение как фактор повышения трофического уровня малых водоемов на примере оз. Ак-Гель / М.М. Расулова // Известия ДГПУ. Естественные и точные науки. Ц 2008. Ц №3. Ц С. 89-95.
3. Абдурахманов, Г.М. О влиянии антропогенных факторов загрязнения на повышение трофического уровня озера Ак-Гель / Г.М. Абдурахманов, Г.А. Ахмедова, М.М.  Расулова // Юг России: экология, развитие. Ц 2009. Ц №2. Ц С. 117-119.
4. Ахмедова, Г.А. Состояние озер в урбанизированных ландшафтах и их защита в условиях антропогенной нагрузки (на примере озер Ак-Гель и Большое Турали) / Г.А. Ахмедова, М.М.  Расулова // Юг России: экология, развитие. Ц 2009. Ц №4. Ц С. 134-138.
5. Расулова, М.М. К вопросу об изучении процессов эвтрофирования на озерах Ак-Гель и Большое Турали / М.М. Расулова // Вестник Дагестанского государственного университета. Естественные науки. Ц 2009 г. Ц Вып. 6. Ц С. 62-66.
6. Расулова, М.М. Оценка трофического статуса водоемов Приморской низменности  Республики Дагестан / М.М. Расулова // Известия ДГПУ. Естественные науки и точные науки. Ц 2010. Ц №2. Ц С. 74-80.
7. Расулова, М.М. Современное трофическое состояние озера Аджи (Папас) / М.М. Расулова // Вестник Дагестанского государственного университета. Ц 2011. Ц Вып. 1. Ц С. 120-123
8. Абдурахманов, Г.М. Загрязнение водоемов Приморской низменности Дагестана фенолами, СПАВ и нефтеуглеводородами / Г.М. Абдурахманов, Г.А. Ахмедова, М.М.  Расулова. // Юг России: экология, развитие. Ц 2011. Ц № 2. Ц С. 88-90
9. Расулова, М.М. Антропогенное эвтрофирование малых водоемов / М.М. Расулова // Родник. Сборник научных работ аспирантов, магистров и студентов факультета экологии ДГУ. - 2006. - Выпуск 7. - С. 111-114.
10. Расулова, М.М. Проблемы антропогенного загрязнения и эвтрофирования озера Ак-Гель / М.М. Расулова // Ежегодник: Труды географического общества Дагестана. - 2006. - Вып. 34. - С. 28-30.
11. Расулова, М.М. Очистка сточных вод как способ уменьшения антропогенной нагрузки на водные экосистемы / М.М. Расулова // Родник. Сборник научных работ аспирантов, магистров и студентов факультета экологии ДГУ.  - 2007. - Выпуск  8. - С. 133-136.
12. Расулова, М.М. Содержание синтетических моющих средств в бытовых и промышленных стоках г. Махачкалы и их влияние на эвтрофирование водоемов / М.М. Расулова // Родник. Сборник научных работ аспирантов, магистров и студентов факультета экологии ДГУ. - 2007. - Выпуск 8. - С. 137-139.
13. Расулова, М.М. Влияние бытовых и промышленных сточных вод на эвтрофирование озера Ак-Гель / М.М. Расулова // Материалы XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов. // Отв. ред. И.А. Алешковский, А.И. Андреев. Том I. - М.: СП Мысль, 2007. - С. 104.
14. Расулова, М.М. Антропогенное воздействие как фактор повышения уровня трофии озер Ак-Гель и Брльшое Турали / М.М. Расулова, С.Ф. Ярикова // Материалы Международного форума по проблемам науки, техники и образования III тысячелетие - новый мир. - М.: 2007. - С. 128-129.
15. Расулова, М.М. Влияние стока синтетических поверхностно-активных веществ на эвтрофирование водоемов / М.М. Расулова // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов. - М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. (электронный сборник).
16. Расулова, М.М. Промышленные и бытовые стоки, как фактор повышения трофического уровня малых озер Ак-Гёль и Большое Турали / М.М. Расулова, С.Ф. Ярикова // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов. - М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. - С. 25.
17. Расулова, М.М. Влияние антропогенных факторов загрязнения на повышение трофического уровня малых озер Ак-Гель и Большое Турали / М.М. Расулова, С.Ф. Ярикова // Современная наука и молодежь: Материалы международной научной конференции. 24 апреля 2008 года. - Махачкала: ДГПУ, 2008.  - С. 223-225.
18. Расулова, М.М. Защита малых водоемов Приморской низменности Республики Дагестан в условиях антропогенной нагрузки / М.М. Расулова // Университетская экология. Сборник статей. - Махачкала: АЛЕФ, 2009 г. - С. 305-308.
19. Расулова, М.М. К вопросу классификации озер по уровню трофии / М.М. Расулова // Университетская экология. Сборник статей. - Махачкала: АЛЕФ, 2009 г. - С. 308-312.
20. Расулова, М.М. Состояние малых озер в урбанизированных ландшафтах (на примере озер Ак-Гель и Большое Турали) / М.М. Расулова // Университетская экология. Сборник статей. - Махачкала: АЛЕФ, 2009 г. - С. 312-313.
21. Расулова, М.М., Курбанова А.А. Изучение процессов антропогенного эвтрофирования на основе экспресс-метода оценки состояния озерных экосистем / М.М. Расулова, А.А. Курбанова // Проблемы изучения и состояния биосистем, методы биоэкологичесих исследований Материалы Международной конференции с элементами научной школы для молодежи, Республика Дагестан, 26-30 октября 2009 г. - Махачкала: АЛЕФ, 2009 г. - С. 172-174.
22. Расулова, М.М. Влияние сгонно-нагонных явлений Каспийского моря на загрязнение нефтяными углевлдородами дельтовых озер / М.М. Расулова, А.А. Курбанова, У.М. Аминтазаева  // Проблемы изучения и состояния биосистем, методы биоэкологичесих исследований Материалы Международной конференции с элементами научной школы для молодежи, Республика Дагестан, 26-30 октября 2009 г. - Махачкала: АЛЕФ, 2009 г. - С. 174-176.
23. Расулова, М.М. Антропогенное воздействие на водоемы Приморской низменности Дагестана / М.М. Расулова, Ж.Ю. Кадиева // Родник. Международный сборник научных работ студентов, магистров, аспирантов и молодых ученых. - 2010. - Выпуск 11. - С. 190-192.
24. Расулова, М.М., Магомедова М.Г., Сулейманова А.М. Исследования гидрохимического режима водоемов урбанизированных районов Дагестана / М.М. Расулова, М.Г. Магомедова, А.М. Сулейманова // Родник. Международный сборник научных работ студентов, магистров, аспирантов и молодых ученых. - 2010. - Выпуск 11.Ц С. 202-205.
25. Расулова, М.М. К вопросу изучения трофического уровня малых водоемов Дагестана в зимние месяцы / М.М. Расулова // Biodiversity of the Caspian Sea and its Coastal Ecosystems / Association of Universities of Pre-Caspian States. 2010. - №4. - С. 103-107.
26. Расулова, М.М. Особенности процессов эвтрофирования озера Аджи / М.М. Расулова // Материалы XII Международной научной конференции Биологическое разнообразие Кавказа. Махачкала, 5-6 ноября 2010 г. - Махачкала: Институт прикладной экологии, 2010. - С. 449-451.
27. Расулова, М.М. Изучение процесса эвтрофирования озера Аджи в связи с его морфометрическими особенностями / М.М. Расулова // Материалы XV Международной экологической студенческой конференции с элементами научной школы Экология России и сопредельных территорий. г. Новосибирск 29-30 октября 2010. - Новосибирск: 2010 г. - С. 39.
28. Расулова, М.М. К вопросу изучения процессов эвтрофирования озера Аджи / М.М. Расулова // Материалы Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов-2011. - М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2011. (электронный сборник).
29. Алхулаев К.Г. Гидрохимические исследования на озерах Большое и Малое Турали / К.Г. Алхулаев, М.М. Расулова // Материалы научной конференции студентов, магистров, аспирантов и молодых ученых. - 2011.  - Вып. 12. - С. 69-72.

___________________________________________________________________

Подписано в печать 22.02.2012г.

Формат 60х841/16. Печать ризографная. Бумага офсетная.

Гарнитура Таймс. Усл. п. л. 1,5. Тираж 100 экз.

Отпечатано в издательско-типографском участке ИПЭ РД

Дахадаева 21. Тел.: 8-988-2919-920

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии