СТРУКТУРА И ДИНАМИКА СООБЩЕСТВ ЗООБЕНТОСА ОЗЕРА ИМАНДРА
В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО КОМБИНАТА
Введение Озеро Имандра – самый крупный водоем Мурманской области, его длина составляет 109 км, средняя ширина – 3.19 км, площадь с островами – 880.4 км2, объем воды – 10.86 км3. Озеро состоит из трех плесов (Большая, Йокостровская и Бабинская Имандра), которые соединены между собой узкими проливами – салмами (Рихтер, 1934). Плесы озера существенно отличаются по своим морфометрическим характеристикам: Большая и Йокостровская Имандра близки между собой по площади акватории, но первый плес более глубоководный, плес Бабинская Имандра более чем в 2 раза меньше по площади водного зеркала двух других, но наиболее глубоководный (Антропогенные …, 2002).
Водоем подвержен многофакторному антропогенному воздействию, в него поступают стоки горнодобывающих предприятий (ОАО «Апатит»), металлургической промышленности (комбинат «Североникель» ОАО «Кольская ГМК»), железорудного производства (ОАО «Олкон»). Мощным источником теплового воздействия является Кольская АЭС, сбрасывающая в озеро подогретые воды. Наряду с промышленными отходами, обусловливающими токсичное загрязнение, в озеро поступают хозяйственно-бытовые стоки городов, что приводит к эвтрофированию водоема.
Наиболее загрязнен плес Большая Имандра, являющийся приемником стоков медно-никелевого комбината (Монче-губа), ОАО «Апатит» (губа Белая) и Оленегорского ГОКа (губа Куреньга).
|
|
|
Наиболее ранние гидробиологические исследования бентосных сообществ оз.Имандра проводились в период с 1925 по 1930 гг. (Крогиус, 1931). В дальнейшем эти работы носили эпизодический характер и проводились только на отдельных плесах (Дольник, 1972). Систематические гидробиологические исследования оз.Имандра проводятся с 1980 г. на базе Института проблем промышленной экологии Севера. Большинство этих работ было направлено на изучение донных биоценозов отдельных районов озера, подверженных непосредственному антропогенному влиянию. Детальные исследования бентосных сообществ Монче-губы проводились в период с 1978 по 1998 гг. (Моисеенко, Яковлев, 1990;
Яковлев, 1995а;
1999;
2002;
2005;
Антропогенные модификации …, 2002).
В 2009 г. в рамках комплексных экологических исследований оценено современное состояние макрозообентоса губы Монче и проведен анализ изменений структурно-функциональной организации бентосных сообществ за длительный период.
Материалы и методы Крупнейшее предприятие горно-металлургического комплекса Мурманской области комбинат «Североникель» перерабатывает высокосернистые медно-никелевые руды Норильского месторождения и является главным источником загрязнения оз.Имандра тяжелыми металлами (ТМ) (Моисеенко и др., 1996, 2002). Сточные воды комбината с 1940 г. сбрасываются в оз.Нюдъявр, затем по р.Нюдуай поступают в узкий залив в северо-западной части плеса Большая Имандра – губу Монче. В настоящее время объем сточных вод составляет 16 млн м3/год. В их составе поступает 13.4 т/год никеля, 2.6 т/год меди, а также нефтепродукты, взвешенные вещества и токсичные флотореагенты (Доклад …, 2009). В северную часть губы впадает река Монче, которая выносит в нее очищенные хозяйственно-бытовые стоки г.Мончегорска.
|
|
|
Гидрохимия. Наблюдения за состоянием поверхностных вод в 2009 г.
проводились на акватории оз.Имандра в губе Монче (рис.1).
Рис.1. Карта-схема отбора гидрохимических и гидробиологических проб Пробы воды отбирали в подледный период перед половодьем и в летний период в предварительно тщательно промытые пластмассовые бутыли объемом 1 л с поверхностных и придонных горизонтов с помощью батометра, а в случае значительной глубины и с промежуточного горизонта на станции 8. Всего в районе деятельности комбината «Североникель» в губе Монче было отобрано 32 пробы воды с 8 станций отбора.
В каждой пробе определялось 29 показателей качества воды: рН, электропроводность, цветность, NO2+NO3, NН4+, Nобщ, РО4, Робщ, Si, перманганатная окисляемость, щелочность, сульфаты, хлориды, К, Na, Ca, Mg, тяжелые металлы.
|
|
|
Пробы анализировались следующими методами:
рН – потенциометрический метод, использовался рH-метр M-82 фирмы Radiometer, Copenhagen;
электропроводность при 20° – кондуктометрическое определение на Сonductometer 660 фирмы Metrohm (Switzerland);
цветность – фотометрическое определение;
NH4 – фенол-гипохлоритный метод;
сумма нитратов и нитритов – восстановление нитратов до нитритов пропусканием через колонку с омедненным кадмием и спектрофотометрическое определение азосоединения;
азот общий – окисление персульфатом калия в щелочной среде до нитратов, восстановление нитратов в нитриты кадмием, спектрофотометрическое определение азосоединения;
фосфор общий – разложение персульфатом калия в кислой среде, спектрофотометрическое определение голубого фосфорно-молибденового комплекса (с аскорбиновой кислотой);
щелочность – потенциометрическое титрование по методу Грана;
сульфаты, хлориды – ион-хроматографическое определение на хроматографе Waters фирмы Millipore с использованием колонки IC-Pak A;
калий, натрий – атомно-эмиссионная спектрометрия в пламени на атомно-абсорбционном спектрофотометре 460 фирмы Perkin-Elmer;
|
|
|
кальций, магний – атомно-абсорбционная спектрометрия в пламени на AAS-360 фирмы Perkin-Elmer;
перманганатная окисляемость – титриметрическое определение;
кремний – спектрофотометрическое определение в виде синего восстановленного кремнемолибденового комплекса;
микроэлементы определялись атомно-абсорбционным методом при аналитических условиях, рекомендованных фирмой-изготовителем. Al, Fe, Ni, Сu, Zn, Mn, Sr на AAS Perkin-Elmer-5000 с графитовым атомизатором HGA-400.
Co, Pb, Cr, Cd на AAS AAnalyst-800 с зеемановским корректором фона.
Фильтрацию проб проводили при разряжении на установке разделения фаз Millipore из высокоплотного полипропилена через стеклянные и поликарбонатные мембранные фильтры марок Millipore HVLPO 4700, Schleicher & Schuell ME 25/21 ST, Whatman GF/A с размером пор 0.45 мкм. Разделение Cu, Ni, Co, Mn, Al и Fe на взвешенную и растворенную формы производили фильтрацией пробы через мембранный фильтр Schleicher & Schuell с диаметром 47 мм и размером пор 0.45 мкм на фильтровальной установке Millipore с пластиковым фильтродержателем.
Концентрацию металлов во взвесях определяли по разности концентраций в пробе до и после фильтрации. Полученная после фильтрации растворенная форма металлов содержит истинно растворенные элементы, а также коллоидные частицы минерального и биологического происхождения, проходящие через фильтр.
Исследования химического состава донных отложений (ДО) оз.Имандра в целом и Монче-губы в частности сотрудниками ИППЭС КНЦ РАН проводятся в течение более 20 лет, начиная со времени организации Института (1989).
Наиболее представительные результаты были получены в 1993, 2003 и 2007 гг.
Отбор проб ДО осуществлялся вблизи устья р. Нюдуай, по которой происходит поступление сточных вод комбината «Североникель» (станции 1 и 2, исследования 2007 г.), на некотором удалении от места впадения р.Нюдуай (о.Любви, станция 3, 2003 г.) и на выходе Монче-губы в открытую часть Большой Имандры (станция 4, 1993 г.). Пробы ДО отбирались колонкой открытого гравитационного типа с автоматически закрывающейся диафрагмой, с последующим вертикальным разделением колонки на 1-см слои. Концентрации металлов в пробах ДО определялись методами атомно-абсорбционной спектрометрии. Подробно методика отбора и анализа проб ДО описана В.А.Даувальтером (2006).
Гидробиологические исследования проводили в июле 2009 г. На четырех станциях, расположенных на разном удалении от устья р.Нюдуай (2, 4, 8 и более 10 км), дночерпателем Экмана-Берджа (площадь захвата грунта 0.029 м2) было отобрано 16 проб макрозообентоса. Анализ бентосных проб проводили с использованием рекомендованных стандартных методик (Методы …, 1989;
Руководство…, 1992).
Определение беспозвоночных проводилось по таксономическим ключам (Определитель..., 1977). Биомасса рассчитывалась по сырому весу. Для анализа многолетней динамики использовались литературные данные и результаты предыдущих исследований, накопленные в базе данных ИППЭС Кольского научного центра РАН.
Результаты и обсуждение До начала деятельности промышленных предприятий воды оз.Имандра относились к гидрокарбонатно-натриевому типу и характеризовались низкой минерализацией – 20-30 мг/л. По содержанию биогенных элементов водоем характеризовался как олиготрофный. Газовый режим озера во все сезоны года был благоприятен для фауны, насыщение воды кислородом достигало или превышало 100%.
Показатель pH изменялся в разные сезоны от 6.4 до 7.2 (Антропогенные…, 2002).
Поступление сточных вод металлургического комбината привело к изменению ряда гидрохимических показателей. Сточные воды ОАО «Североникель» вносят в оз.Нюдъявр и далее в Монче-губу тысячи тонн минеральных солей, что приводит к изменению их природного содержания и соотношения. В настоящее время минерализация воды в губе Монче составляет в среднем 91.9 мг/л, достигая максимальных значений в центральной части в придонных слоях (443.0 мг/л) (табл.1).
В весенний период на всех станциях наблюдений природному фону соответствует минерализация только в поверхностных слоях. В летний период за счет ветрового перемешивания минерализация в поверхностных и придонных слоях выравнивается.
Преобладающим катионом в губе Монче является натрий, на его долю в катионном составе приходится в среднем 55% в весенний период и 72% – в летний период. Концентрации в поверхностных водах в целом варьируют в диапазоне 1.89-129.4 мг/л, составляя в среднем 22.1 мг/л. Максимальные значения наблюдаются в весенний период на 4-й и 5-й станциях отбора в придонных слоях воды.
Содержание основных ионов, биогенных элементов и тяжелых металлов в воде придонных горизонтов Монче-губы Показатель Монче-1, поверхн. Монче-2, 5 м Монче-3, 10 м Монче-4, 11 м Монче-5, 14 м Монче-6, 14 м Монче-7, 14 м Монче-8, 17 м Среди анионов преобладают сульфаты, поступающие в водоем со сточными водами комбината, а также аэротехногенным путем с территории водосбора.
Концентрации в поверхностных водах в целом варьируют в пределах 4.6-184.5 мг/л, составляя в среднем 32.7 мг/л. Максимальные концентрации наблюдаются в весенний период на 4-й и 5-й станциях отбора в придонных слоях воды, в летний период – на 1-й станции отбора проб. Таким образом, в настоящее время в летний период воды придонных горизонтов Монче-губы соответствует классу сульфатов и группе натрия (по классификации А.О.Алекина (1970)).
Водородный показатель pH в поверхностных водах варьирует в диапазоне 6.23-8.33. Вода в губе Монче в период, когда озеро покрыто льдом, относится в основном к слабокислой и нейтральной, а в летний период – к слабощелочной и нейтральной. В весенний период водородный показатель в губе Монче составляет в среднем 6.86, а в летний – 7.14. Наиболее значительно величина pH воды относительно природного нейтрального значения повышена в центральной части губы Монче на придонном горизонте станции 5 – 8.33. Далее по течению среднее значение рН снижается до 6.99. Таким образом, вода придонных горизонтов по кислотности «нормальная» – со слабощелочным или нейтральным pH.
Озера Кольского п-ова в природном состоянии характеризуются как олиготрофные водоемы с достаточно низким содержанием общего азота (300-700 мкгN/л) и фосфора (8 мкгP/л), в период вегетации эти соединения практически исчезают. Дополнительное поступление соединений азота и фосфора с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами приводит к нарушению режима биогенных элементов в водоеме, их накоплению и интенсификации процессов эвтрофирования.
Азот в придонных слоях воды содержится в виде ряда неорганических (нитритные, нитратные и аммонийные ионы) и органических соединений. В летний период содержание общего азота в придонном горизонте всех станций находилось в пределах, характерных для фоновых олиготрофных водоемов региона, составляя в среднем 231 мкгN/л. Наиболее высокие значения общего азота (1530 мкгN/л) были отмечены в весенний период в придонном горизонте ст.Монче-4.
Фосфор в природных водах присутствует в виде растворенных неорганических и органических соединений, а также в виде взвесей неорганического и органического происхождения. Содержание общего фосфора на всех станциях отбора в летний период варьировало в пределах 20-30 мкгP/л, в весенний период значения были выше (табл.1).
Содержание органического вещества в водной среде оценивалось по показателям перманганатной окисляемости, характеризующей легкоокисляемое органическое вещество. Для всей акватории губы Монче характерна достаточно постоянная величина перманганатной окисляемости – 1.53-3.98 мг/л, составляя в среднем 2.82 мг/л.
В весенний период концентрации растворенного кислорода О2 в поверхностных водах варьируют в диапазоне 10.05-11.64 мг/л, в летний период концентрации О ниже, изменяются в диапазоне 5.94-6.60 мг/л.
Среди микроэлементов на всех станциях превышали ПДК концентрации Cu, Ni и Al, что является результатом поступления сточных вод комбината «Североникель»
и аэротехногенного переноса. С удалением от источника загрязнения и увеличением глубины содержание этих элементов в придонном горизонте снижается.
Концентрация меди на всех станциях отбора проб значительно выше норматива. Максимальные значения от 100 до 200 мкг/л наблюдаются в центральной части губы Монче. По мере удаления от места поступления сточных вод и устья реки Монча концентрация Cu снижается в среднем до 7.1 мкг/л.
Никель на всех станциях отбора проб в весенний период имеет значительные концентрации в поверхностных слоях. Максимальные значения (от 99 до 150 мкг/л) наблюдаются в центральной части губы Монче. По мере удаления содержание Ni снижается в среднем до 16 мкг/л. Концентрации Ni за весь период наблюдений варьируют в диапазоне 8.5-150 мкг/л, при нормативе 10 мкг/л (Перечень …, 1999), составляя в среднем 32.4 мкг/л.
Алюминий поступает в озеро в составе сточных вод комбината, промышленных предприятий и хозяйственно-бытовых стоков. Содержание Аl в водной среде нестабильно, высокие концентрации, как правило, наблюдаются при увеличении доли поверхностного стока в питании водных объектов.
В весенний подледный период концентрации в поверхностных водах варьируют в диапазоне 27-540 мкг/л, норма – 40 мкг/л (Перечень …, 1999), составляя в среднем 125 мкг/л. Высокие концентрации алюминия отмечены в центральной части губы Монче в весенний период (до 540 мкг/л в поверхностном горизонте станции 4). В летний период его содержание составляет в среднем 22 мкг/л.
Железо является биологически активным элементом, который в поверхностные воды поступает в результате химического выветривания подстилающих горных пород. Концентрации Fe в поверхностных водах в целом варьируют в диапазоне 11-136 мкг/л, норма – 100 мкг/л (Перечень …, 1999), составляя в среднем 41 мкг/л. Максимальные средние концентрации наблюдаются в весенний период на станциях 1 и 4.
Донные отложения. Большая часть ТМ, входящих в состав выбросов и стоков комбината, связывается и захороняется в ДО. Концентрации Ni в поверхностных слоях ДО Монче-губы на ближайшей станции от устья р.Нюдуай, по которой поступают сточные воды комбината, составляют более 3%, что намного превышает его промышленное содержание в руде, сравнимо с содержаниями таких макрокомпонентов, как Fe и Al, и на 3 порядка больше, чем содержание Ni в фоновых незагрязненных слоях ДО на глубине 25 см (рис.2). Это содержание Ni – одно из самых больших, встречаемых в научной литературе о ТМ в ДО озер. Подобная картина отмечена в оз.Кор Д'Ален, США (Horowitz et al., 1993, 1995), загрязняемом промышленными стоками свинцово-цинковых рудников, где концентрации Pb достигают 2.75% (в 833 раза больше фоновых значений), Zn – 1.4% (в 118 раз больше фоновых значений), Cu – 0.07% (в 22 раза больше фоновых значений). Концентрации Cu в поверхностных слоях ДО Монче-губы также максимальные и в 200 раз превышают значения в фоновых слоях, Co – в 50-60 раз, Zn – в 6-10 раз, Cd – в 40-60 раз, Pb – в 20 раз, As – в 20-40 раз, Hg – в 10-40 раз. Концентрации всех исследованных ТМ в поверхностных слоях ДО Монче-губы также намного больше (на один-два порядка) средних фоновых содержаний в ДО озер Мурманской области (Даувальтер, 2000).
Вследствие загрязнения оз.Имандра сточными водами горно-металлургического комплекса, а также коммунально-бытовыми стоками ДО Монче-губы претерпели серьезные преобразования химического состава. Самые значительные изменения в толще ДО произошли за последние 60-70 лет. Вследствие различных скоростей осадконакопления мощность загрязненных ДО изменяется в широких пределах на акватории Монче-губе.
Дооные отложения, см Дооные отложения, см Дооные отложения, см Дооные отложения, см Рис.2. Вертикальное распределение концентраций ТМ (мкг/г сух. веса) в ДО Монче-губы Наиболее мощный слой (до 15 см) сильно загрязненных ДО отмечен на станции вблизи о.Любви. Концентрации Ni здесь находятся в диапазоне от 0.5 до 4.5%, что вполне сопоставимо с содержанием Ni в кондиционной руде, идущей на передел на комбинате. Максимальные концентрации Ni отмечаются не в поверхностных слоях, а на глубине 6-10 см. Фоновых значений Ni на исследованных станциях на акватории Монче-губы колонки ДО не достигли, несмотря на то, что они были достаточно глубокими – 23 см на станции 3 вблизи о.Любви. На выходе Монче-губы в открытую часть Большой Имандры (станция 4) концентрации Ni уменьшаются, но остаются достаточно высокими в поверхностном 7-см слое ДО – от 0.5 до 0.9%.
Максимальное содержание Ni здесь отмечено на глубине 2-3 см. Фоновые содержания Ni зафиксированы начиная с 20 см ДО. Максимальные скорости осадконакопления отмечаются на акватории около о.Любви вследствие того, что здесь встречаются сильно загрязненные воды комбината «Североникель» и относительно чистые воды из р.Монча. Эти воды отличаются по физико-химическим показателям (pH, минерализация, ионный состав), и как результат смешения различных типов вод происходит лавинная седиментация («маргинальный фильтр» река – море), подобно эстуарным и устьевым акваториям при впадении реки в море или океан, описанная А.П.Лисицыным (2004).
Максимальное содержание Cu было зафиксировано также на станции 3 вблизи о.Любви на глубине 2-3 см (0.85%), в интервале 9-10 см отмечено также повышенное содержание – 0.77% (рис.2). Эти концентрации более чем в 200 раз больше фоновых значений, обнаруженных на глубине более 20 см в колонке станции 4 на выходе Монче-губы в открытую часть Большой Имандры. Наиболее мощная загрязненная медью толща ДО отмечена на станции 3, как и в случае с никелем, мощность ее 15 см. На станциях 1 и 2 глубина наиболее загрязненной толщи меньше – 5 и 8 см соответственно.
В вертикальном распределении Co в ДО станции 3 отмечено три максимума – в интервалах 1-2 см (578 мкг/г), 8-9 см (580 мкг/г), 15-16 см (483 мкг/г).
На этой станции загрязненная толща также максимальна – 17 см. На станции в интервале ДО 3-5 см отмечено подобное увеличение содержания Co до 600 мкг/г.
Эти максимальные значения Co в 60 раз больше фоновых содержаний, установленных в колонке ДО станции 4 на глубине более 16 см.
Подобная закономерность зафиксирована и в вертикальном распределении Cd, максимальные значения которого, отмеченные в колонках станций 2 и 3 (9.6 мкг/г), более чем в 60 раз превышают фоновые значения, обнаруженные на глубине ДО более 20 см на станции 3 (рис.2).
Среди исследованных металлов Zn показал наименьшее загрязнение:
максимальные концентрации в ДО первых 3 станций достигают 340-600 мкг/г (наибольшее содержание в интервале 11-12 см на станции 3), что в 6-10 раз больше фоновых значений в самой глубокой части колонки станции 3 (рис.2).
Одним из загрязняющих ТМ является также Pb, превышение максимальных значений (90 мкг/г в слое 2-4 см станций 2 и 3) которого над фоновыми содержаниями (на глубине более 20 см в колонке ДО станции 3) составляет более 20.
Загрязнение ДО Монче-губы связано с выбросами не только комбината «Североникель», но и энергетических предприятий и установок, а также с автомобильными выбросами, так как практически все виды топлива содержат Pb в повышенных количествах. Повышенные относительно фоновых значений концентрации Pb зафиксированы на всех станциях оз.Имандра (Моисеенко и др., 2002).
Донные отложения Монче-губы загрязнены также высокотоксичными халькофильными элементами Hg и As, концентрации которых в поверхностных слоях станций 1 и 2 (эти элементы анализировались только в ДО, отобранных в 2007 г.) превышают фоновые значения, обнаруженные на глубине более 10 см в обеих колонках, в 10-40 раз (рис.2). Максимальные концентрации Hg и As достигают и 136 мкг/г в слое 1-2 см колонки ДО станции 1. Вероятно, что основным источником поступления этих элементов в Монче-губу является деятельность комбината «Североникель», хотя исключать другие источники нельзя, например, поступление Hg из отработанных неутилизированных ртутных ламп, широко применяемых для освещения промышленных площадей и улиц городов. Так же как и Pb, Hg и As могут поступать в атмосферу и затем в водные объекты с выбросами энергетических предприятий и установок (котельных, ТЭЦ и др.), так как уголь, мазут и другие нефтепродукты содержат повышенные концентрации этих довольно летучих элементов. Согласно исследованиям многих экологов, Hg и As, как и другие халькофильные металлы, являются глобальными загрязняющими элементами и субарктической зон (Pacyna, Pacyna, 2001).
Состав и структура бентосных сообществ. По данным за 1930 г., средние значения биомассы зообентоса для оз.Имандра в целом составляли 1.1-1.4 г/м2, трофический статус водоема по этим показателям соответствовал олиготрофному.
Для плеса Большая Имандра значения биомассы были немного ниже и составляли 1.0-1.2 г/м2 (Крогиус, 1931). В составе бентосных сообществ плеса широко представлены личинки хирономид (44 вида и формы), моллюски (8 видов) и олигохеты (6 видов), встречается реликтовый бокоплав Monoporea affins (Bousield).
Остальные группы бентоса представлены 1-3 видами и встречаются редко (Большие озера …, 1975, Моисеенко, Яковлев, 1990). На период исследований 1998 г.
в бентосе профундальной зоны плеса Большая Имандра доминировали бокоплавы M. affinis, которые почти на 60% определяли численность донных животных.
Уровень биомассы зообентоса плеса составлял около 13 г/м2, согласно «шкале трофности»
С.П.Китаева (1984), по значениям биомассы зообентоса плес соответствовал -эвтрофному водоему (Антропогенные …, 2002).
Длительное поступление сточных вод комбината «Североникель» в губу Монче привело к преобразованию структуры и количественных показателей бентосных сообществ. По результатам исследований 1978-1987 гг. отмечено, что донная фауна в этом районе характеризовалась небольшим видовым разнообразием, всего было обнаружено 48 видов и форм из 9 систематических групп (Моисеенко, Яковлев, 1990). Наиболее часто встречающимися и разнообразными по составу были хирономиды (41 вид и форма), доминировали Chironomus spp., Procladius (Holotanypus) spp., Psectrocladius (Psectrocladius) spp. и Sergentia coracina.
Моллюски, пиявки, высшие ракообразные и веснянки в этот период наблюдений в пробах отмечены не были. Олигохеты встречались только вблизи устья р.Монче.
При исследовании сообществ зообентоса губы Монче в 1998 г. в донной фауне верхнего и среднего участков губы было отмечено всего 3 вида хирономид Protanypus spp., Chironomus commutatus и Cladopelma lateralis gr. spp., которые на 100% определяли развитие зообентоса. На выходе из губы были отмечены единичные экземпляры олигохеты T. tubifex и только 7 видов хирономид, среди которых 4 вида представляли род Chironomus. Численность и биомасса зообентоса увеличивались от верхнего участка к выходу из губы (Антропогенные …, 2002).
В настоящее время в составе донных биоценозов участков Монче-губы на расстоянии 1-5 км от устья р.Нюдуай зарегистрированы только хирономиды рода Chironomus, на долю которых приходилось до 95% от общего количества и массы беспозвоночных, и единичные экземпляры двустворчатых моллюсков сем. Pisidiidae (Euglesa sp.) (табл.2).
Встречаемость беспозвоночных в бентосе различных участков губы Монче ПРИМЕЧАНИЯ: ед. – единично, «+» – 1-10% от общего количества беспозвоночных;
«++» – 10-20%;
«+++» – более 20%.
По мере удаления от устья р.Нюдуай качественное разнообразие зообентоса возрастает. В бентосных сообществах станций Монче-6 и Монче-8 отмечены личинки ручейников сем. Policentropodidae, пиявки Erpobdella octoculata (L, 1758), амфиподы и водные клещи Hydracarina (табл.2). В составе хирономидных комплексов появляются личинки вида Sergentia coracina (Zrtt.), доминирующие в глубоководных сообществах, и представители п/с Tanypodinae (Procladius sp.).
В зоне влияния стока р.Монча (ст.Монче-4), как и в предыдущие периоды наблюдений, многочисленны олигохеты, на других участках Монче-губы они отсутствуют или редки. Как правило, максимальное развитие олигохет наблюдается на участках с высокой концентрацией биогенных элементов, в то же время на пространственное распределение и плотность этой группы в значительной степени влияют концентрации металлов в донных отложениях.
Токсикологические опыты выявили высокую чувствительность олигохет Tubifex tubifex и Spirosperma ferox к сточным водам медно-никелевого производства (Яковлев, 1986;
Моисеенко, Яковлев, 1990). Поступление органического вещества с хозяйственно-бытовыми стоками г.Мончегорска снижает токсичное действие стоков комбината «Североникель» и формирует комплекс условий, благоприятный для развития олигохет на данном участке.
По мере удаления от источника загрязнения удельный вес хирономид снижается и увеличивается доля амфипод, представленных реликтовым бокоплавом Monoporea affins (Bousield). В бентосных сообществах ст.Монче-8 амфиподы преобладают, определяя на 90% уровень численности и биомассы зообентоса на этом участке.
Низкие значения индекса видового разнообразия сообществ во всех зонах Монче-губы (табл.2) свидетельствуют как о распространении загрязнения по всей акватории губы, так и об усилении доминантности отдельных видов или групп бентоса. Аналогичные значения индекса Шеннона для этой зоны были получены в 1998 г. и составляли 0.95-1.05 бит/экз. (Антропогенные …, 2002).
Особый интерес представляет наличие в пробах грунта станции Монче- и Монче-4 живых двустворчатых моллюсков Euglesa sp. Моллюски-горошинки (Pisidiidae) являются типичными представителями глубоководной фауны. Они высокочувствительны к токсичности среды, в частности загрязнению тяжелыми металлами (Горкин, 1983;
Яковлев, 1999, 2002). В предыдущие годы их регистрировали только на расстоянии более 8 км от источника загрязнения.
Объяснение этого явления требует дополнительных исследований, так как может быть обусловлено и проявлением адаптационных возможностей группы, и гидродинамическими процессами.
Общая плотность макрозообентоса на ст. Монче-2 очень низка: численность беспозвоночных составляет 69 экз/м2, биомасса – 0.5 г/м2. По мере увеличения глубины и удаления от источника загрязнения эти показатели возрастают до 2600 экз/м и 10 г/м2 (рис.3). В настоящее время по уровню развития зообентоса трофический статус вод губы Монче по мере удаления от устья р.Нюдуай изменяется в направлении олиготрофный (ст.2, 4)мезотрофный (ст.6)эвтрофный (ст.8).
Рис.3. Изменение численности и биомассы зообентоса по мере удаления Для сравнения приводим результаты исследований бентосных сообществ, проведенных в 2010 г. на участках, расположенных в районе Экостровского пролива и острова Йокостров, которые удалены от источника загрязнения. Здесь в составе зообентоса было зарегистрировано 5 систематических групп беспозвоночных – олигохеты, двустворчатые моллюски, хирономиды, ручейники и амфиподы. Количественные показатели бентоса варьировали в широких пределах: численность от 1700 до 7500 экз/м2, биомасса от 5 до 70 г/м2. В составе пелофильных биоценозов на илистых грунтах доминировали хирономиды.
С увеличением в составе грунта доли песка (псаммопелофильные биоценозы) возрастала относительная плотность амфипод Monoporea affins.
Анализ многолетней динамики структуры макрозообентоса показывает, что за период с 1968 по 2009 гг. структура донных биоценозов наиболее загрязненного участка губы Монче (1-5 км от устья р.Нюдуай) существенно не изменилась.
Доминируют в составе фауны на протяжении всего периода наблюдений хирономиды рода Chironomus, устойчивые к токсическому загрязнению, широко распространные и многочисленные в биотопах, загрязняемых тяжелыми металлами (Антропогенные …, 2002;
Яковлев, 2002;
Mousavi et al., 2003).
В то же время наблюдается устойчивая тенденция сокращения плотности макрозообентоса на этом участке. В 1968 г. численность бентоса составляла 493 экз/м2, биомасса – 8.0 г/м2, в 1978-1985 гг. эти показатели достигали 1546 экз/м2 и 8.8 г/м (Исследование изменений..., 1985), в 1998 г. снизились до 300-400 экз/м2 и 0.4-4 г/м (Антропогенные …, 2002), а в 2009 г. численность бентоса не превышала 140 экз/м2, биомасса – 2 г/м2 (рис.4).
Рис.4. Численность и биомасса зообентоса на разных участках Монче-губы Высокие концентрации тяжелых металлов в поверхностных слоях донных отложений оказывают прямое токсическое воздействие на бентосные организмы.
Показано, что воздействие тяжелых металлов вызывает как ненаследуемые, так и генетически наследуемые нарушения в развитии хирономид (Антропогенные..., 2002), что может негативно отражаться на плотности донных биоценозов, которая в этой зоне формируется преимущественно личинками хирономид. Кроме того, уровень численности и биомассы зообентоса на этом участке Монче-губы подвержен значительным колебаниям, которые обусловлены антропогенным воздействием.
Неоднократно отмечено, что залповые сбросы сточных вод комбината «Североникель» приводят к тотальной гибели бентосных сообществ в зоне сброса (Моисеенко, Яковлев, 1990;
Яковлев, 2005;
Моисеенко, 2009). Таким образом, в условиях высокой загрязненности водной среды и донных отложений тяжелыми металлами сформировались неустойчивые бентосные сообщества, характеризующиеся крайне низким разнообразием, плотностью и монодоминантной структурой.
Для бентосных сообществ на выходе из Монче-губы (на расстоянии 8-10 км от источника загрязнения) в настоящее время наблюдается возрастание количественных показателей и разнообразия, сохраняется тенденция к увеличению доли бокоплавов в составе донных биоценозов (рис.4, 5) (Антропогенные …, 2002).
Рис.5. Структура бентосных сообществ в разных зонах Монче-губы в 1981 и 2009 гг.
Раннее обильное развитие этой группы было отмечено на открытых участках северных и южных районов плеса Большая Имандра, которые удалены от зон, испытывающих непосредственное антропогенное воздействие (Ильяшук, 2002).
Сточные воды комбината «Североникель» оказывают сильное токсическое действие на амфипод (Яковлев, 2002). Уже на начальном этапе загрязнения Монче-губы была отмечена тенденция к сокращению численности этой группы, а с 1968 г. бокоплавов в донных биоценозах Монче-губы не регистрировали. В 1996 г. впервые после 30-летнего отсутствия бокоплавы были обнаружены у выхода из Монче-губы в открытый плес (на расстоянии 10 км от устья р.Нюдуай) (Ильяшук, 2002;
Яковлев, 2005). За прошедшие 13 лет численность этой группы возросла от 129 экз/м2 в 1996 г. до 2350 экз/м в 2009 г. В 2009 г. амфиподы были отмечены на расстоянии 5-6 км от источника загрязнения (ст.Монче-6), что ранее не наблюдалось. Уровень численности и биомассы M. affins в этой точке достигал 1816 экз/м2 и 1.8 г/м2 соответственно, что сопоставимо со средними значениями, зарегистрированными для донных биоценозов плеса Большая Имандра, – 1780 экз/м2 и 2.4 г/м2 (Антропогенные …, 2002).
Таким образом, в настоящее время наблюдается реколонизация амфиподами M. affins прежних местообитаний в пределах Монче-губы. В структуре донных биоценозов этого участка бокоплавы являются доминантами, что характерно для глубоководных зон плеса Большая Имандра, удаленных от источника загрязнения, и может свидетельствовать об улучшении условий обитания для донных животных.
Вероятно, это обусловлено рядом причин: сокращением объемов сточных вод комбината «Североникель» и снижением концентрации ТМ в их составе, а также морфометрическими особенностями Монче-губы.
Заключение Химический состав поверхностных вод в исследуемом районе в основном определяется атмосферным выпадением, поступлением сточных вод комбината «Североникель» и хозяйственно-бытовых стоков г.Мончегорска. В настоящее время вода в губе Монче по кислотности «нормальная». По классификации О.А.Алекина (1970) в подледный период вода поверхностного горизонта соответствует классу гидрокарбонатов и группе кальция, придонных горизонтов – классу сульфатов и группе натрия. В летний период вода в губе Монче соответствует классу сульфатов и группе натрия. Концентрации всех макрокомпонентов, фосфора и азота выше соответствующих нормативов. Значение перманганатной окисляемости в пределах нормы. Концентрации большинства тяжелых металлов и других неорганических загрязнителей ниже ПДК. Исключение составляют концентрации Cu, Ni и Al, повсеместно превышающие ПДК, что является результатом аэротехногенного переноса и поступлением сточных вод с предприятий «Североникеля».
Загрязнение Монче-губы выбросами и стоками комбината «Североникель»
проявляется в значительном увеличении концентраций ТМ в поверхностных слоях ДО по сравнению с фоновыми содержаниями, установленными в самых глубоких слоях колонок ДО. Концентрации Ni в поверхностных слоях ДО Монче-губы максимальны по сравнению с другими акваториями оз.Имандра и более чем в 1000 раз превышают содержания в фоновых слоях, Cu – в 200 раз, Co – в 50-60 раз, Zn – в 6-10 раз, Cd – в 40-60 раз, Pb – в 20 раз, As – в 20-40 раз, Hg – в 10-40 раз. Халькофильные элементы Pb, Cd, Hg и As могут поступать в Монче-губу также из других источников, например, с выбросами энергетических предприятий и установок, со свалок бытового и промышленного мусора, из неутилизированных отработанных ртутных ламп и т.д.
В настоящее время можно отметить следующие закономерности распределения бентоса по акватории Монче-губы. В верхней части губы (участок 0-5 км от устья р.Нюдуай) наблюдается ярко выраженная деградация донных биоценозов. Основным фактором, определяющим структурно-функциональную организацию бентосных сообществ на этом участке, является уровень загрязнения среды стоками медно-никелевого производства. По направлению к выходу из Монче-губы формируется комплекс условий, более благоприятный для обитания донных организмов. Возрастает качественное разнообразие и количественные показатели зообентоса, при этом структура сообществ остается монодоминантной, однако количественное преобладание хирономид в зоне сильного загрязнения сменяется доминированием амфипод в менее загрязненных участках. Бентосные сообщества на расстоянии более 10 км от источника загрязнения имеют структуру, характерную для биоценозов профундальной зоны плеса Большая Имандра. Отмеченные тенденции свидетельствуют об улучшении качества вод и восстановлении благоприятных условий обитания на отдельных участках Монче-губы.
Из результатов исследований многих авторов можно заключить, что моллюски являются чувствительным объектом для биомониторинга антропогенного загрязнения водных экосистем, причем наиболее перспективно использовать моллюсков для мониторинга низких фоновых концентраций ТМ.
http://seluk.ru/agro/137314-1-1-isbn-trudi-kolskogo-nauchnogo-centra-ran-prikladnaya-ekologiya-severa-vipusk-redakcionnaya-kollegiya-serii-p.php
https://studbooks.net/1000282/ekologiya/vliyanie_tyazhelyh_metallov_makrozoobentos
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 133; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!