Астраханский государственный технический университет.

Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Проблемы и перспективы современной науки» (2008 год, выпуск 2), под редакцией проф., д.м.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника

     Проблема взаимодействия человека с природой во все времена была актуальной и довольно сложной. Особую остроту она приобрела в последние несколько десятилетий, в результате постоянно усиливающегося антропогенного воздействия на окружающую среду.
     В жизни людей вода занимает особо важное положение среди природных сфер Земли, однако ее качество в большинстве водных объектов в настоящее время не соответствуют нормативным требованиям, установленным самими же людьми. Поэтому на современном этапе развития человеческой цивилизации проблема количества и качества пресной воды приобретает глобальный характер.
     Серьезный ущерб водным и биологическим ресурсам реки Волги был нанесен в 20-м столетии, в процессе зарегулирования речного стока каскадом водохранилищ и плотинами гидроэлектростанций. Внесли свой «вклад» и многочисленные крупные промышленные центры, возникшие на берегах Волги и Камы, загрязняя речную воду миллионами тонн неочищенных промышленных и бытовых стоков. К сожалению, и в начале 21 века сложная экологическая ситуация мало изменилась. Но в гораздо худшем положении находятся водоемы низовьев Волги. Ярким примером является состояние малых рек и водоемов Астраханской области. Заросшие растительностью, заиленные и обмелевшие водотоки и водоемы с катастрофической скоростью теряют свое водохозяйственное, рыбохозяйственное и рекреационное значение. Ухудшение качества воды в них сказывается на жизнедеятельности гидробионтов, в т.ч. и рыб.
     Физико-химические и биологические показатели водотоков и водоемов Нижней Волги формируется под влиянием климатических и почвенно-биологических факторов и, что самое важное, под влиянием водности реки Волги, а также зависят от характера и интенсивности производственно-хозяйственной деятельности в ее бассейне.     
     До недавнего времени основная масса этих водных объектов имела слабоминерализованную воду, благодаря связи с основным водотоком – рекой Волгой. В половодье водотоки и водоемы промывались волжскими водами, а в межень в них поступала вода через сеть ериков и проток, а также по искусственно созданным каналам. Водное население этих маломинерализованных озер и ильменей отличалось высокой продукционной способностью.
     Многолетнее изучение гидрохимического и гидробиологического состояния водоемов, а также оценка возможности повышения эффективности их хозяйственного использования осуществляется на ряде водных объектов низовьев Волги и Западных подстепных ильменей.
     Нами использована эколого-санитарная классификация качества поверхностных вод суши [1], позволяющая давать оценку состояния природных вод на основании данных по биомассе фитопланктона, что является наиболее наглядным и оперативным показателем.
     Установлено, что по биомассе фитопланктона качество вод Нижней Волги в целом совпадает с оценкой по методу Пантле-Букка. Так, весной его биомасса находится в пределах 1,0-10,0 мг/л, что соответствует параметрам --мезосапробной зоны. В 1985г. в районе Астраханского промышленного комплекса (АПК), в водотоках дельты вода оценивалась как «сильно загрязненная». Биомасса превышала 10, мг/л. В 1988г. наиболее высокий уровень загрязнения так же отмечался в района АПК. Необычно высокие биомассы водорослей -30,1-46,7 мг/л отмечались в районе АПК в апреле, при этом на других станциях биомасса не превышала 10,0 мг/л, исключение составил район Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ). Летом 1991г. ее показатели были высокими в вершине дельты - 15,8-44,5 мг/л и в районе АПК - 41,7-55,7 мг/л, что соответствует сильно загрязненным водам.
     Динамика изменений концентрации нитратов весной схожа с таковой по биомассе фитопланктона, хотя по этому показателю акватория Нижней Волги оценивается на класс выше (-о- -мезосапробная зона)
     Это можно объяснить интенсивным поглощением нитратов планктоном в период массовой его вегетации.
     Во все годы наблюдений у с. Каменный Яр (приплотинная зона нижнего бъефа Волгоградского гидроузла) биомасса планктона была меньше, чем в низовьях Волги - 1,0-6,3 мг/л.  Лишь в 1989 г. она составляла 10,0 мг/л. Однако здесь нельзя говорить о «достаточно чистой» воде, поскольку в этом пункте альгоценозы более характерны для Волгоградского водохранилища, где продуктивность планктона намного меньше, чем в дельте Волги. Одна из причин - иная, чем в низовьях структура фитоценозов. Кроме этого, на рост фитопланктона сдерживающее влияние оказывают более низкие температуры (на 2-3о С)  относительно южных станций. Содержание нитратов здесь высокое. На отрезке реки с. Каменный Яр-вершина дельты происходит нарастание биомассы планктона в следствии поглощения нитратов водорослями, в результате этого концентрация их значительно снижается. В районе АПК наблюдается одновременное увеличение содержания нитратов и биомассы водорослей.
     Изменения в структуре фитоценозов региона, наблюдающиеся на протяжении 70-90-х годов связаны с химическим составом воды, и, прежде всего, с увеличением содержания биогенов. Так, уменьшение соотношения минеральных форм фосфора и азота  в речных водах указывает на интенсивный рост загрязнения воды низовий Волги. Это особенно характерно для 80-х годов, когда произошло увеличение концентрации азота в 1,5-2 раза, фосфора - в 2,5-3 раза; а в  90-е годы - азота в 2-3 раза, фосфора - в 5-7 раз. Для незагрязненных естественных водоемов характерно соотношение P/N 1/30. В загрязненных  биогенными веществами водах это соотношение меньше. С 1986г., когда соотношение фосфора к азоту составляло в основном 1/8-1/11, а с 1991г. - 1/6-1/11 [2].
     В динамике концентрации нитритов по акватории Нижней Волги наблюдается обратная корреляция с биомассой фитопланктона. Так, в 1987-88 гг. нитриты не превышали 0,003-0,017 мг/л, но биомасса была высокой.
     По содержанию фосфора качество вод относится к 2-3 классам. Зависимости между его концентрацией и биомассой клеток не выявлено.
Летом содержание биогенов в воде сокращается. Исключение составил 1987 г. по нитратам, когда их концентрация в воде возросла с 0,00-0,38 мг/л в весенний период до 0,22-0,90 мг/л летом. Но эти величины не выходили за пределы -олиго--мезосапробной зоны. В 1988 г. возросла концентрация нитритов, качество вод по сравнению с весенним периодом ухудшилось с 2б-3а- до 3б-класса.
     По величине биомассы водорослей летний период у с. Каменный Яр и в некоторых протоках оценивается 2б классом - вода «вполне чистая». На остальных пунктах - 3а-3б - «достаточно чистая» и «слабо загрязненная».     
     Осенью развитие планктона замедляется не только из-за снижения концентрации биогенов, но так же из-за более низкой температуры воды и сокращения солнечной радиации. Поэтому биомассы в большинстве случаев не превышали 1,0 мг/л, что не выходило за пределы 3а класса качества вод - «достаточно чистая». Исключение составил 1989 г., когда почти по всей акватории низовий Волги биомасса фитопланктона находилась в пределах 1,3-4,2 мг/л с более высокими показателями в восточной части дельты. Однако, на верхней границе АПК биомасса достигала 4,5-4,8 мг/л. Наблюдалось «цветение» воды синезелеными водорослями.
     Таким образом, за текущее столетие качество вод водотоков Нижней Волги, и в частности, в районе АПК, где оно несколько хуже, изменилось от умеренно загрязненных вод с уклоном в чистые в начале века до умеренно загрязненных в 70-е годы во все сезоны года, а на современном этапе лишь в летне-осенний период, весной - до умеренно загрязненных близких к грязным.
     В 60-70-е годы прошлого века в пресноводных объектах низовьев Волги, в т.ч. и отшнурованных от основного русла реки, обитали практически все виды рыб, характерные для Волго-Каспийского бассейна. С единицы водной площади озер и ильменей вылавливали от 60 до 100 кг ценной рыбы, основу которой составляли сазан, судак, лещ. Но уже к концу 90-х годов ХХ и начале ХI вв. рыбопродуктивность большинства водных объектов снизилась в 10-15 раз, при этом изменился и состав ихтиофауны, который представлен в основном малоценными видами: линем, окунем и, в большей степени, серебряным карасем. Все это -  результат истощения и хронического загрязнения водных объектов.
     Результаты проведенных нами исследований указывают на значительные изменения гидрохимического и гидробиологического режимов исследуемых водоемов в зависимости от их обеспеченности пресными водами. Минерализация озер и ильменей увеличивается, как правило, от весны к осени. Минимальное значение минерализации характерно для лет с высоким половодьем, когда в них поступает большое количество талой, с малой минерализацией, воды, что приводит к ее разбавлению. В летне-осенний период, когда водоемы низовьев Волги переходят, в основном, на питание грунтовыми водами, а испарение резко возрастает, минерализация вод вновь увеличивается. В маловодные годы с низким половодьем многие водоемы низовьев Волги совсем не имеют связи с основным руслом реки, и уже к концу мая вода в них становится средне и высокоминерализованной (табл.1). Как следствие этого – подвергается изменению и видовой состав гидробионтов.
     Установлено, что фитопланктон чутко реагирует на изменения гидрологического и термического режимов водоемов низовьев Волги. Практически по всем количественным показателям, особенно, в весенний период доминируют диатомовые водоросли. В июле-октябре - синезеленые, что вызывает в годы с пониженным объемом стока и низким стоянием вод в осеннюю межень «цветение» воды.
     С начала ХХ столетия в отдельных фитоценозах идет оскудение видового состава водорослей, а после зарегулирования нижнего течения Волги и частичное его изменение. Из планктона практически исчезли некоторые группы водорослей. В  низовьях Волги отмечается инвазия характерных каспийских видов альгофлоры: динофитовая Exuviella cordata и зеленая  Binuclearia lauterbornii,  что свидетельствует  о повышении трофического статуса вод региона.
     Уровень сапробности вод Нижней Волги в пространственно-временном аспекте нестабилен. Весной он наиболее высокий, что особенно проявляется в многоводные годы. В  годы с пониженным объемом стока  этот процесс связан с уменьшением разбавленности сточных вод у крупных населенных пунктов. При этом, практически всю акваторию Нижней Волги можно оценить как «умеренно загрязненную с уклоном в «грязную». Летом и осенью уровень евтрофирования снижается. В районе (АПК) и в рукавах дельты качество вод хуже, однако оно не выходит за пределы «слабо загрязненных вод». Лишь в маловодные годы у нижней границы АПК качество воды относилось к «умеренно загрязненным» и в районе (АГПЗ) - «умеренно загрязненное близкое к грязным».
    По содержанию биогенных веществ качество вод региона весной относится к «очень чистым» и «достаточно чистым». По биомассе фитопланктона практически вся исследуемая акватория, особенно в многоводный период относится к «умеренно загрязненным» и «сильно загрязненным». Летом на верхнем не зарегулированном участке Волги и в некоторых протоках вода оценивается 2б классом -  «вполне чистая». На остальных пунктах - 3а-3б - «достаточно чистая» и «слабо загрязненная». Однако в 1991 г. величина биомассы в июле-августе у вершины дельты и на нижней границе АПК отражали «сильно загрязненные» и «весьма грязные» воды - 4а-5б класс. Осенью сдерживающим фактором развития фитопланктона является температурный режим, когда биомасса водорослей были низкими.
    С начала ХХI века качество вод ухудшилось от «умеренно загрязненных близких к чистым» до «умеренно загрязненных с уклоном к грязным», особенно весной. При этом прослеживается тенденция ухудшения качества воды по годам.
    Одним из факторов роста минерализации является увеличение концентрации хлоридов и сульфатов в воде, что свидетельствует о загрязнении водоемов этими ионами. Свидетельством значительного поступления органики является повышенные концентрации азотосодержащих веществ в отшнурованных водоемах, среди которых наиболее опасными является аммонийный азот (5-20 ПДК) и нитриты (10 ПДК). В то же время в водоемах, имеющих постоянную связь с Волгой (промываемых), увеличение аммонийного азота и нитритов к осени было значительно ниже (0,5-1,5 ПДК).
    Результатом значительного органического загрязнения некоторых типичных водоемов низовьев Волги в маловодные годы (оз. Песчанка – район Волго-Ахтубинской поймы; ильмени Хурунта и Горчичный – район Западных подстепных ильменей; отшнурованых ериков Чилимка и Калмыцкий), стало появление сероводорода, высокая окисляемость воды и значительное повышение концентрации растворенной в воде свободной углекислоты. Как следствие, гипоксия, повышение кислотности воды при дефиците растворенного кислорода, концентрация которого снижалась до критических величин (1-1,5 мг/л), приводящих к заморным явлениям.
    В условиях зарегулированного стока водность р. Волги ниже Волгоградского гидроузла полностью   зависит от попусков воды в нижний бъеф, т.е. от интересов гидроэнергетиков. При этом совершенно не учитываются интересы рыбного хозяйства и охраны природы. Катастрофическое сокращение объемов стока половодья  в 2006г. явилось причиной обмеления, обсыхания и потери рыбохозяйственного значения около 50% ильменей, озер и стариц дельты Волги.
    В целях сохранения и поддержания высокого рыбохозяйственного значения дельтовых водоемов Волги необходимо строго соблюдать правила использования водных ресурсов, соблюдать приоритет и обеспечивать необходимый для рыбной отрасли объем и величину попусков воды во все фазы половодий, необходимых для своевременного и полного обводнения нерестилищ низовьев Волги

Таблица 1.
Гидрохимические показатели некоторых водоемов низовьев Волги в маловодные годы

Литература
1.    Жукинский В.Н., Оксиюк О.П., Цееб Я.Я., Георгиевкая В.Б. Проект унифицированной системы для характеристики контенинтальных водоемов и водотоков и ее применение для анализа качества вод. В кн.: Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям. Тр. Советско-Английского семинара. Л.: Гидрометеоиздат. 1977.
2.    Курочкина Т.Ф. Экологические особенности речных сообществ Нижней Волги и их биоиндикация. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. Астрахань, 2004.