15 января 2022 года вступил в силу ГОСТ Р 59977-2022, содержащий технологию биологической
реабилитации
водных объектов нашим штаммом хлореллы. Покупая нашу продукцию с 15.01.22 г. Вы соглашаетесь с
применением ее согласно технологии, описанной в ГОСТе.
ок
Главная → Наука → ИСКУССТВЕННЫЕ ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ БАССЕЙНА РЕКИ ВОРОНЕЖ И АЛЬГОБИОТЕХНОЛОГИЯ В УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ ВОД
ИСКУССТВЕННЫЕ ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ БАССЕЙНА РЕКИ ВОРОНЕЖ И АЛЬГОБИОТЕХНОЛОГИЯ В УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ ВОД
Г.А. Анциферова, В.В. Кульнев, С.Л. Шевырев, Е.В. Беспалова, Н.И. Русова, А.Е. Скосарь Воронежский государственный университет, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток, Военно-морской политехнический институт "Военно-морская академия", г. Санкт-Петербург
Ключевые слова: альголизация, биоиндикация, водная экосистема, водохранилище, диатомовые водоросли, климат, микроводоросли , фитопланктон, цианобактерии, цианотоксины, экология
Целью данного исследования является краткий обзор экологического состояния искусственных водных объектов, расположенных в центре Европейской части России, в регионе, который имеет значительную антропогенную (техногенную) нагрузку. Это крупнейшие в бассейне р. Воронеж водохранилища – Воронежское и Матырское, относящиеся к равнинному типу. Для подобных водоемов характерным элементом являются мелководья – хорошо прогреваемые, заросшие высшей водной и водно-погруженной растительностью прибрежные зоны с глубинами до 2 м, благоприятные для распространения цианобактерий (синезеленых водорослей), вызывающих "цветение" вод. Вследствие мощного антропогенного прессинга, небольших глубин, хорошей прогреваемости водной толщи в летний и осенний периоды водоемы подвержены интенсивному "цветению", что предопределяет напряженную экологическую ситуацию, сложившуюся в акваториях данных водных объектов.
Материалы и методы
Современное состояние изученности эколого-биологического статуса Воронежского и Матырского водохранилищ основано на материалах, полученных методами биоиндикации по сообществам фитопланктона и микрофитобентоса. Для определения степени загрязненности водоемов и выявления направленности антропогенных преобразований, происходящих в них, был использован метод вычисления индекса сапробности ПантлеБукка в модификации В. Сладечека. Этот метод позволяет представлять состояние вод числовыми значениями, что обеспечивает возможность сопоставления результатов биологического анализа вод, изученных в разное время [1].
Результаты и их обсуждение
Воронежское водохранилище создано в нижнем течении р. Воронеж в 1972 г. Оно практически полностью расположено в пределах крупного областного центра и испытывает воздействие различных видов производств, транспорта, сельскохозяйственных предприятий и др.
Выделяются следующие основные источники антропогенного загрязнения водохранилища:
- промышленные предприятия (производственные сточные и подогретые воды, отходы производства, пылегазовые выбросы, поверхностный сток с промышленных площадок);
- сельское хозяйство (смыв удобрений и пестицидов с полей, а также животноводческие стоки);
- транспорт (выхлопные газы, сточные воды при мойке автомобилей, проливы нефтепродуктов);
- население города и пригородов (коммунально-бытовые стоки, отходы потребления, поверхностный сток с территории жилой застройки).
- Доклад о государственном надзоре за использованием природных ресурсов и состоянием окружающей среды Воронежской области в 2015 году. Воронеж, Управление Росприроднадзора по Воронежской области. 2016. 146 с.
- Смирнова А.Я., Бочаров В.Л. Водные экосистемы промышленно-городских агломераций бассейна Верхнего Дона. Вестник ВГУ. Серия Геологическая. 1997. № 3. С. 102—115.
- Анциферова Г.А. Биоиндикация в геоэкологии: об эвтрофировании межледниковых, голоценовых и современных поверхностных водных экосистем бассейна Верхнего Дона. Вестник ВГУ. Серия Геология. 2005. № 1. С. 240—250.
- Анциферова Г.А., Беспалова Е.В. Состояние водной среды Воронежского водохранилища в связи с ситуацией в Масловском затоне. Вестник ВГУ. Сер. География. Геоэкология. 2016. № 2. С. 91—100.
- Davis T.W., Berry D.L., Boyer G.L., Gobler C.J. The effects of temperature and nutrients on the growth and dynamics of toxic and non-toxic strains of Microcystis during cyanobacteria blooms. Harmful Algae. 2009. V. 8. P. 715—725.
- Zaccaroni A. Toxicity of fresh water algal toxins to humans and animals. Algal toxins: nature, occurrence, effect and detection. Dordrecht, Springer, 2008. P. 45—89.
- Анциферова Г.А., Кульнев В.В. Биотехнологии в управлении качеством искусственных водных объектов на примере Матырского водохранилища. Тр. III Междунар. науч.-практ. конф. «Комплексные проблемы техносферной безопасности». Воронеж, 2016. С. 152—162.
- Валяльщиков А.А., Кульнев В.В., Силкин К.Ю. Анализ экологического состояния Матырского водохранилища по данным эколого-гидрохимического и спутникового мониторинга. Вестник ВГУ. Серия Геология. 2014. № 1. С. 110—117.
- Петросян В.С., Шувалова Е.А., Лухтанов В.Т., Кульнев В.В. Предотвращение загрязнения природных водоемов цианотоксинами с помощью микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111. Экология и промышленность России. 2015. №4. С. 36—41.
- Немцева Н.В., Яценко-Степанова Т.Н., Бухарин О.В. Структурно-функциональная характеристика водорослевого сообщества и ее использование для определения экологического состояния пойменных водоемов. Проблемы региональной экологии. Москва. 2011. №5. С. 81—85.
- Богданов Н.И. Биологическая реабилитация водое - мов. 3 изд. доп. и перераб. Пенза РИО ПГСХА, 2008. 126 с
Пути миграции загрязняющих веществ показывают эколого-геохимическую взаимосвязанность акватории водохранилища и прилегающей территории.
Одним из путей поступления загрязняющих веществ в Воронежское водохранилище являются производственные сточные воды (в том числе нормативно-чистые), ежегодный объем которых составляет свыше 70 млн м3 . Часть предприятий имеет свои выпуски условно-чистых вод в водохранилище. Большое количество стоков сбрасывается через Левобережные очистные сооружения. Неэффективность работы как локальных очистных сооружений на предприятиях, так и городских очистных сооружений приводит к поступлению в водохранилище производственных сточных вод с превышением гигиенических нормативов по содержанию нефтепродуктов, солей тяжелых металлов, жиров, сульфатов, хлоридов и других веществ в десятки раз [2]. К опасному "тепловому" загрязнению, вызывающему вымирание рыбы и "цветение" вод, зачастую приводит сброс нормативно-чистых сточных вод от предприятий теплоэнергетики.
Значительное количество загрязняющих веществ попадает в водоем из атмосферного воздуха с промышленными выбросами. Большой вклад в загрязнение атмосферы вносят предприятия теплоэнергетики (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2), коммунального хозяйства (Правобережные очистные сооружения ООО "РВК-Воронеж", ООО "Левобережные очистные сооружения"), производства транспортных средств, машиностроения и оборудования (ПАО "ВАСО", ООО "Тяжэкс", ФГУП "Воронежский механический завод"), а также химической промышленности (ООО "Воронежский шинный завод", АО "Воронежсинтезкаучук"). Вредные ингредиенты, содержащиеся в промышленных выбросах, выпадают в виде пыли различного состава на акваторию водохранилища или аккумулируются атмосферными осадками и попадают вместе с ними в водоем и на поверхность водосбора. После дождя концентрации взвешенных веществ в водохранилище превышают ПДК в 3 раза, нефтепродуктов – в 2,5 раза, а органических веществ – в 2 раза [2]. Техногенная нагрузка предопределяет количество биогенных веществ, главным образом азота, фосфора, железа, микроэлементов, различных соединений органического и неорганического происхождения.
Геосистема водохранилище – водосборная площадь находится в непосредственном взаимодействии с неоген-четвертичным водоносным комплексом, который используется для питьевого и хозяйственного водоснабжения населения г. Воронежа. Установлено, что эксплуатационные запасы городских водозаборов на 75 % пополняются за счет фильтрации воды из водохранилища через донные отложения [2].
Авторами Воронежское водохранилище периодически исследуется с 1988 г. и по настоящее время [3]. Следует отметить, что уже в 1980-е гг. наблюдалось интенсивное "цветение" вод цианобактериями. Для вегетационных сезонов 1988 и 2003 гг. доминирующие таксоны в составе сообществ микроводорослей распределялись следующим образом.
Весной (в конце апреля-мае и до начала июня) преобладали диатомовые водоросли. Повсеместно в массовом количестве в планктоне был распространен вид Stephanodiscus hantzschii Grun. По акватории водохранилища, на поверхностном слое донных отложений развивался вид Nitzschia acicularis W. Sm., имеющий оценку обилия "в массе".
Летом (в июле-первой половине августа) в пределах Нижнего участка происходило "цветение" вод цианобактериями с доминированием планктонного вида Microcystis aeruginosa K?tz. emend. Elenk. и его формами, а также Microcystis pulverea (Wood) Forti emend. Elenk., Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Br?b., в донных группировках распространены виды рода Ostillatoria (Kirchn.) Elenk. s. str. (O. irrigua (K?tz.) Gom., O. limnetica Lemm., O. limosa Ag.). Это виды, для которых благоприятна повышенная степень загрязнения водной среды. Видовое разнообразие и оценки обилия диатомовых водорослей были невысокими.
Осенью (в конце августа-октябре), как показывает состав сообществ, загрязнение вод достигает самого высокого уровня. Это отражено в монодоминантности сообществ диатомей и в массовом развитии лишь отдельных их видов при единичном присутствии других. Развиваются также тератологические проявления, отражающие мутагенное воздействие загрязнений. Весной и летом отдельные морфологические аномалии среди диатомей в виде нарушения формы створок, вздутий или расплющивания створок и панцирей наблюдаются у таких видов как Synedra ulna (Nitzsch.) Ehr., Surirella ovata Br?b., Fragilaria brevistriata Grun., F. intermedia Grun., Diatoma vulgare Bory, Achnanthes lanceolata (Br?b.) Grun., Aulacoseira granulata (Ehr.) Sim. Осенью тератологические изменения становятся более выраженными.
В биоиндикации водных экосистем важное место занимает санитарно-биологический анализ. По исследованиям, проведенным в 2003—2017 гг., в акватории водохранилища доминирующими являются бета- и альфамезосапробные воды. Это отражает состояние законченного окисления, которое способствует переработке органических загрязнений до образования минерального субстрата. Зона полисапробных вод прослеживается повсеместно, но повышенное распространение подобных вод отмечается в пределах Нижнего участка у плотины с максимальными значениями в Масловском затоне. В условиях полисапробных вод, при недостатке кислорода и больших концентрациях растворенной углекислоты, происходит неполное разложение органического вещества, что сопровождается образованием в донных осадках сернистого железа и сероводорода.
Усредненные значения индекса сапробности Пантле-Букка в модификации В. Сладечека в водохранилище, по данным биоиндикационных исследований 1988 и 2003 гг., изменялись от 1,64 (Верхний участок, верховья) до 1,76 (Нижний участок, плотина) [4]. В соответствии с показателями индекса сапробности, воды относятся к классу III "Умеренно загрязненные". По способности к самоочищению экосистема водохранилища в целом долгие годы являлась стабильной при степени кризисности на уровне обратимых изменений.
В акватории водохранилища существует локальный участок высокого загрязнения в месте сброса Левобережных очистных сооружений, где наблюдаются в?ды, которые согласно индексу сапробности, равному более 4,01, обозначаются как изосапробные, класс VI "Очень грязные". В них полностью отсутствуют живые организмы. На некотором отдалении, но в зоне влияния сбрасываемых стоков, прослеживаются воды V-го класса качества, определяемые как "Грязные" (индекс сапробности 3,51—4,00). И далее – воды IV-го класса качества – "Загрязненные" (индекс сапробности 2,51—3,50). В условиях подобных чрезвычайно высоких загрязнений, возникающих вследствие особых экологических ситуаций, проявляются признаки, свидетельствующие о напряженной, близкой к катастрофической стадии кризисности локальных участков экосистемы [4].
При исследовании фитопланктона, проведенном в 2013—2017 гг., особое внимание уделялось биоиндикационным наблюдениям на левоборежье Нижнего участка водохранилища. Экстремальные летние температуры воздуха 2010—2012 гг. обострили экологическую ситуацию в экосистеме р. Тавровка – Масловский затон и создали предпосылки для массового развития цианобактерий, обусловили "цветение" вод. Температурный режим хорошо прогреваемого мелководного водоема оказался чрезвычайно благоприятным для распространения представителей цианобактерий загрязненных местообитаний. Это Microcystis aeruginosa f. flos-aqua (Wittr.) Elenk. et f. pseudofilamentosa (Grow.) Elenk. Впервые в регионе наблюдаются Microcystis aeruginosa f. sphaerodictyoides Elenk., Microcystis aeruginosa f. scripta (Richt.) Elenk. Наряду с этими таксонами появляется и широко распространяется вид Ostillatoria coerulescens Gicklh., для которого благоприятно обитание в разлагающемся иле, особенно в условиях сероводородного загрязнения. Выделяемые им продукты метаболизма при разложении окрашивают воды в красновато-пурпурный цвет.
В конце августа-начале сентября 2013 г. в Масловском затоне наблюдалось катастрофическое развитие цианобактерий. Это обусловлено влиянием целого ряда факторов. В р. Тавровка, впадающую в Масловский затон, с неконтролируемыми объемами хозяйственно-бытовых и канализационных стоков с территорий поселков Заречный и Масловка поступают значительные объемы органических и неорганических загрязняющих веществ. В дополнение к ним общественностью этих населенных пунктов фиксировались промышленные стоки из не установленных официально и не санкционированных источников техногенного загрязнения.
В сентябре-октябре 2013 г. названные представители цианобактерий образовали мощные (десятки сантиметров толщиной) скоплениядерновины, покрывающие илистый субстрат. Они имели сильный запах канализационной органики, сероводорода. Сложились условия катастрофического уровня экологической опасности. Водная среда Масловского затона была отнесена к IV классу "Загрязненная" и V классу "Грязная".
В 2013 г. в приустьевой части р. Тавровка и в Масловском затоне выявлен очаг массового развития бактерий вида Microcystis ichthyoblabe K?tz., который не наблюдался ранее. В мае-июне 2014 г. этот вид на Нижнем участке зафиксирован в фитопланктоне уже повсеместно, с оценками обилия "в массе" – "очень часто". Также он в массовом количестве, наряду с Microcystis aeruginosa K?tz. emend. Elenk. и его формами, наблюдается в русле р. Воронеж ниже плотины водохранилища в виде плавающих на поверхности воды колоний и образует мощные скопления-дерновины, выстилающие дно водоема на мелководьях.
В Масловском затоне в пробах фитопланктона, отобранных в середине мая-июне 2014 г., с оценкой обилия "в массе" развиты представители цианобактерий рода Microcystis (Microcystis aeruginosa и его формы, Microcystis ichthyo blabe K?tz., имевшие массовое развитие осенью 2013 г.). Наряду с ними с оценками обилия "часто" – "очень часто" – "в массе" встречаются Anabaena constricta (Staf.) Geitl., A. variabilis K?tz., Aphanothece castagne (Br?b.) Rabenh., Lyngbya aestuarii (Mert.) Liebm., L. truncicola Ghose, Merismopedia trolleri Bachm., Ostillatoria irrigua (K?tz.) Gom., O. planctonica Wolocz., O. putrida Schmidle, O. princeps Vauch., Phormidium foveolarum (Mont.) Gom., Rhabdoderma lineare Schmidle et Laut. emend. Hollerb. и др. Среди диатомовых водорослей повсеместно доми нируют Cyclotella krammeri Hа°kansson, C. meneghiniana K?tz., Fragilaria capucina Desm., Tabellaria flocculosa (Roth.) K?tz., Synedra ulna (Nitzsch.) Ehr. – "в массе", "очень часто", "нередко".
Для 2014—2017 гг. по составу водорослей-индикаторов охарактеризован класс качества вод. Согласно показателю индекса сапробности в пределах значений 1,51—2,50 водная среда Масловского затона относится к классу III – "Умеренно загрязненные" воды. Это подтверждает, что по степени кризисности водная экосистема продолжает находиться на стадии обратимых изменений.
Во многих современных публикациях говорится, что цианобактерии токсичны. В составе таксонов, представляющих сообщества цианобактерий, выделяются те, которые в процессе метаболизма или после отмирания в конце сезона вегетации выделяют цианотоксины, обладающие высокой токсичностью для животных и человека. Известно, что они могут вызывать у людей острые отравления с неврологическими симптомами, приводить к некрозам внутренних органов, например печени, и другим нарушениям [5, 6].
Среди цианобактерий, которые получили массовое развитие в акватории Воронежского водохранилища, вызывая "цветение" вод, распространены виды, выделяющие цианотоксины. Это Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Breb., Anabaena constricta Geitl., Anabaena variabilis K?tz., Coelosphaerium k?tzingianum N?g., Lyngbya aestuarii (Mert.) Liebm., Microcystis aeruginosa K?tz. emend. Elenk., Microcystis aeruginosa f. flos-aqua (Wittr.) Elenk. и M. ichthyoblabe K?tz., Merismopedia tenuissima Lemm., Ostillatoria lautenbornii Schmidle, Ostillatoria princeps Vaucher, Ostillatoria putrida Ag., Ostllatoria subtilissima K?tz., Phormidium tenue (Menegh.) Gom. Их распространение свидетельствует о загрязнении экосистемы и о токсичных свойствах водной среды. Причем для Воронежского водохранилища, судя по "цветению" вод, характерно хроническое отравление цианотоксинами в течение многих лет, начиная с 1980-х гг.
Матырское водохранилище располагается в долине левого притока р. Воронеж – р. Матыра – и практически полностью совпадает с ее руслом. Оно создано в 1976 г. с целью промышленного водоснабжения Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК), а также Липецкого промышленного узла в целом, орошения прилегающих к водохранилищу сельскохозяйственных земель. Однако НЛМК непосредственно из него воду не забирает, его водозаборные сооружения расположены на р. Воронеж. Режим работы водохранилища устанавливается в зависимости от расхода воды в р. Воронеж, т.е. предусматривает подпитку реки его водами до необходимого расхода [7]. Для исследуемой территории наибольшее водохозяйственное значение имеют девонский водоносный горизонт и неоген-четвертичный водоносный комплекс. Они гидравлически связаны с водохранилищем, экологическое состояние вод которого влияет на качество подземных вод [8].
К основным факторам, определяющим химический состав вод водохранилища, относятся воды р. Матыра и ряда ее притоков, климат, а также промышленная и хозяйственно-бытовая нагрузка на водосборную территорию. Антропогенное воздействие на водоем обусловлено деятельностью НЛМК, птицефабрики и предприятий пищевой промышленности г. Грязи, а также Липецкой ТЭЦ-2. Дополнительное негативное влияние оказывают несанкционированные сбросы вредных веществ от частных предприятий и хозяйств. К началу 2000-х гг. в Матырском водохранилище сложилась крайне неблагополучная экологическая ситуация, свидетельством чего, в частности, было "цветение" вод цианобактериями.
Первоначально работы по реабилитации водохранилища были связаны с дноуглубительными мероприятиями, с очисткой акватории от высшей водной растительности.
В 2009—2011 гг. для реабилитации водохранилищ в гидробиологическом отношении применялся метод альгобиотехнологии, направленный на коррекцию состава фитопланктона. Данный метод заключается во вселении в водоем неаборигенного штамма Chlorella vulgaris ИФР №С-111 – зеленой микроводоросли рода хлорелла [9]. Как показали исследования, проведенные в Институте клеточного и внутриклеточного симбиоза Оренбургского научного центра Уральского отделения Российской академии наук, хлорелла борется с цианобактериями за счет прямой конкуренции. Доказано, что альголизация, то есть распространение в водоемах микроводоросли хлорелла в весенний период предотвращает последующее развитие цианобактерий [10].
В условиях альголизации вод в 2009—2011 гг. в общем составе сообществ фитопланктона Матырского водохранилища доминируют диатомовые водоросли, которые отличает видовое разнообразие и высокие оценки обилия. Среди них развиты виды Aulacoseira granulatа (Ehr.) Sim., A. italica (Ehr.) Sim. и A. italica var. tenuissima (Grun.) Sim., Diatoma vulgare Bory. В приплотинной части акватории в 2010 г. численность диатомовых водорослей составила 10,9 млн кл./л, биомасса – 3,29 мг/л, в 2011 г. – 1,58 млн кл./л, биомасса – 0,14 мг/л.
В конце каждого вегетационного сезона в приплотинной части водохранилища среди цианобактерий наблюдались Microcystis aeruginosa K?tz. emend. Elenk., Microcystis aeruginosa f. flos-aquae (Lemm.) Elenk., а также Anabaena contorta Bachm, Anabaena verrucosa B.-Peters. и Pseudoholopedia convoluta (Br?b.) Elenk. Соответственно численность цианобактерий в этот период в среднем составила 0,04 млн кл./л при биомассе 0,01—0,02 мг/л. Контрольные наблюдения уже в условиях отсутствия альголизации проводились в 2012—2016 гг. В первый после прекращения альголизации 2012 г. для фитопланктона характерно, что число родов и видов вновь приближается к показателям 2009—2010 гг. (начало альголизации). Общая численность фитопланктона составила 2,62 млн кл./л, биомасса – 2,82 мг/л.
Выявлено, что во время проведения биологической реабилитации Матырского водохранилища методом коррекции альгоценоза произошло снижение содержания железа, марганца, фосфатов, нитритов, ХПК и БПК5 по сравнению с периодом до 2009 г. Однако после 2012 г. по ряду поллютантов был отмечен резкий рост их содержания [8].
Гидробиологические исследования Матырского водохранилища в 2014—2016 гг. показали, что в составе фитопланктона продолжают доминировать диатомовые водоросли. С оценками обилия "нередко" наблюдаются Aulacoseira italica (Ehr.) Sim., Aulacoseira italica var. tenuissima (Grun.) Sim., Fragilaria capucina Desm. и Fragilaria crotonensis Kitt. Вид Melosira varians Ag. встречен с оценкой обилия "очень часто". C зарослями высшей водной растительности связано развитие видов обрастателей Meridion circulare Ag. ("очень часто"), Fragilaria brevistriata Grun. ("часто"), Fragilaria сonstruens (Ehr.) Grun. et var. venter (Ehr.) Grun. ("нередко").
Среди цианобактерий оценок обилия "в массе" и "очень часто" достигают виды Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Br?b. и Anabaena spiroides Kleb., виды Microcystis pulverea (Wood.) Forti emend. Elenk. имеют оценки обилия "часто" и "нередко". Особое внимание привлекает повсеместное распространение полисапробного вида Ostillatoria lauterbornii Schmidle, имеющего оценку обилия "часто", а также Microcystis aeruginosa K?tz. emend. Elenk. – "нередко". Эти виды, характерные для загрязненных местообитаний, в процессе метаболизма выделяют цианотоксины [5, 9].
Общая численность фитопланктона Матырского водохранилища в августе-сентябре месяце 2014—2016 гг. составляла 0,98 млн кл./л, при этом средняя биомасса достигла 4,46 мг/л.
Вычисленный для Матырского водохранилища индекс сапробности в 2010 г. был равен 1,79. В 2011 году он понизился до 1,61. Для сравнения, в 2012 и 2014—2016 гг. данный индекс составил 1,77 и 1,95. Эти значения близки, они находятся в одной градации качества вод и показывают, что по санитарно-биологическому показателю воды относятся к классу III – "Умеренно загрязненные". В целом экосистема водохранилища по степени кризисности находится в стадии обратимых изменений.
Годовой цикл биологической реабилитации методом коррекции альгоценоза состоит из трех альголизаций – подледной, послепаводковой и летней. Технологический цикл работ, за который водный объект практически не подвержен "цветению", составляет четыре года. В последующие четыре года альголизация водоема проводится один раз в год и только в феврале-марте для наращивания биомассы планктонной хлореллы.
Подобная схема биологической реабилитации водоемов предотвращает "цветение" цианобактериями на длительный период времени, возможно, несколько десятилетий. При анализе результатов альголизации вод Матырского водохранилища особое внимание уделялось структурным изменениям в составе фитопланктона по годам. В 2011 г. произошло общее уменьшение таксономического разнообразия в составе сообществ фитопланктона по сравнению с 2010 г., при этом попрежнему доминировали диатомовые водоросли. Из состава сообществ практически исчезли цианобактерии, резко уменьшилось распространение других типов микроводорослей, причем как на родовом, так и видовом уровнях [7, 8]. Несмотря на кратковременный и неполный цикл альголизации водоема, в качестве ее последствия следует считать отсутствие интенсивного "цветения" вод Матырского водохранилища даже при аномально высоких летних температурах воздуха в 2010—2012 гг. Свидетельством тому является класс качества водной среды и состояние кризисности водной экосистемы на уровне обратимых изменений. В водоеме сохраняются условия стабильности и относительного экологического благополучия. Альголизация 2009—2011 гг. предотвратила массовое вселение и распространение видов цианобактерий загрязненных местообитаний, как это произошло в Воронежском водохранилище [4].
Описываемая в работе биологическая реабилитация методом коррекции альгоценоза прошла многократную апробацию на водных объектах Российской Федерации. По такой схеме проводится биологическая реабилитация Пензенского водохранилища хозяйственно-питьевого назначения. Оно альголизируется с 1998 г. и не "цветет" цианобактериями уже почти 20 лет – с 2001 г. по настоящее время (август 2017 г.) [6].
Выводы
Многолетние исследования Воронежского водохранилища как искусственного объекта, отличающегося высоким уровнем техногенного загрязнения, позволяют сделать прогноз трансформации качества вод в условиях современных глобальных климатических изменений. Сложившаяся на Нижнем участке Воронежского водохранилища в 2013—2017 гг. неблагополучная экологическая обстановка спровоцирована экстремально высокими летними температурами воздуха 2010—2012 гг. Пример развития экосистемы Масловского затона, расположенного в приплотинной части водохранилища, показывает, что повторение подобных аномальных температурных условий представляет прямую экологическую угрозу для загрязненных водоемов. Это неблагоприятная экологическая ситуация, поскольку массовое развитие приобретают представители цианобактерий, которые являются признанными в мире источниками цианотоксинов.
Пример экосистемы Матырского водохранилища показывает, что метод альгобиотехнологии, основанный на вселении неаборигенного штамма зеленой микроводоросли рода хлорелла (альголизация), является достаточно действенным способом защиты водоема от "цветения" вод цианобактериями. Для поверхностных вод и, особенно, искусственных водных объектов, расположенных в регионах со значительной техногенной нагрузкой, характерно "цветение" вод цианобактериями, что тесно связано с их загрязнением. На примере экосистемы Матырского водохранилища по составу фитопланктона прослежено положительное влияние альголизации 2009—2011 г. на качество водной среды как фактор, сдержавший "цветение" вод в последующие за альголизацией годы.
Таким образом, современное состояние изученности эколого-биологического статуса Воронежского и Матырского водохранилищ на основе данных биоиндикации по сообществам фитопланктона и микрофитобентоса показывает достаточно высокую экологическую напряженность данных водных экосистем. Свидетельством тому является массовое развитие видов цианобактерий загрязненных местообитаний. Острота экологической проблемы подчеркивается гидравлической связью водохранилищ с подземными водами, которые используются для водоснабжения населения. Подобное экологически неблагополучное состояние загрязненных водоемов показывает опасность распространения "цветения" вод цианобактериями в условиях современных климатических изменений. Продолжительная, в течение уже почти 20 лет, апробация биологической реабилитации водных объектов на примере Пензенского водохранилища, доказывает ее положительный эффект. Метод альголизации вод может быть рекомендован для искусственных водных объектов.