«ПРОБЛЕМЫ ЗДОРОВЬЯ РЫБ В ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ЕВРОПЕЙСКО-СИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ ПАЛЕАРКТИКИ ...»

Федеральное государственное бюджетное учреждение наук

и

Институт водных проблем Севера Карельского научного центра

Российской Академии Наук

На правах рукописи

Лукина Юлия Николаевна

ПРОБЛЕМЫ ЗДОРОВЬЯ РЫБ В ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

ЕВРОПЕЙСКО-СИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ ПАЛЕАРКТИКИ

Специальности: 03.02.08 – экология 03.02.06 – ихтиология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Петрозаводск 2014 2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ВОД И

АНТРОПОГЕННАЯ НАГРУЗКА НА ПРЕСНОВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

1.1. Онежское озеро

1.2. Река Кара

1.3. Выгозерское водохранилище

1.4. Река Северная Двина

1.5. Норило-Пясинская озерно-речная система

1.6. Озеро Имандра

1.7. Бассейн реки Печоры

1.9. Река Орзега

1.10. Река Лососинка

1.11. Река Волга

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Анализ содержания полихлорбифенилов, полиароматических углеводородов и нефтепродуктов в донных отложениях и воде

2.4. Патолого-морфологические и гистологические исследования

ГЛАВА 3. ИХТИОФАУНА И РОЛЬ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ В ЕЕ

ФОРМИРОВАНИИ

ГЛАВА 4. ХЛОРОРГАНИЧЕСКИЕ ПЕСТИЦИДЫ, ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕ

БИФЕНИЛЫ И ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

В ТКАНЯХ РЫБ КАК БИОМАРКЕРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ

4.1. Концепция биологических маркеров

4.2. Накопление хлорорганических пестицидов, полихлорированных бифенилов и полициклических углеводородов в тканях рыб

4.2.1. Накопление хлорорганических пестицидов

4.2.2. Накопление полихлорированных бифенилов

4.2.3. Накопление полициклических ароматических углеводородов

ГЛАВА 5. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ РЫБ

КАК БИОМАРКЕРЫ ЭФФЕКТА

5.1. Показатели окислительного стресса в организме рыб

в условиях нефтяного загрязнения

5.2. Адаптивные изменения в спектре жирных кислот в тканях сига в условиях нефтяного загрязнения

5.3. Морфофункциональные изменения в организме рыб

5.3.1. Фоновые водные объекты

5.3.2. Загрязнение сточными водами ЦБК

5.3.3. Загрязнение тяжелыми металлами

5.3.4. Нефтяное загрязнение

1.3.5. Эвтрофирование

5.3.6. Мультифакторное загрязнение урбанизированных водотоков

5.4. Накопление ХОП, ПХБ и ПАУ в донных отложениях, воде и тканях рыб и морфофункциолнальные изменения

ГЛАВА 6. СТЕРЕОТИПНЫЕ И СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОТВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ

РЫБ, И ИХ РОЛЬ В СИСТЕМЕ БИОИНДИКАЦИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Проблема загрязнения окружающей среды давно вышла за рамки региональной и приобрела в XX столетии глобальный характер. Вполне обоснованно высказывание многих ученых о том, что увеличение населения Земли, стиль жизни и уровень экологического сознания людей, совместно с развитием промышленности и сельского хозяйства являются основными факторами деградации биосферы (Кондратьев, Донченко, 1999; Матишов и др. 2003; Дмитриев, Фрумин, 2004).

Сохранение биологического разнообразия – одна из ключевых задач современности, но устойчивое функционирование популяций и сообществ немыслимо без здоровых жизнеспособных особей, которые определяют качество других уровней биологической организации. Поступление в водные объекты стойких загрязняющих веществ (ХОП, ПХБ, ПАУ, ДДТ, и др.) и тяжелых металлов представляет в настоящее время главную угрозу водным экосистемам в силу их биоаккумуляции и биомагнификации на более высоких трофических уровнях, вызывая появление широкого спектра заболеваний практически у всех живых организмов (Binelli, Provini, 2003; Kucklick et al., 2002; Sarkar et al., 2006; Sole et al., 2001). Очевидно, что воздействие высоко токсичных и устойчивых поллютантов на водные экосистемы следует изучать через призму биологических ответов гидробионтов, в связи с чем проблеме заболеваний живых организмов в природных экосистемах уделяется пристальное внимание во всем мире (Adams, 2002; Achuba, Osakwe, 2003; Stephensen et al., 2003; Zang et al., 2004; Avci et al., 2005; Hagger et al., 2006; Sturve et al., 2006; Khan, Billiard, 2007; Simonato et al., 2008;

Pathan et al, 2010; Rascovic et al, 2010; Diniz et al, 2011).

В нашей стране подобные исследования начались в 70-е и активно развивались до конца 80-х годов (Межнин, 1973; Аршаница, 1974; Леви, 1974; Кокуричева, 1974;

Щербаков, Чемова, 1974; Брагинский и др., 1979; Кокуричева, 1979; Щербаков, 1979;

Метелев, 1977; Аршаница, Лесников, 1987). Впоследствии научное направление, связанное с оценкой здоровья гидробионтов, носило фрагментарный характер, и наибольшие достижения в этот период были достигнуты в области биохимической индикации состояния рыб (Сидоров, Немова, 2000; Сидоров и др., 2003; Немова, Высоцкая, 2004 и др.). На современном этапе, когда уровень загрязнения многих водных экосистем достиг «критических величин», что приводит к гибели рыбы (Гераскин, 2013), в России возобновились исследования, посвященные данной проблеме (Моисеенко, 1997; Лукин и др., 2000; Моисеенко и др. 2002; Селюков, 2007, 2012;

Гераскин, 2013).

В настоящее время безоговорочно признается важность "экосистемного" взгляда на мир, без осознания которого неизбежна гибель современной цивилизации (Lowenthal, 1968, Margalef, 1968, Odum, 1971 и др.). Общепринятый термин "экологическое нормирование" подразумевает совокупность задач, связанных с определением норм экосистем, их устойчивости, изучением их антропогенной трансформации и нахождением предельных величин нагрузок. Несмотря на достигнутый прогресс в познании последствий антропогенного влияния на гидробионтов (Steyermark et al., 1999;

Bernet et al., 2000; Mondon et al., 2001; Triebskorn et al., 2002; Vaschenko et. al., 2003;

Stentiford et al., 2003; Broeg et al., 2005; Silva, Martinez, 2007; Greenfield et al., 2008; Koca et al., 2008), работ, посвященных механизму повреждений на тканевом уровне и формированию реакций организма на загрязнение, неизмеримо меньше (Алтуфьев, Гераскин, 2003; Гераскин, Катунин, 1996; Гераскин и др., 1997, 2012; Карпюк и др., 2005). Вместе с тем, выяснение закономерностей и причинно-следственных связей в развитии патологий, вопросы механизма и дифференциации патологических процессов представляют несомненный интерес. Актуальность исследований, посвященных проблеме здоровья рыб, определяется не только ее диагностическими возможностями, но и прогнозированием последствий на различных уровнях организации живых систем.

Цель работы: установление закономерностей развития ответных реакций в организме рыб в водных объектах Палеарктики на техногенное воздействие, выявление стереотипности и специфичности реакций на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях с учетом их роли в комплексной системе биоиндикации.

Задачи исследования:

полихлорированных бифенилов и полициклических углеводородов в тканях рыб.

2. Оценить параметры окислительного стресса как ведущего механизма патогенеза на клеточном уровне.

3. Определить адаптивные перестройки на макромолекулярном уровне у рыб в условиях загрязнения.

4. Раскрыть механизм развития структурно-функциональных изменений в организме рыб в условиях разнотипного загрязнения, проанализировать причины и факторы, способствующие возникновению болезней.

5. Выявить стереотипность и специфичность ответных реакций рыб с учетом этиологического фактора, классифицировать и оценить их роль в комплексной системе биоиндикации водных экосистем.

Научная новизна. Впервые на обширной территории Палеарктики (водные объекты Кольского п-ова, Республики Карелии, Республики Коми, Архангельской области, Средней полосы России) проведен сравнительный анализ заболеваний рыб, обитающих в озерных и речных системах, испытывающих различную степень антропогенной нагрузки, в основе которого видовая принадлежность рыб, тип и продолжительность воздействия антропогенного фактора. Выявлена стереотипность и ограниченность спектра ответных реакций рыб, развивающихся независимо от этиологии и локализации. Показано, что морфофункциональные изменения в организме рыб являются следствием комплекса реакций, каскад которых запускается на молекулярно-клеточном уровне. Получены новые данные по развитию заболеваний у рыб под воздействием различного типа загрязнения, показано, что в их основе – молекулярные патологии, развивающиеся в условиях окислительного стресса.

Выявлены особенности распределения стойких органических загрязняющих веществ в донных отложениях, воде и тканях, доказано, что их накопление может рассматриваться в качестве фактора риска при появлении патологических и компенсаторноприспособительных процессов. Предложена классификация ответных реакций в организме рыб, обитающих в условиях загрязнения. Показано, что использование комплексного подхода, основанного на единстве организма и среды, повышает результативность ихтиопатологических исследований и возможности биологических маркеров для биоиндикации качества природных водоемов. Впервые представлен атлас патологий рыб различной видовой принадлежности в водных объектах Палеарктики, испытывающих техногенное воздействие различного типа.

Практическая значимость. Полученные результаты могут найти широкое применение при решении многих практических задач и быть использованы в диагностических и прогностических целях. В частности в практической ихтиологии при прогнозировании возможных уловов, в аквакультуре при оценке физиологического состояния рыб, а также в качестве биологических маркеров в комплексной системе биоиндикации состояния окружающей среды. Практическую реализацию полученных результатов осуществляли через научно-исследовательские работы, посвященные а) оценке воздействия и ущерба, нанесенных промышленными предприятиями водоемам Кольского п-ова, Республики Карелии, Республики Коми, Архангельской области, Средней России; б) оценке последствий разливов нефти на ихтиофауну через 15 лет после крупномасштабной аварии на нефтепроводе в Республике Коми; в) модификации метода расчета ущерба водным биологическим ресурсам при проведении буровзрывных работ.

Положения, выносимые на защиту:

Каскадный принцип ответных реакций организма - основа заболеваний рыб, развивающихся в условиях загрязнения. В качестве начального звена цепи патогенетических механизмов выступает внутриклеточный уровень, молекулярные изменения обуславливают реакции клеток и тканей, которые складываются в клиникоанатомическую картину заболевания.

полихлорированных бифенилов, хлорорганических пестицидов в донных отложениях, воде и тканях является фактором риска при появлении типовых и специфических ответных реакций в организме рыб.

Все патологические и компенсаторно-приспособительные ответные реакции в организме рыб протекают по стереотипной неспецифической схеме, не зависимой от характера патогенного воздействия и локализации, включаясь в качестве патогенетического звена в заболевания. Суть стереотипных реакций заключается не в идентификации патогенного фактора, а в способности адаптироваться к изменениям в функционирования.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на многочисленных международных, всесоюзных и российских совещаниях. Основные из них: Coregonid International Symposium on the Biology and Management of Coregonid Fishes (Rovaniemi, Finland, 2002); XXVI Международная конференция «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера» (Сыктывкар, 2003);

Международная научно-практическая конференция: Проблемы сохранения и использования биологических ресурсов (Минск, Белоруссия, 2004); Международная конференция «Экологические проблемы северных регионов и пути их решения»

(Апатиты, 2004); The 7 International Symposium on Cold Region Development. (Sapporo, Japan, 2004); Coregonid International Symposium on the Biology and Management of Coregonid Fishes (Olsztyn. Poland, 2005); Ist European Congress of Conservation Biology (Eger, Hungary, 2006); Seminar on the ConocoPhillips Arctic Environmental Program (Tromso, Norway, 2006); Международная конференция «Проблемы иммунологии, патологии, охраны здоровья рыб и других гидробионтов» (Борок, 2007); XII European Congress of Ichthyology (Cavtad, Croatia, 2007); III International Conference Arctic frontiers «Challenges for oil and gas development in the Arctic» (Tromso, Norway, 2008); Четвертая Международная конференция «Газ и нефть Арктического шельфа» (Мурманск, 2008);

Международная конференция «Эко-Печора» (Нарьян-Мар, 2008); Aquatic Animal Health.

III Bilateral Conference (Shewperdstown, West Virginia, USA, 2009); «Diseases of Fish and Shellfish» 14th EAFP International Conference (Prague, 2009); Water Quality International conference (Hangzhou, China, 2012); Международная российско-норвежская конференция «Исследования и освоение углеводородных ресурсов прибрежных регионов»

(Архангельск, 2013); IX Северный социально-экологический конгресс с международным «Биология, биотехника разведения и состояние запасов сиговых видов рыб» (Тюмень, 2013).

Личный вклад автора. Автором обоснована тема, определены цель и задачи, осуществлены полевые исследования и сбор материала, выполнены все патологоморфологические и гистологические исследования (изготовление гистологических препаратов, диагностика, микрофотосъемка), сформулированы защищаемые положения и выводы.

Публикации. Результаты исследований отражены более чем в 50 публикациях, в том числе в 5 коллективных монографиях, в 16 статьях отечественных и зарубежных журналов из списка ВАК, а также в научных статьях в сборниках, препринтах и тезисах докладов на международных и всероссийских конференциях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, содержит 40 таблиц, 43 рисунка, приложение ( микрофотографий). Список литературы включает 605 источников, в том числде отечественных и 327 зарубежных. Общий объем работы – 306 страниц.

Благодарности. Выражаю особую признательность за научные консультации и методологическую помощь, которую оказали член-корреспондент РАН, профессор Т.И.

Моисеенко, д.б.н., профессор Ю.С. Решетников, д.б.н. Высоцкая Р.У., д.б.н. Ильмаст Н.В. Благодарю всех сотрудников лаборатории гидробиологии Института водных проблем Севера КарНЦ РАН за внимание, поддержку и практическую помощь, а также всех друзей и коллег по работе, с надеждой на продолжение совместных исследований.

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ВОД И АНТРОПОГЕННАЯ

НАГРУЗКА НА ПРЕСНОВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

Палеарктическое подцарство охватывает умеренные и холодные части Евразии и Северной Африки, лежащие к северу от Палеогейского царства, а также ряд архипелагов и островов Атлантического и Тихого океанов (острова Зеленого Мыса, Канарские, Азорские, Исландию – в Атлантике, Командорские, Курильские и Японские – в Тихом океане). Природные условия Палеарктики достаточно разнообразны. Отметим четко проявляющуюся зональность в распределении климата и растительности. С севера на юг простираются зоны тундры, тайги, лиственных лесов, степей, субтропических лесных и жестколиственных формаций, пустынь и полупустынь. Фауну Палеарктического подцарства можно считать древней тропической фауной Евразии, значительно измененной в результате аридизации конца третичного периода и особенно четвертичного оледенения. Это определяет ее довольно ограниченный состав и наличие множества филогенетических молодых групп, обладающих сухо- и холодоустойчивостью. Наличие сравнительно небольшого количества реликтов указывает на бывшие фаунистические связи этого подцарства с районами Палеогеи.

Поскольку большая часть Палеарктики входит в состав России, изучение ее представляет практический интерес.

Статус огромной Европейско-Сибирской подобласти - одна из наиболее трудных проблем зоогеографии Палеарктики и Голарктики в целом. Однако искусственность Европейско-Сибирской подобласти, по нашему мнению, заключается не в том, что в ней объединены такие разнородные биомы, как тундра, тайга, широколиственные леса, степи и высокогорья. При фаунистическом районировании это неизбежно. Имеется много данных, показывающих, что примерно по бассейну Енисея от тундр до степей проходит один из важнейших фаунистических рубежей (Lattin, 1967). Это хорошо показано В.Д. Долговым (1967) на основании изучения ареалов бурозубок. В ряде зоогеографических схем к Европейско-Сибирской подобласти относится территория восточной части Палеарктики до Енисея, на восток от которого простирается Восточноазиатская, или Ангарская, подобласть. Выделение А.П. Семеновым-ТянШанским Европейско-Сибирской подобласти с крайне гетерогенным животным миром это дань зональному принципу в ущерб фауногенетическому. Фаунистическая общность этих территорий практически ограничивается наличием большого числа широко распространенных форм, расселившихся по всей лесной полосе. Между тем, зоогеографическое единство территории Средней и Западной Европы очень велико. В нашей работе основное внимание уделяется изучению состояния организма пресноводных рыб, обитающих на этой большой территории, и, здесь мы опираемся на разделение Палеарктики на зоогеографические области, предложенные Л.С. Бергом (1962):

Голарктическая область (в пределах Старого света) 1. Ледовитоморская провинция а) Европейский округ;

б) Сибирский округ;

в) Западносибирский участок.

Таким образом, исследованные нами водные объекты относятся к представленной выше территории Палеарктического подцарства.

Онежское озеро расположено в зоне Европейского Севера России и принадлежит трем субъектам Российской Федерации - Ленинградской, Вологодской областям и Республике Карелия. Площадь водосбора Онежского озера, включая его зеркало, составляет 66284 км2 (Швец, 1977). На территории Карелии находится большая часть акватории озера (86,1% зеркала с водосборной площадью 53,5 тыс. км2). Рельеф водосбора имеет значительную расчлененность. Водную сеть бассейна образуют рек общей длиной 22741 км и 9516 озер общей площадью 13441 км2 (Швец, 1977). Реки северной части бассейна характеризуются высокой озерностью (3-18%), порожистыми, неразработанными руслами с большими уклонами. Южные реки более старые, отличаются хорошо выработанными руслами, меньшей озерностью (1-3%) и большей заболоченностью. Главные притоки - Водла, Шуя и Суна обеспечивают в среднем 58% речного прихода водного баланса озера. Вытекает из озера р. Свирь, впадающая в Ладожское озеро. Среднемноголетняя величина стока 18,4 км3 с изменениями в зависимости от водности года от 28,3 до 12,6 км3. Морфометрия Онежского озера крайне сложная. Согласно определениям Ф.А. Черняевой (1973), общая длина береговой линии озера составляет 1810 км, на северную часть приходится (коэффициент извилистости 0,41), на южную - 580 км (0,12). Берега островов имеют длину 190 км, их общая площадь 250,7 км2. Количество островов размером более 1 га около 200. Больше всего островов расположено в губах Великая и Кондопожская.

Самые крупные острова: Большой Клименецкий (147,4 км2), Большой Леликовский (21,2 км2) и Суйсарь (16,8 км2).

Рельеф дна озера повторяет рельеф прилегающей суши: изобаты 10, 15 и следуют очертаниям берега, четко выделяются северная и южная части с границей по линии Петрозаводск - устье р. Водлы. Южная часть имеет сравнительно ровное дно с обширным плато на глубинах 50-60 м. Постепенно глубины уменьшаются к югу, а изобата 30-м отходит от берега. Исключением является Шокшинский участок с глубинами до 50 м. Северная часть озера характеризуется ультрасложным, контрастным сельговым рельефом с большими перепадами глубин, обилием островов, впадин, гряд, луд, заливов и губ. Большинство островов сложено коренными породами. В целом преобладают глубины от 20 до 60 м, на долю которых приходится 57% площади озера.

Основная часть объема (85,5%) приходится на участки с глубинами до 40 м, которые являются основными для рыбного хозяйства. Их общая площадь равна 6525,7 км2, что свидетельствует о большом рыбохозяйственном потенциале Онежского озера.

В физико-географическом отношении бассейн расположен в подзоне средней тайги. Главными природными ограничениями здесь являются недостаток тепла и избыток влаги. Вегетационный период длится 150-160 суток. Озеро в течение 6-6, месяцев (с декабря до середины мая) покрыто льдом. Весной (май-июнь) и осенью (октябрь) образуется термобар, отделяющий более прогретые весной и более охлаждённые осенью воды мелководной зоны от глубоководной части озера. Летом образуется вертикальная термическая стратификация. Эпилимнион имеет толщину 20 м (Онежское озеро…, 1999).

Литораль (с глубинами до 10 м) занимает 19% площади Онежского озера (табл.

1.1), в целом преобладают глубины от 20 до 60 м, доля которых составляет 57% площади. Наибольшая часть объёма (86%) водных масс заключена на участках с глубинами до 40 м, которые являются основными для рыбохозяйственной эксплуатации.

Их общая акватория 6,53 тыс. км2 (653 тыс. га), но из них 34 тыс. га и 30 притоков озера имеют календарно-заповедный режим для рыболовства в связи с их особым значением для воспроизводства рыб (участки высшей категории рыбохозяйственного пользования по ГОСТ 17.1.2.04-77).

Литоральная зона Онежского озера (Природные ресурсы…, 1984) Кижские шхеры Гидрохимическая характеристика. Онежское озеро является одним из наименее минерализованных озёр мира. Для него характерна низкая минерализация 39мг/л и невысокое содержание органического вещества, что присуще всем олиготрофным холодноводным озерам Севера. Средняя концентрация биогенных элементов составляет: общий фосфор – 4-5 мкг/л; нитраты (NO3) – 230-245 мкгN/л; соли аммония (NH4) – 1-22 мкгN/л; азот общий – 375-588 мкгN/л (табл. 1.2). Содержание железа в районе исследований - 64-70 мкг/л, концентрация растворенного кислорода близка к полному насыщению (Онежское озеро…, 1999). Вода в озере гидрокарбонатнокальциевая, с преобладанием Са2+ над Mg2+, значения рН - 7.34.

Основные гидрохимические показатели Онежского озера Элементы, содержание которых в природных водах менее 1 мг/л относятся к микроэлементам. Их условно можно подразделить на элементы природного происхождения, поступают в водоемы при химическом выветривании слагающих водосбор пород и элементы техногенного происхождения, выпадающие из атмосферы или поступающие в составе сточных вод. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии непосредственного влияния промышленного загрязнения на экосистему Онежского озера. Обращает внимание довольно высокая разница при определении концентрации цинка, хотя эти показатели и не превышают установленных ПДК рбхз.

Уровень таких микроэлементов как никель, медь также не превышает установленных ПДКрбхз (Грушко, 1979).

Таким образом, воды Онежского озера низкоминерализованы, малоокрашены за счет преобладания бесцветного водного гумуса, бедны биогенными элементами, особенно минеральными формами азота и фосфора, хорошо насыщены кислородом, что характерно для всех крупных олиготрофных водоемов, обладают высокой прозрачностью. По данным Г.П. Пирожковой (1990) воды большей части Онежского озера в малой степени подвержены влиянию природного речного, склонового стока с водосбора и действию антропогенных факторов, уникальны по своим питьевым качествам, характеризуется сходством и постоянством химического состава, малой амплитудой внутри и межгодовых колебаний обусловленных различной водностью года.

Антропогенная нагрузка. Обобщая многочисленные исследования и результаты мониторинга на акватории Онежского озера, можно выделить целый комплекс источников негативного воздействия на его экосистему:

сточные воды промышленных предприятий, объектов агропромышленного комплекса, жилищно-коммунального хозяйства и точечные источники, такие как дачные участки, базы отдыха, объекты аквакультуры и т.д.;

ливневой сток с урбанизированных территорий, сельхозугодий, шламовых отвалов, свалок (талые снеговые и дождевые воды);

мелиоративный сток от систем лесоосушения и сельхозугодий (коллекторнодренажные воды);

отходы водного транспорта;

атмосферные выпадения (твердые, газообразные, жидкие);

нефтегазовый комплекс (транспортировка нефти, хранилища нефтепродуктов);

изменения гидрологического и теплового режимов водных объектов от деятельности ГЭС, ГАЭС, ТЭЦ, ГРЭС;

дноуглубление, строительство причалов, работа портов;

разработка больших карьеров при добыче полезных ископаемых;

вырубка лесов и транспортировка древесины;

добыча рыбы и других водных ресурсов;

интенсивный водозабор.

В этом списке приведен далеко не полный перечень источников негативного воздействия на экосистему Онежского озера, однако, с нашей точки зрения, именно указанные являются основными. В качестве существенного негативного фактора выступают ливневой и речной стоки, дренирующие урбанизированные территории.

Например, в Петрозаводскую губу дополнительно к 40-60 млн. м сточных вод, прошедших КОС, ежегодно поступает порядка 133 млн. м вод рек Лососинка, Неглинка и ручьев, 10 млн. м ливневого стока и 3,08 км вод р. Шуи, которые характеризуются как загрязненные III и IV класса по шкале «Госкомгидромета». В общей сложности из всех источников, включая воздушные, в губу поступает до 110 тыс. т веществ техногенного происхождения, загрязнение от которых распространяется на районы Большое и Центральное Онего (Горбачев, 1996). В илах этих районов обнаружено значительное увеличение содержания органических веществ, биогенных элементов (фосфора) и металлов (Васильева, Белкина, 1996). Кроме р. Шуи весомый вклад в загрязнение и эвтрофирование озера вносят реки Водла (около 30%), Суна (около 10%), Андома (8%), Вытегра. Общий среднегодовой химический сток с бассейна составляет около 390 тыс. т органических веществ, 100 – взвешенных, 900 – минеральных и 55 – биогенных. С антропогенным стоком вносится около 10% взвешенных и 16% органических веществ, 18-20% общего азота и фосфора. Атмосферные осадки привносят 5% минеральных и 0,2% органических веществ, при этом доля поступления минерального азота с осадками составляет 21% от их общего поступления в водоём (Онежское озеро…, 1999).

Только 12 из 57 населённых пунктов, расположенных на побережье Онежского озера, имеют канализационные системы, из которых 9 оборудованы очистительными сооружениями, но через них проходит 95% объёма всех сточных вод. Основную долю (97%) всех стоков дают промышленные узлы Петрозаводск и Кондопога. Неочищенные стоки Петрозаводска, Кондопоги и Медвежьегорска составляют 5,8 млн. м3/год (Онежское озеро…, 1999; Биоресурсы…, 2008). По данным статической отчётности годовые поступления загрязняющих веществ в Онежское озеро от промузлов Карелии составляли более 60 тыс. т (табл. 1.3).

Таким образом, экосистема Онежского озера испытывает многофакторное антропогенного воздействия, однако до сих пор загрязнение носит локальный характер.

В целом водоем сохраняет природное качество вод и является олиготрофным.

Сброс загрязняющих веществ в Онежское озеро от учетных источников промузлов, т (материалы Минэкологии Республики Карелия, 1995) г. Медвежьегорск Кара – река на севере Евразии, берущая начало на северо-западных склонах Полярного Урала. Течёт преимущественно в северо-западном направлении вдоль хребта Пай-Хой. Это типично горная река с бурным течением. Площадь ее бассейна равна 16 180 км2, длина – 287 км, средняя и максимальная глубины в среднем течении составляют 1 м и 7 м, а в низовье – 0,2 м и 5,8 м соответственно. Исток реки находится на высоте 362 м над уровнем моря, а средний уклон реки - 1,3 %.

Долина р. Кары и ее притоков, имеет ярко выраженные следы ледниковой обработки: верховья разработаны гораздо слабее, чем нижние части, что можно объяснить более длительным пребыванием верхних участков долин под покровом древнего оледенения (Кеммерих, 1961). В местах пересечения моренных гряд и трудно поддающихся эрозии твердых коренных пород в русле реки образуются пороги и небольшие водопады.

Характерной особенностью бассейна р. Кары является наличие большого количества озер, главным образом ледникового и термокарстового происхождения.

Современное оледенение наиболее ярко выражено в бассейне Большой Кары на хребте Оче-Нырд. Площадь оледенения бассейна составляет около 4 км2, а число ледников равно десяти. Наиболее крупный из них – ледник Л.Д. Долгушина, имеет площадь 0, км2 при длине 1350 м (Кеммерих, 1961).

К основным правым притокам относят реки Лымбатяха, Лядгейяха, Нярмаяха, Нерусовейяха, формирующие сток с наиболее возвышенной части бассейна и отличающиеся высокой удельной водоносностью, бурным стремительным течением.

Река Нармаяха – самый крупный правый приток, собирает воды с западного склона Полярного Урала и впадает в р. Кару двумя протоками. Ниже устья Нерусовейяхи русло Кары сужается, и река течет быстрым и узким потоком. На 9 км ниже слияния расположен самый крупный водопад Буредан (Кеммерих, 1966). К крупным левым притокам следует отнести реки Малую Кару, Силоваяху и Сибирчатаяху (в устье).

Последние два значительных притока стекают с хребта Пан-Хой.

Кара образуется при слиянии Большой и Малой Кары к западу от массива Борзова. Большая Кара, являющаяся главной составляющей, берет начало из небольшого озера в 15 км к западу от горы Хуута-Саурей. В верховье Большая Кара течет на запад в широкой, разработанной ледником долине. После слияния с Малой Карой, вытекающей из-под Карского ледника, река поворачивает на север, сохраняя это направление в основном до устья. В среднем и нижнем течении характер долины реки постоянно меняется: местами она течет в глубоком каньонообразном ущелье с отвесными скалистыми берегами, иногда долина реки расширяется, берега становятся пологими.

Река впадает в залив Карская губа Байдарацкой губы Карского моря. Это самая крупная и многоводная река, впадающая в Байдарскую губу. Устьевой участок реки, Карская Губа, представляет собой морской залив шириной до 10 км и длиной до 20 км.

На правом берегу Карской губы расположен посёлок Усть-Кара; к западу находится Карский метеоритный кратер диаметром 65 км.

Основным источником питания реки являются талые снеговые и дождевые воды.

Роль подземных вод сравнительно невелика, в результате чего на многих малых реках бассейна зимой сток прекращается. Характерной особенностью режима р. Кары, как и всех рек ее бассейна, является бурное весеннее половодье и летние дождевые паводки, что объясняется наличием в бассейне вечной мерзлоты, в результате чего талые и дождевые воды быстро стекают в русла рек (Кеммерих, 1961). Замерзает река в октябре, вскрывается в июне. В верховьях реки на мелководных перекатах и порогах, где в сильные морозы русло промерзает до дна, вода, не имея прохода, пробивается через трещины на поверхность льда и замерзает на ней, образуя многослойные наледи.

Гидрохимическая характеристика. По принципу доминирующих компонентов воды р. Кары относятся к гидрокарбонатному классу с преобладанием в катионном составе Ca2+. Минерализация вод относительно мала и на протяжении реки не превышает 200 мг/л. Малая минерализация, а вместе с тем и небольшая жесткость речных вод определяются наличием в районе хорошо промытых почв, бедных растворимыми солями. В тоже время таяние снегов в горах Приполярного Урала в течение летнеосеннего сезона вызывает быстрый подъем воды в реке. В результате в реку попадает огромное количество взвешенных веществ. Эти мелкодисперсные взвеси меняют цвет воды до молочно-белого, снижая прозрачность воды до 0,3-0,5 м. После прекращения осадков прозрачность реки восстанавливается реки в течение 1-2 дней.

Антропогенная нагрузка. Данные о техногенной нагрузке на р. Кару в процессе исследования не выявлены. Река сохраняет черты природного водоема. Однако известно, что в нижнем течении р. Кары, в ее приустьевом участке, возможно судоходство. Используется в рекреационных целях, в летний период появляются туристы и рыбаки. Кроме того, в период весеннего половодья, в летнее-осенний сезон во время сильных проливных дождей в водоток поступают мелкодисперсные частицы с территории водосбора, которые могут оказывать определенное негативное влияние на гидробионтов.

Выгозероское водохранилище – один из крупнейших водоемов Карелии.

Современный гидрологический режим водоема установился в 1957 г. после строительства Беломорско-Балтийского канала и каскада Выгских ГЭС. Озеро претерпело ряд существенных трансформаций после преобразования в водохранилище:

изменилась морфология, удельный водосбор, увеличилась аккумулирующая способность, уменьшился водообмен (Литинская, Кабранова, 1978).

водохранилища) – 18 000 км2, площадь водного зеркала – 1160 км2 (Состояние водных объектов…, 2007). Выгозеро – неглубокий водоем, средняя и максимальная глубины составляют соответственно 6,2 и 28 м, средняя и максимальная ширина – 12,8 и 28,5 км.

По водно-балансовой классификации водоем относится к стоково-приточному типу:

приток составляет 87%; осадки – 13% (Харкевич, 1969). В бассейне Выгозерского водохранилища насчитывается 837 рек. В водохранилище впадают более 25 притоков, основными из которых являются реки Верхний Выг, Сегежа и Вомжа. Вытекает река Нижний Выг. Сток из водохранилища, в основном, осуществляется через Майгубский канал – в Ондское водохранилище, частично – через оз. Воицкое (Состояние водных объектов…, 2007).

Замерзает водоем в конце октября – начале ноября, вскрывается – в середине мая.

В зимний и летний периоды температурный режим характеризуется прямой стратификацией, весной и осенью температура на всех горизонтах примерно одинакова (Состояние водных объектов…, 2007). Основными факторами формирования температурного режима водоема являются климатические, в то время как роль котловины проявляется в значительно меньшей степени (Фрейдлинг, 1978). Одним из основных факторов, определяющих формирование гидрологического режима в летний период, является ветровой режим, создающий дрейфовые течения. В водоеме круглогодично наблюдаются течения с преобладающим северо-западным направлением.

Рельеф территории Выгозера преимущественно равнинный, слабо расчлененный.

Общей чертой почвенного покрова является его заторфованность. Береговая линия водоема очень извилиста, берега большей частью каменисто-песчаные и каменистые.

Возвышенные берега характерны, главным образом, для северного части водохранилища, низкие берега – для южных районов. Побережье покрыто лесом, местами заболочено (Лившиц, Поляков, 1969). Котловина озера вытянута с северозапада на юго-восток и расчленена на отдельные части и большие заливы. Склоны котловины пологие – преимущественно заболоченные. Рельеф дна сложный – сильно пересеченный. Много подвижных кряжей и впадин, но имеются и ровные участки.

Подводные склоны в южных районах пологие, в северных – крутые. Наиболее часто встречающимися грунтами являются мелкоалевритовые илы бурого, коричневого или темно-зеленого цвета. Прибрежную зону выстилают преимущественно галечнопесчаные грунты (Поляков, 1978). Анализ химического состава донных отложений (Васильева, 1978) указывает, что органика осадков состоит из стойкого органического вещества гумусового происхождения.

Гидрохимическая характеристика. Впервые характеристика химического состава вод Выгозерского водохранилища приведена в работе Н.С. Харкевич (1978).

Воды водохранилища отличаются относительно высоким содержанием органических веществ гуминовой природы почвенно-болотного происхождения, при этом они относительно бедны биогенными элементами, особенно минеральными формами азота и фосфора. Минерализация вод на большей части водоема колеблется от 19,1 до 40 мг/л, наиболее низкие величины данного показателя наблюдаются в южной части водохранилища, высокие – в северной (Харкевич, 1978). Средняя величина суммы ионов максимальна в Мозог-губе около 300 мг/л (Состояние водных объектов…, 2007).

По соотношению главных ионов воды Выгозера относятся, преимущественно, к гидрокарбонатно-кальциевым, и лишь в южных участках водохранилища вода может быть отнесена к сульфатному классу. По величине pH воды Выгозерского водохранилища можно охарактеризовать как слабокислые – нейтральные, pH изменяется от 6,0 до 7,1. В водоеме наблюдаются сравнительно небольшие колебания этого показателя, как на различных участках, так и в различные сезоны (Харкевич, 1978).

Обогащенность вод Выгозерского водохранилища природными органическими веществами, а также поступление стоков целлюлозно-бумажного производства с большим количеством органических продуктов, обуславливают почти постоянную недонасыщенность водных масс кислородом и накопление в воде углекислого газа (Харкевич, 1978). В целом, кислородные условия в южной, центральной и северной частях водоема на всех горизонтах в период открытой воды удовлетворительны. Зимой придонные слои воды обеднены кислородом (Состояние водных объектов…, 2007).

Распределение растворенного углекислого газа противоположно распределению растворенного кислорода. Вертикальное распределение кислорода и углекислого газа зимой обусловлено накоплением у дна загрязненных сточных вод, а летом – окислительно-восстановительными процессами, протекающими в донных отложениях и сопровождающимися расходованием кислорода и выделением углекислого газа.

Вследствие высокого содержания гумусовых веществ, воды Выгозера являются сравнительно высокоцветными: средняя цветность воды колеблется в пределах 60- град. (Харкевич, 1978). В пространственном отношении цветность воды постепенно снижается в направлении от южной части к северной. Для вод Выгозерского водохранилища характерны повышенные перманганатная и бихроматная окисляемости, причем самые высокие величины наблюдаются в южной части водоема. К северной части эти показатели постепенно снижаются, однако в западной части северного Выгозера значения окисляемости снова возрастают (Харкевич, 1978).

Для водоема также присуще относительно высокое содержание железа в воде (0,25-0,86 мгFe/л), что связано с заболоченностью его водосбора, затоплением болотных участков и наличием в воде значительного количества гумусовых веществ.

Преобладающей формой азота в водах всех участков водохранилища является азот органический. На различных участках водоема и в различные сезоны года его концентрации могут колебаться в достаточно широких пределах от 0,20 до 1,12 мг/л (Харкевич, 1978). Концентрации азота аммонийного в среднем в 2-3 раза ниже, чем органического. Количество нитритного и нитратного азота в водах водохранилища минимально (Харкевич, 1978). Основной формой фосфора в водах Выгозерского водохранилища является органический фосфор. Наиболее низкие его концентрации характерны для южной и центральной частей водоема, максимальные величины отмечены в очаге загрязнения загрязнения - Мозог-губе. Минеральный фосфор представлен в воде озера в крайне малых количествах, его концентрации колеблются в пределах 0,001-0,003 мг/л во все периоды года (Харкевич, 1978).

Антропогенная нагрузка. Оз. Выгозеро в естественном состоянии существовало до 1931 г. Впоследствии в результате хозяйственной деятельности человека оно дважды претерпевало изменения: в 1932 г. в связи со строительством Беломорско-Балтийского водного пути (соединившего Белое море с Онежским озером); в 1954 году в связи с началом энергетического использования водных ресурсов р. Нижний Выг. Таким образом, современный гидрологический режим водоема установился в 1957 г.

В настоящее время водоем используется для водоснабжения г. Сегежи и п.

Надвоицы, приема промышленных и коммунально-бытовых сточных вод, судоходства (ББК), гидроэнергетики (регулирования Выгского каскада ГЭС) и децентрализованно для нужд местного населения. На берегах водоема сосредоточено 2 крупных производства и до недавнего времени Сегежско-Надвоицкий промузел был одним из крупнейших в Карелии.

Надвоицкий алюминиевый завод находится в пос. Надвоицы. Хозбытовые и промышленные сточных воды данного поселка не попадают в водохранилище (поступают в р. Нижний Выг), однако в Надвоицах имеют места два других фактора антропогенного воздействия: загрязнение почв (в результате вывоза отходов электроплавильных печей) и воздуха, как следствие эмиссии веществ при электролизе алюминия. Конечным звеном этой цепи воздействия является загрязнение поверхностных и подземных вод фторидами: повышенные концентрации фторидов наблюдаются даже в озерах, водосборы которых никак не связаны с Надвоицами (Современное состояние…, 1998).

Сегежский целлюлозно-бумажный комбинат (ЦБК), на котором применяется сульфатный способ варки целлюлозы, был построен в г. Сегеже в 1936-1938 гг. До 1976 г.

(когда был осуществлен пуск в эксплуатацию биологических очистных сооружений – БОС) экосистема Выгозерского водохранилища подвергалась загрязнению сточными водами ЦБК, которые проходили лишь механическую очистку и несли в себе как органические (легкоминерализуемое органическое вещество), так и токсические (метилмеркаптаны, диметилсульфид, диметилдисульфид, сероводород) компоненты.

Результатом начала функционирования на Сегежском ЦБК станции биологической очистки сточных вод стало снижение в их составе легкоминерализуемых и ядовитых серосодержащих веществ. При этом токсическое действие сточных вод ЦБК снизилось, но сохранилось, а в водоем стали поступать большие количества биогенных элементов со станции биологической очистки (БОС). С этого времени началось антропогенное эвтрофирование водоема. Необходимо отметить, что после введения БОС на Сегежском ЦБК, сброс очищенных сточных вод производится в залив Мозог-губа, небольшой объем неочищенных сточных вод продолжает сбрасываться в Лайкоручей. По последним данным вода в Мозог-губе приближается по своему составу к сточным водам (Состояние водных объектов…, 2007).

В целом, многолетний сброс сточных вод Сегежского ЦБК привел к формированию в Северном Выгозере специфического состава вод и донных отложений (Лозовик и др., 1989). Береговой выпуск сточных вод, имеющий место на данном предприятии, характеризуется тем, что охлаждаясь до температуры максимальной плотности, сточные воды опускаются на дно, распространяются по понижениям дна котловины и постепенно заполняют придонные слои, частично разбавляясь (Лозовик, 2003). При аккумуляции в придонном слое, концентрации загрязняющих веществ (лигнина, фенолов, смоляных кислот, нефтепродуктов, синтетических поверхностноактивных веществ) становятся в 2-10 раз выше природного фона (Лозовик, Сабылина, 1992). Таким образом, основным последствием загрязнения вод в зимний период является очень низкое содержание кислорода и наличие токсических веществ в придонных слоях воды. В настоящее время в связи с сокращением производства на Сегежском ЦБК и, как следствие, уменьшением объема сточных вод экологическая ситуация на водоеме в период открытой воды удовлетворительная, но в зимний период остается по-прежнему неблагоприятной (Лозовик, 2003).

Известно, что в 2009 г. от Сегежского ЦБК в воды Выгозера поступило 38,2 млн. м сточных вод, в которых в частности содержалось 0,003 тыс.т нефтепродуктов; 0,34 тыс.т взвешенных веществ; 1,74 тыс.т сульфатного лигнина; 5,81 тыс.т сульфатов; 0,23 тыс.т хлоридов; 10,17 т фосфатов; 25,1 т азота аммонийного; 44,29 т нитратов; 1,56 т нитритов;

0,33 т фенолов; 4,38 т анионных поверхностно-активных веществ; 5,33 т органических сернистых соединений; 0,04 т сероводорода; 5,34 т метанола; 0,33 т скипидара (Государственный доклад…, 2010а). С внедрением на ЦБК новой технологии производства и очистки отходов изменился состав сточных вод, из которых полностью исчезли ядовитые серосодержащие соединения. Однако по ряду показателей (табл. 1.4) сточные воды с различных выпусков предприятия выходят за допустимые нормы (Государственный доклад…, 2008а).

Превышение ПДК для рыбохозяйственных водоемов в районе выпуска сточных вод Сегежского ЦБК (Государственный доклад…, 2009) По данным на 2009 г. (Государственный доклад…, 2010а) сточные воды Сегежского ЦБК со станции биологической очистки также превышали установленные нормативы по следующим показателям: железо (13,0 ПДК), фенолы (9,6ПДК), азот аммонийный (2,0 ПДК), нефтепродукты (1,8 ПДК), БПК (4,5 ПДК), фосфаты (4,7 ПДК), сульфаты (1,7 ПДК).

Следует отметить, что с расширением мощностей Сегежского ЦБК в 70-80х гг. XX века было связано усиление судоходства, лесосплава и рост городского населения, что также вызвало прогрессирующее загрязнение озера не только отходами ЦБП, но и нефтепродуктами, бытовыми стоками.

Северная Двина протекает в Вологодской и Архангельской областях России.

Длина – 744 км, длина водного пути р. Кубена – оз. Кубенское – р. Сухона – р. Северная Двина составляет 1 683 км. Площадь водосборного бассейна – 357 тыс. км. Малая Северная Двина образуется слиянием рек Сухона и Юг (у города Великий Устюг в Вологодской области), далее течёт на север в Архангельскую область. В окрестностях г.

Котлас Малая Северная Двина сливается с Вычегдой (следует отметить, что Вычегда при слиянии несёт больше воды, чем Малая Северная Двина), после чего поворачивает на северо-запад, а затем постепенно на север, сливаясь с Пинегой. Дельта р. Северной Двины (площадь дельты около 900 км2) начинается от Новодвинска, около городов Архангельск и Северодвинск впадает в Двинскую губу Белого моря. Ниже впадения Пинеги р. Северная Двина разбивается на протоки с многочисленными островами, ширина долины возрастает до 18 км. У г. Архангельска река ещё раз собирается в одно русло, а ниже города образует дельту площадью 900 км2, состоящую из нескольких рукавов. Средний расход воды составляет 3530 м/с. Среднегодовой расход воды - км3 воды, уступая лишь р. Печоре. Гидрографическая система р. Северной Двины насчитывает до 600 рек. Реки Архангельской области питаются главным образом талыми водами, снеговое питание - 50 %, остальная часть стока формируется за счет дождевых и грунтовых вод. Относятся к бассейну Северного Ледовитого океана.

Устьевые части крупнейших рек области, впадающих в моря, подвержены действию приливно-отливных движений, которые распространяются по Северной Двине на 110 км от моря.

Гидрохимическая характеристика. Воды р. С. Двина имеют активную реакцию вод близкую к природному состоянию (рН 7.3.-7.4), высокую цветность (80 градусов) (табл. 1.5). Показатели цветности, напрямую связаны с высоким содержанием железа (910 - 930 мкг/л) и довольно высоким содержанием марганца (77-78 мкг/л). Это свидетельствует о природном происхождении этих элементов и высокой степени заболоченности водосборного бассейна р. С. Двины. Содержание общего фосфора (92мкг/л) довольно высокое, что связано с попаданием в реку большого количества хозяйственно-бытовых сточных вод.

Высокие концентрации алюминия (850-870 мкг /л) требуют дополнительного изучения. Вероятные причины – высокое содержание алюминия в природной среде и привнесение со сточными водами промышленных предприятий. Привлекают внимание высокие концентрации меди, превышающие показатели ПДКрбхз. (0.001мг/л) в 2-3 раза.

Другие микро-и макроэлементы содержаться в водах реки в концентрациях, сопоставимых с условно-фоновыми районами.

Антропогенная нагрузка. Особенностью р. Северная Двина является то, что во многих пунктах не имеется зон санитарной охраны (ЗСО). В частности высокий процент источников, не отвечающих санитарным нормам, отмечался в Верхнетоемском р-не, г. Архангельске и г. Новодвинске.

Река Северная Двина, в частности её устьевая часть, испытывает значительную антропогенную нагрузку от многочисленных источников загрязнения, расположенных вдоль её притоков и непосредственно в устьевой части. Существующие реагентные системы водоподготовки не обеспечивают необходимой степени очистки воды от органических соединений и специфических примесей, содержащихся в сточных водах предприятий ЦБК, не учитывают гидрологических и гидрохимических условий поверхностных водоисточников Севера. Так, на протяжении 6–10 месяцев в году в регионе отмечаются низкие температуры, сезонные колебания щелочности, слабая минерализация, высокая цветность и окисляемость, низкое содержание фтора. В связи со значительным бактериальным загрязнением чрезвычайно высока эпидемическая опасность водоисточников.

При оценке качества водоисточников установлены отклонения от СанПиН 4630в основном по ХПК, БПК, содержанию железа, лигнинных веществ, микробиологическим показателям (табл. 1.6). Анализ качества воды выявил, что все 100% проб воды водозаборов г. Архангельска, пос. Зеленец, Соломбальского ЦБК, Силикатного завода и Маймаксанского лесного порта не отвечают санитарногигиеническим требованиям по ХПК. Среднее содержание органических веществ по ХПК в районе водозабора горводопровода г. Архангельска составило 28,6 мг/л (1, ПДК), при максимальном значении 49,4 мг/л (3,3 ПДК). По БПК20 наибольший процент нестандартных проб отмечался в пос. Зеленец, Маймаксанского ЛП – 80%, Цигломенского ЛДК – 78,6%, Соломбальского ЦБК – 77,8%.

Отклонения по нормативным показателям СанПиН 4630-88 в процентах от количества стандартных проб воды из поверхностных источников Точки отбора проб на Показатели по р. С. Двина СанПиН 4630- Для устьевой части Северной Двины характерна загрязненность воды лигнинными веществами, фенолами, формальдегидами и другими органическими веществами. Аналогичная ситуация с качеством воды водоисточника и на других водозаборах. Так, 100% нестандартных проб по ХПК имели место: в р. Северной Двине (г. Новодвинск), протоке Курополке (с. Холмогоры), Никольском рукаве р. Северной Двины (пос. Рикасиха).

По БПК20 75 % нестандартных проб выявлено в прот. Курополке (с. Холмогоры), с максимальным значением 7,9 мг/л; 60% – в Северной Двине (г. Новодвинск), с максимальным значением 7,4 мг/л. Для всех водотоков характерно присутствие железа выше нормы. Максимальные значения по содержанию железа зарегистрированы в р.

Северной Двине на водозаборах: пос. Маймаксанского ЛП – 4,6 мг/л; пос. Рикасиха – 3,05 мг/л, г. Новодвинска – 2,8 мг/л; в прот. Курополке на водозаборе с. Холмогоры – 2, мг/л.

Неблагоприятная ситуация складывается и по бактериологическим показателям:

пос. Зеленец – 58,3% нестандартных проб, при максимальном значении по индексу ЛКП – 2,4 ПДК; Соломбальский ЦБК – 41,9%, при максимальном значении – 15 ПДК;

горводопровод г. Архангельска – 15,9%, при максимальном значении – 4,6 ПДК; г.

Новодвинск – 11,6%, при максимальном значении – 7,3 ПДК. Благоприятная ситуация по бактериологическим показателям складывается на следующих водоёмах: оз.

Холмовское, р. Вычегда, р. Уртомаж, р. Солза.

Из представленных данных видно, что в области уже длительное время сохраняется неудовлетворительное положение с обеспечением качественной питьевой водой.

Санитарно-гигиеническое состояние поверхностных источников питьевого водоснабжения остается неудовлетворительным. Одной из причин является очень высокая загрязненность водных ресурсов, ухудшение их экологического состояния под влиянием хозяйственной деятельности. Основными источниками загрязнения водных объектов являются сточные воды городов и промышленных предприятий, объекты сельского хозяйства и поверхностный сток с территорий. Ежегодно фиксируется большое количество аварийных залповых сбросов неочищенных сточных вод в поверхностные водные объекты.

Промышленные сточные воды от предприятий лесной и деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, гидролизных и других заводов содержат соли тяжелых металлов, а также формальдегиды, фенолы, лигнинные вещества, метанол.

Особую опасность для водных ресурсов представляют сточные воды ЦБК.

1.5. Норило-Пясинская озерно-речная система В водосборном бассейне р. Пясина выделяется ее верхняя часть – озерно-речная система, включающая оз. Пясино, впадающие в него реки и называемая НорилоПясинской водной системой, располагающейся на Северо-Сибирской низменности.

Характерной особенностью водосборного бассейна реки является то, что примерно 20% стока, впадающего в Карское море, формируется на водосборе Норило-Пясинской водной системы. Впадает в Пясинский залив Карского моря, образуя при этом эстуарий длиной 170 км.

Гидрохимическая характеристика. По кислотно-щелочным условиям воды Норило-Пясинской системы относятся к классу нейтральных и слабощелочных.

Изменение кислородного режима водных объектов системы имеет четкую зависимость от степени антропогенной нагрузки. Содержание растворенного кислорода уменьшается от оз. Лама к оз. Пясино, при этом угрозу для экологического состояния водотока представляют минимальные значения кислорода на р. Щучьей (Румянцева, 2010).

Удовлетворительное содержание растворенного кислорода в воде способствует оптимальному развитию большинства живых организмов, населяющих исследуемые водоемы. По степени минерализации исследуемые поверхностные воды относятся к группе пресных. Наиболее часто встречаемые значения минерализации вод оз. Лама и р.

Норилка меньше 100 мг/дм, что позволяет их отнести к ультрапресным. Для рек Щучьей, Амбарной (13 км от устья) и оз. Пясино (10 км от устья р. Амбарной) выявлены максимальные значения – более 1400 мг/дм. Концентрации сульфатов в воде системы находятся на высоком уровне. По соотношению анионов воды носят переходный характер от гидрокарбонатных к сульфатным. Можно предположить два источника поступления сульфатов природный и антропогенный. С одной стороны, изучаемая территория приурочена к Талнахско-Норильской группе месторождений сульфидных медно-никелевых руд, что ведет к взаимодействию поверхностных и грунтовых вод с сульфидными рудами меди, никеля, цинка, других тяжелых металлов и их окисление формирует сульфатные воды. С другой стороны, высокое содержание тяжелых металлов не зависит от стока воды из Норило-Пясинской системы в р. Пясина, что свидетельствует о чрезмерной антропогенной нагрузке на озеро Пясино, как замыкающий и аккумулирующий водоем системы (Румянцева, 2012) Антропогенная нагрузка. Норильский промышленный район, связанный с богатейшими месторождениями никеля, меди, кобальта, платины, палладия и других особо ценных металлов, в начале и середине 90-х годов прошлого века по оценкам экспертов был признан наиболее загрязненным в Российской Федерации. В настоящее время Норильск, являясь лидером по количеству техногенных выбросов в атмосферу, входит в 10 самых загрязненных городов России.

Среди озер Норило-Пясинской водной системы (НПВС) наибольшему загрязнению подвержено крупное озеро Пясино, в которое направлены стоки рек и загрязняющих вод из Норильска и Талнаха. Озеро мелководное, особенно в южной части, прилегающей к территории Норильска и НГМК. С юга и юго-востока в него впадает несколько небольших рек: Щучья, Амбарная, Купец, Вологочан, Рыбная и более крупная река Норилка. В средней и северной частях озера глубины возрастают до 30– м. Здесь из озера вытекает река Пясина, впадающая в Карское море. Это обуславливает вероятность влияния растворенных стоков НГМК на океанские воды. Воды Пясины в устьевой части характеризуются как «умеренно загрязненные». Воды истока Пясины имеют экстремально высокий уровень загрязненности: медь – 88 ПДК, цинк – 78 ПДК, фенолы – 52ПДК (Гурский, 1998).

Другое крупное и более глубокое (200 м), межгорное озеро Лама расположено приблизительно в 100 км от Норильска и подвержено в основном лишь атмосферным загрязнениям. Исследования снеговых вод и аэрозолей показали возможность воздушного переноса тяжелых металлов до 30 км и превышение ПДК для большинства проб по меди и никелю. Установлено, что по сравнению с суммарной минерализацией озерных вод от 59 до 134 мг/л, минерализация впервые изученных здесь нами иловых вод повышена: от 192 до 1370 мг/л, причем максимальные величины приурочены к устью реки Щучьей и южной части озера. По составу главных ионов вода озера и иловые воды с невысокой минерализацией относятся к карбонатному (гидрокарбонатному кальциевому) типу. При повышенной минерализации иловые воды переходят в сульфатный тип. Фоновые концентрации металлов Cu, Ni, Pb cоставляют десятки, реже сотни (Zn) мкг/л. На загрязненных участках содержание растворенных Cu и Ni достигает 300–700 мкг/л, концентрация As – от 2,5 до 20 мкг/л. Содержание тяжелых металлов в иловой воде выше, чем в придонной. Наибольшие концентрации превышают уровни ПДК для рыбохозяйственных водоемов по Cu в 150, Ni – 20, Cr – 240, Zn – 510, Fe – 280, Mn – 520, Cd и Co – в 8 раз, Pb – в 3 раза. В донных осадках в широком диапазоне изменяются величины Eh – от -414 до +536 мВ и pH – от 6,55 до 9,22. В осадках южной, наиболее загрязненной части оз. Пясино, средние концентрации Cu составляют 142 мг/кг, Ni – 125 мг/кг. Содержания потенциально-подвижных форм Cu (солянокислые вытяжки) в среднем составляют 103 мг/кг и достигают 215 мг/кг, Ni – 55 мг/кг (средние), а максимальные концентрации – 213 мг/кг. Относительное содержание подвижных форм составляет для Cu – 50–70%, а для Ni – 25–30%.

Установлена приуроченность наибольших концентраций Cu, Ni, Cr, Co, Ag, Mn – основных металлов-загрязнителей к депрессиям донного рельефа, глинистым илам и верхним 20–30-см слоям осадков. По данным ихтиологов у 100% рыб оз. Пясино, включая истоки р. Пясины, выявлены уродства и аномалии внутренних органов (Савваитова и др. 1995).

Озеро Имандра расположено в центральной части Кольского п-ова и является самым крупным его водоемом: длина 109 км, средняя ширина 3.19 км, площадь с островами 880.4 км2, объем воды 10.86 км3. Общая площадь водосбора озера составляет 12300 км2. Гидрографическая сеть представлена 1379 водотоками с общей длиной км и 2495 озерами с общей площадью зеркала 1575.35 км2. Большинство водотоков (около 1300) – малые ручьи, имеющие протяженность менее 10 км (Ресурсы поверхностных вод..., 1970; Моисеенко и др., 2002). Вытекает из озера только р. Нива, впадающая в Кандалакшский залив Белого моря. Чрезвычайно сложная форма озера отвечает разнообразию рельефа побережья. Озеро состоит из трех в значительной мере обособленных плесов: Большого, Йокостровского и Бабинской Имандры, которые соединяются между собой узкими проливами – салмами.

Гидрохимическая характеристика. Климатические условия арктического бассейна обусловливают специфические особенности формирования качества вод. По химическому составу вода оз. Имандра относится к гидрокарбонатно-натриевому типу, по величине минерализации к ультрапресным водоемам (Баранов, 1962). В настоящее время гидрохимический режим водоема в значительной мере определяется техногенным фактором, тем не менее, содержание биогенных веществ в природных водах оз.

Имандра низкое, по степени биологической продуктивности вод оно имеет статус олиготрофного водоема (Моисеенко и др., 2002).

Антропогенная нагрузка. Оз. Имандра испытывает антропогенное загрязнение с 30-х годов. Северная его часть - Большая Имандра - в 1957-1973 гг. загрязнялась гематитовыми шламами, взвешенными веществами, фенолами, нефтепродуктами, которые сбрасывались со сточными водами Оленегорского ГОКа по ручью Вармйок.

Указанные вредные вещества постепенно накапливались в донных отложениях;

содержание железа в них доходило до 5-10%; начиная с 1973 г. на Оленегорском ГОКе было введено 100%-ное оборотное водоснабжение, позволившее прекратить сброс стоков. Однако периодически возникают ситуации, когда загрязняющие вещества продолжают поступать в озеро. В эту же часть оз. Имандра поступают сточные воды Оленегорского механического завода (общий объем более 100 м3/сут), содержащие в своем составе взвеси, фенолы, флотореагенты, медь, цинк и другие вещества.

С северо-запада в губу Монче с 1940 г. сбрасываются промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды комбината “Североникель”, в их составе никель, медь, кобальт и нефтепродукты, взвешенные вещества, токсичные флотореагенты.

Несмотря на ввод с 1976 г. ряда очистных сооружений и оборотных систем на отдельных блоках предприятия, сточные воды остаются загрязненными тяжелыми металлами и другими веществами. Дополнительно в губу Монче поступают хозяйственно-бытовые стоки г. Мончегорска, вследствие чего происходит загрязнение данного района органическими веществами и биогенными элементами.

С востока в оз. Имандра с 1930 г. АО “Апатит” сбрасывает сточные воды, в составе которых взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, фосфор, нефтепродукты, присутствуют остаточные концентрации токсичных органических веществ, применяемых в процессе флотации апатито-нефелиновых руд (талловые масла и др.). В 1980 г. на АО “Апатит” было введено 80%-ное оборотное водоснабжение, что привело к уменьшению на порядок объема сброса взвешенных веществ (с 50 до 5 тыс. т/год).

Однако в их составе увеличилось относительное содержание наиболее мелкой фракции взвесей (диаметром 0.2 мкм), представляющих наибольшую экологическую опасность для гидробионтов.

В губу Белую дополнительно поступают стоки АО “Апатитстройиндустрия”, Кировской ГРЭС, стоки автохозяйств, животноводческих ферм. Сюда же вносятся хозяйственно-бытовые стоки городов Кировск и Апатиты. Юго-восточная часть Йокостровской Имандры (район Хаб-губы) загрязняется сточными водами Африкандского рудоуправления, которые содержат повышенные концентрации никеля, сульфатов, флотореагентов. В губу Зашеечную поступают нефтепродукты и отходы от переработки древесины со стороны Зашейковского лесхоза. С 1973 г. на берегу оз.

Имандра функционирует Кольская АЭС на прямоточной системе охлаждения. Станция забирает воду из Йокостровской Имандры и сбрасывает ее в подогретом на 10-120С состоянии в Бабинскую Имандру (Крючков и др., 1985).

Территория водосбора оз. Имандра расположена в зоне распространения дымовых выбросов комбината “Североникель”. Тяжелые металлы и соединения серы с талыми и дождевыми водами в конечном итоге поступают в водоем. Количество тяжелых металлов, поступающих с территории водосбора в озеро, сопоставимо и даже превышает объем их поступления в составе сточных вод. На оз. Имандра развит водный транспорт, в основном маломерный флот. При его эксплуатации в водную среду поступают нефтепродукты и другие загрязняющие вещества. Таким образом, оз.

Имандра находится под влиянием комплекса различных антропогенных факторов, которые охватывают почти все виды возможных негативных воздействий на поверхностные воды. Самым мощным - является промышленное загрязнение, которое наиболее выражено в районах поступления сточных вод - губах Монче, Белая и Молочная (Моисеенко, Яковлев, 1990).

Печора – самая большая и полноводная река бассейна Северного Ледовитого океана в пределах европейской части России – берет начало на западном склоне Северного Урала, протекает по Печорской низменности и впадает в Печорскую губу Баренцева моря. Бассейн р. Печоры, насчитывающий 34.5 тыс. рек и ручьев, и более тыс. больших и малых озер (Рихтер, Чикишев, 1966), является одним из крупнейших на Северо-Западе России. Восточной границей бассейна реки являются Уральские горы, западной - Тиманский кряж, южная граница проходит по Печоро-Камскому и ПечороВычегодскому водоразделам.

Большая часть бассейна р. Печоры занята довольно однообразной равниной, пересекаемой многочисленными реками, протекающими в широких долинах с обширными поймами. Рельеф водосбора относительно плоский, водоразделы притоков в большинстве заболочены и покрыты лесом. До впадения р. Усы (наиболее крупного притока р. Печоры) леса занимают более 80% территории водосбора р. Печоры, болота – около 10%. По характеру растительного покрова территория бассейна разделяется на две зоны: таежную и тундровую.

Общая длина р. Печоры составляет 1809 км, площадь бассейна – 312 тыс. км2.

Истоки реки находятся в понижении вершин Северного Урала на высоте 676 м. Годовое количество осадков составляет 400-600 мм, причем на теплый период приходится 65-70%.

Устойчивый снежный покров держится в южных районах бассейна около полугода, а в Заполярье – с октября по май. Годовой ход речного стока характеризуется высоким весенним половодьем, низкой зимней и летней меженью, относительно небольшими по объему стока осенними дождевыми паводками.

Среди притоков р. Печоры немало многоводных рек. Из правых притоков, наиболее значительные – реки Уса, Щугор, Илыч, Подчерье – стекают с Уральских гор. Только реки Колва, Шапкина и Лая берут начало на холмах Большеземельского хребта. Что же касается левых притоков Печоры, то реки Северная Мылва, Ижма, Пижма Цильма и Сула несут свои воды с Тиманского кряжа, а реки Велью, Лемью, Кожва и Лыжа стекают с Лемьюнской возвышенности. Следует отметить, что бассейн р. Усы занимает одну треть всего бассейна р. Печоры. Справа в нее впадают несколько больших рек, сообщающихся с тундровыми озерами: Колва, Адзьва, Роговая и др. Слева р. Уса принимает реки Левму, Косью, Сыню.

Ширина Нижней Печоры изменяется от 970 до 2300 м, местами достигая 2400 м и более, средняя глубина – 3,0-3,5 м. Скорость течения в межень здесь составляет 0,4-0, м/с (Зверева, 1968). В водном питании наибольшая роль принадлежит поверхностному стоку с участием болотных вод и неглубоко залегающих грунтовых вод, при этом снеговое питание составляет до 65 %; годовая сумма осадков 400-500 мм; средний уровень половодья – 9,4 м, максимальный – 14,44 м (Зверева, 1968).

Дельта Печоры, изобилующая большим количеством протоков, имеет ширину около 50 км. Режим стока Нижней Печоры отличается большой сезонной изменчивостью.

Половодье начинается в конце апреля – начале мая, максимум – в середине мая в среднем течении и низовьях вплоть до первых чисел июня. Общая длительность половодья Нижней Печоры – 2-2,5 месяца. Летняя межень – с середины июля по август, часто прерывается дождевыми паводками. Замерзает в конце октября – в районе с. УстьЦильма в среднем 19 октября (между 3 октября и 6 ноября). Средняя продолжительность ледостава в этом районе – 188 дней (от 177 до 205). Вскрытие происходит с верховьев, в районе с. Усть-Цильма продолжается с 1 по 21 мая. Наибольшее прогревание воды в р.

Печоре наблюдается в июле или июне в зависимости от гидрометеорологических условий года (Зверева, 1968).

Гидрохимическая характеристика. Общая минерализация вод Нижней Печоры не превышает 150 мг/л (Лукин и др., 2000). Причем наиболее высокие значения по данному показателю отмечаются в р. Колва (44-ом км от устья), а самые низкие величины минерализации обнаружены в р. Уса (сумма ионов – 67,9 мг/л). Наименьшая минерализация речной воды отмечается в период весеннего половодья. В летнее время и зимнюю межень, минерализация воды изменяется в пределах 100-200 мг/л.

По соотношению главных ионов воды р. Печора на всем протяжении относятся к гидрокарбонатно-кальциевому типу. Хотя в отдельных случаях в составе катионов могут преобладать ионы Mg2+. Значения перманганатной окисляемости вод в период зимней межени изменяются мало и составляют 5-15 мгО/л, в этот же период отмечаются и наименьшие значения цветности (20-40 град.). Величины данных показателей возрастают в период прохождения пика весеннего половодья, когда цветность воды достигает 50- град., а окисляемость – 15-30 мгО/л. Высокая цветность вод наблюдается в притоках р. Печоры, для которых характерна высокая степень заболоченности водосборного бассейна. Так, цветность вод в р. Колва составляет 100-106 град (Лукин и др., 2000).

Содержание растворенного в воде железа изменяется в течение года в пределах 0,2-1, мгFe/л, достигая своих максимальных величин в период весеннего половодья. В некоторых притоках р. Печоры величина данного показателя достигает 3,0 мгFe/л (р. Цильма).

Антропогенная нагрузка. В бассейне р. Печоры развиты энергетика, нефтедобывающая, угледобывающая, газодобывающая, лесозаготовительная и деревообрабатывающая промышленность. Интенсивное развитие производства за последние три-четыре десятилетия (геологоразведочные работы, добыча угля, нефти и газа, хозяйственно-бытовая деятельность и т.д.) в бассейне реки привели к изменению экологической ситуации в этом регионе (Лукин и др., 2000; Жаковская и др., 2010).

Загрязнение р. Печоры и ее притоков началось уже в 60-е годы. Существовавший в 60е годы уровень загрязнения печорских вод многократно увеличился в результате нефтяных и газовых поисковых работ на притоках Лая, Шапкина, Колва и в дельтовой части р. Печоры. В этот период на указанных реках постоянно наблюдали нефтяную пленку, а нефть и нефтепродукты присутствовали почти во всех пробах воды и грунта.

В воде отмечалось повсеместное превышение предельно допустимых концентраций токсичных веществ – нефтепродуктов, фенолов, тяжелых металлов.

В 1990-е гг. через р. Печору и ее притоки была осуществлена прокладка множества нефтепроводов, что также усугубило ситуацию в бассейне реки. В наибольшей степени загрязнению нефтепродуктами были подвержены ручьи и реки, вблизи которых проходят магистральные нефтепроводы: реки Ижма, Ухта, Уса, Колва.

Наиболее крупная авария произошла в 1994 г на р. Хараяхе, в результате которой по системе р. Колва – р. Уса большое количество сырой нефти (около 100 тыс. тонн) поступило в р. Печору (Мульяк, Иванов, 2004). На сегодняшний день (Государственный доклад…, 2009б), содержание нефтепродуктов в р. Колва колеблется от 2,6 до 5,4 ПДК, при том, что превышение в содержании нефтепродуктов в воде притоков р. Колвы достигает 20 ПДК.

В целом реки бассейна длительное время испытывают многофакторное загрязнение от предприятий, расположенных на территории водосбора. Определенную роль в загрязнение вносят развитое судоходство, деревообработка. Как следствие, характернымы загрязняющими веществами являются соединения железа, меди и других тяжелых металлов, на ряде участков к ним добавляются органические вещества, фенолы, лигносульфонаты, хлорорганические пестициды, соединения цинка, а также аммонийного и нитритного азота (Лукин и др., 2000; Государственный доклад…, 2008б). Донные отложения рек бассейна р. Печоры были исследованы на содержание различных конгенеров ПХБ. Результаты количественного определения 21 ПХБ представлены в таблице 1.7.

Содержание полихлорированных бифенилов (ПХБ) в исследованных донных конгенера Примечание: * не зарегистрирован в количестве, превышающем предел обнаружения (0,001 мкг/кг) Из приведенных данных видно, что общее содержание полихлорбифенилов в исследованных осадках находится в пределах от 0,6 до 2,5 мкг/кг сухого веса.

Анализируя содержание ПХБ, обнаруженных в донных отложениях, следует отметить несколько особенностей: отсутствие существенных различий в качественном составе в соотношении конегенеров в донных пробах исследуемых участков; отсутствие во всех исследованных пробах конгенеров ПХБ#77, #79, #81, #126, #169, #189, которые за исключением конгенера 79, относятся к «диоксиноподобным»; смещение содержания низкохлорированных конгенеров (табл. 1.8) указывает на длительное нахождние ПХБ в окружающей среде, в процессе которого произошла трансформация, направленная на редуктивное дехлорирование высокохлорированных конгенеров. Обычно этот процесс в водных экосистемах происходит в донных отложениях в результате деятельности анаэробных микроорганизмов и протекает сравнительно медленно, поэтому требует длительного времени (Borlakoglu, Heagele, 1991).

Суммарное содержание гомологичных групп ПХБ с разной степенью хлорирования в Пробы воды и донных отложений рек бассейна р. Печоры были также исследованы на содержание 16 приоритетных ПАУ. Результаты проведенного анализа содержания ПАУ в донных отложениях и воде представлены в таблице 1.9. Суммарное содержание ПАУ, зарегистрированное в донных осадках, находится на уровне единиц – десятков мкг/кг, что соответствуют фоновому уровню антропогенной нагрузки.

Максимальные суммарные уровни содержания исследованных ПАУ в донных отложениях были характерны для акваторий р. Колва и Коровинской губы (13,80 и 12, мкг/кг сухого веса соответственно). Наибольший вклад в общее содержание ПАУ на исследуемых станциях вносили нафтален и фенантрен.

Содержание 16 приоритетных ПАУ, зарегистрированных в пробах донных отложений (мкг/кг сухого веса) и воды (нг/л) рек бассейна р. Печоры Наименование Аценафтилен Аценафтен Фенантрен Флуорантен Бенз(a)антрацен Бенз(b)флуорантен Бенз(k)флуорантен Бенз(a)пирен Дибенз(a,h)антрацен Бенз(g,h,i)перилен Индено(1,2,3-cd)пирен высококмолекулярных Примечание: в числителе содержание ПАУ в донных отложения, в знаменателе – в воде;

* – не зарегистрирован в количестве, превышающем предел обнаружения (0,01 мкг/кг для донных отложений и 0,1 нг/л для воды).

Для всех исследуемых участков на основе количественного анализа ПАУ, зарегистрированных в пробах воды и донных отложений, были вычислены соотношения 16 приоритетных ПАУ (табл. 1.10), позволяющие установить доминирующий источник поступления данных соединений в окружающую среду.

Соотношения 16 приоритетных ПАУ, зарегистрированных в донных отложениях и Отношение Фен/Ан Отношение Фл/П Примечание: в числителе концентрационные соотношения в донных отложения, в знаменателе – в воде.

На основе анализа базовых характеристик, указывающих на доминирующий источник поступления ПАУ в окружающую среду, было выявлено, что для большинства исследованных акваторий распределение ПАУ носит смешанный характер с некоторым смещением в сторону пиролитического, связанного с процессами горения. На двух станциях (Коровинская губа, р. Колва) выявлен преимущественно нефтяной источник поступления ПАУ.

Пробы воды и донных отложений рек бассейна р. Печоры были исследованы на содержание нефтепродуктов (табл. 1.11). Представленные данные свидетельствуют о достаточно высоких концентрациях нефтепродуктов в водах всех изучаемых акваторий.

Валовое содержание нефтепродуктов в воде превышало ПДКрбхз 0,05 мг/л в 1,4 раза для р. Колвы (верховье) и 8,4 раза для Коровинской Губы (низовье). Для донных отложений на сегодняшний день в России практически отсутствуют нормативы по содержанию различных токсикантов и, в частности, нефтепродуктов.

Валовое содержание нефтепродуктов в природной воде (мг/л) и донных отложениях нефтепродуктов концентрируется в донных отложениях районов, располагающихся в дельте р. Печоры. Так, максимальные уровни содержания нефтепродуктов были отмечены в Коровинской Губе. Эти данные можно дополнить показателями, приведенными в Государственном докладе о состоянии окружающей среды в респеблике Коми (2012а), где указано, что в пробах воды р. Печора (район д. Новикбож, где происходит смешивание вод р. Печора с поступающими водами рек Уса и Колва) определяется превышение допустимых нормативов не только по нефтепродуктам ( ПДК), но и по целому ряду показателей: по содержанию растворенного кислорода (1, ПДК), иона аммония (1,6 ПДК), общего железа (15,8 ПДК), меди (10 ПДК), марганца (2,7 ПДК), цинка (1,6 ПДК).

Озеро Холмовское находится в Приморском районе Архангельской области в км от г. Архангельска. Площадь озера составляет 5 км2, средняя ширина – 1,5 км, длина – 2,6 км. Наибольшая глубина достигает 13,5 м, средняя – 6,5 м, 6–8 метровые глубины подходят близко к берегу в юго-восточной части водоема. Объем водной массы - 32, млн. м3. Общая площадь водосбора - 26 км2. Значительных водотоков в озеро не впадает, за исключением небольшого ручья без названия на востоке, имеющего значимость только весной и в дождливые годы. Озеро питается подземными родниками, основное количество которых расположено в восточной части водоема. Сток водных масс в озере направлен с востока на запад. Водоем на западе соединяется узкой протокой с озером Лахта, в которое впадают реки Илес и Черная, а вытекает река Лесная, которая впадает в р. Северную Двину. В заливах грунт илистый с примесью органических частиц. В южной и западной части водоема преобладают глинистопесчаные грунты с примесью гальки.

Территория, прилегающая к озеру, имеет сложный рельеф. Берега озера в основном высокие, холмистые. Низкие берега наблюдаются в северо-западной и северовосточной частях озера. Торфяные болота непосредственно к озеру выхода не имеют.

Южная и северо-восточная часть берега покрыта сплошным лесом из ели, ивы, березы.

Жесткая водная растительность (хвощ, камыш и, в меньшей степени, осока) наблюдается в заливах, прилегающих к низинам. Из растительности на мелководье (0,5м) присутствуют рдест, элодея и водная гречиха.

Гидрохимическая характеристика. Согласно классификации П.А. Лозовика (1998) по величине минерализации воды озера относятся к мезополигумусным. Сумма ионов в различных участках водоема не превышает 131 мг/л. По принципу доминирующих компонентов воды относятся к гидрокарбонатным. В катионном составе превалирующее положение занимает Ca2+ (15 мг/л), содержание Mg2+ в два раза ниже (7,4 мг/л). Невелико содержание в воде ионов Na+ (28 мг/л) и K+ (2,7 мг/л). Насыщение воды растворенным кислородом высокое и составляет в поверхностном горизонте 11,05мг/л (100%); у дна, на глубине 6,5-9,0 м – 10,16-8,80 мг/л (82-95% от полного насыщения). Числовые показатели биологического потребления кислорода (БПК5) несколько превышали предельно допустимые нормативы (2,0 мг/л). Содержание биогенных веществ – нитратов, нитритов, фосфатов не превышало нормативных. В пределах допустимого отмечены концентрации общего железа, алюминия, цинка, нефтепродуктов, фенолов. Величины водородного показателя (рН) в зависимости от глубины колеблются от 8,2 до 8,5, при предельно допустимых концентрациях (ПДК) – 8,5 (по данным СевПИНРО, 2002). В период отбора проб содержание меди (0,0018 мг/л) в водах озера превышало допустимую концентрацию в 1,8 раза. Концентрация биогенных веществ: азот аммонийный, нитритный, нитратный, фосфор минеральный и общий находились в пределах нормы.

Антропогенная нагрузка. В настоящее время оз. Холмовское используется в качестве источника питьевого водоснабжения и для хозяйственно-бытовых нужд. Для этих целей из озера изымается 1,95 млн. м3 воды в год. Последствия антропогенной нагрузки выражаются в обмелении озера, зарастании макрофитами, ежегодном цветении сине-зеленых водорослей, что ведет к заиливанию дна и засорению подземных источников, питающих озеро и, как итог, к снижению водообмена.

Антропогенное воздействие на водоем, прежде всего, связано с хозяйственной деятельностью человека. На западном берегу озера расположена деревня Холм и дачные участки, опоясанные искусственно вырытой канавой, куда попадают все хозяйственные стоки. В районе деревни берег озера пологий и открытый, что дает возможность подъезда к водоему на автомашине. На северном берегу находятся бывшие бытовые помещения авиационной воинской части. Кроме того, в настоящее время, на гидрохимический режим водоема оказывает особое влияние форелевое хозяйство.

Садковый модуль, установленный в северной части озера, увеличивает приток биогенов в оз. Холмовское. В настоящее время изменился гидрологический режим озера, т.к.

водоем долгое время был зарегулирован плотиной, служившей для накопления воды.

Пробы донных отложений оз. Холмовского были исследованы на содержание различных конгенеров ПХБ. Результаты количественного определения 21 ПХБ представлены в таблице 1.12. Характерной чертой донных отложений водоема является присутствие «диоксиноподобных» конгенеров: ПХБ-77, -105, -114, -118, -123, -126, Проведенный анализ воды озера показал, что в настоящее время по содержанию тяжелых металлов (Cr, Fe, Mn, Cd, Hg, Cu, Zn, Pb, As, Ni) превышение ПДК отмечено только по железу (590 мкг/л) и марганцу (140 мкг/л).

В процессе исследования в пробах воды также были выявлены кофеин, цианотоксины, хлорорганические пестициды. Отмечено превышение ПДК по гексахлорбензолу, содержание которого в двух пробах составляло 2,5 и 3,0 мкг/л.

Выявленное присутствие в воде кофеина, концентрация которого варьировала от 20 до нг/л, является показателем поступления в озеро бытовых стоков. Проведенный анализ на присутствие цианотоксинов, показал, что в воде содержатся анатоксин-а(с), микроцистины LR, LF, LW и RR, анабенопептин (табл. 1.13).

Содержание полихлорированных бифенилов (ПХБ) в исследованных донных Примечание: * - не зарегистрирован в количестве, превышающем предел обнаружения (0,01 мкг/кг) Содержание токсинов цианобактерий в воде оз. Холмовского (нг/л)

LR LF RR LW

Примечание: в числителе – среднее значение, в знаменателе – диапазон концентраций Река Орзега берет начало из болот и впадает в Онежское озеро, общая протяженность реки составляет 15 км, а площадь водосбора – 46,1 км2. Средняя ширина водосбора составляет 4 км2, средняя высота – 157 м. Орзега представляет собой небольшую реку, местами быструю и порожистую, местами спокойную с заиленным дном и довольно значительным развитием высшей водной растительности.

Преобладающая ширина составляет 5-6 м, наибольшая 12 м; глубина – 0,2-0,4 м, реже 0,5-0,7 м. Средний годовой расход воды р. Орзега по годам колеблется в пределах от 0.015 до 1.70 м3/с (Ресурсы поверхностных вод…, 1972), средняя многолетняя величина за период 1990-1997 гг. в устье составляет 0,4 м3/с (Онежское озеро…, 1999). Водосбор реки сильно заболочен: заболоченность составляет 14%, озерность – менее 1%, величина падения – 10 м/км. Территория бассейна покрыта зрелым смешанным лесом, лесистость составляет 85% (Гидрографические характеристики…, 1971).

слабоминерализованным водам - сумма ионов не превышает 60 и 180 мг/л соответственно (табл. 1.14). По преобладающему аниону соответствуют гидрокарбонатному классу, а по преобладающему катиону - к магниевой группе.

Минерализация воды р. Орзега возрастает от верховья до устья в три раза, что может происходить как за счет привнесения солей более минерализованными притоками, так и за счет изменения слагающих пород водосбора. Значительно возрастает вниз по течению реки содержание в воде гидрокарбонатов, в два раза увеличивается содержание кальция, магния, натрия и калия. Изменяется pH воды - от слабо-кислой до нейтральной. Содержание органического вещества (перманганатная окисляемость 21,5 мгО/л) и цветность (138о) в верховьях р. Орзега выше, чем в устье, что, наряду со слабокислой реакцией среды (pH 6,31) указывает на более заболоченный водосбор в верхнем течении реки. Здесь же отмечается наиболее высокое содержание железа (1370 мкг/л), алюминия (450 мкг/л) и марганца (58 мкг/л). Подобная картина характерна для поверхностных вод с заболоченными водосборами. Содержание этих трех элементов в водах р. Орзега превышает ПДКрбхз. Fe - 100 мкг/л, Al - 40 мкг/л, Mn мкг/л (Перечень предельно-допустимых концентраций…, 1995).

Антропогенная нагрузка. В воде р. Орзега отмечено достаточно высокое содержание фосфора (91-98 мкг/л). Примерно половина его присутствует в воде во взвешенной форме, содержание растворенных фосфатов 27-30 мкг/л. Поскольку, по сложившемуся мнению, основным элементом, лимитирующим продуцирование водных фитоценозов, является фосфор, то присутствие в водоеме высокого содержания фосфора, особенно в виде фосфатов может говорить о происходящем процессе эвтрофирования водоема. Известно, что по берегам р. Орзеги расположены дачные кооперативы, поэтому можно предположить, что причиной эвтрофирования является интенсивная сельскохозяйственная деятельность, вследствие которой большое количество минеральных удобрений попадает с территории водосбора в реку. Среди проанализированных тяжелых металлов обращает внимание повышенное содержание меди в воде, которое превышает ПДКрбхз (1 мкг/л) (табл. 1.14). Концентрации таких элементов, как цинк, никель, кобальт, хром, кадмий не превышают ПДКрбхз. Таким образом, р. Орзега испытывают негативное антропогенное воздействие, следствием которого являются чрезвычайно высокие концентрации фосфора, нитратов, железа, алюминия, марганца и меди.

Река Лососинка – наиболее крупный приток юго-западного побережья Онежского озера – берет начало из оз. Лососинного, площадь которого составляет менее 10 км 2 и впадает в Петрозаводскую губу Онежского озера. Общая протяженность реки 25 км (в городской черте – около 7 км). Преобладающая ширина составляет 10-15 м, наибольшая - 70 м, глубина – 0,3-0,5 м, в редких случаях 1,0-1,5 м. Река имеет небольшой, заболоченный водосбор, площадь которого составляет 302 км2 (Гидрографические характеристики…, 1971).

Средний годовой расход воды р. Лососинки по годам колеблется в пределах 1,50м3/с (Государственный водный кадастр…, 1986), средняя многолетняя величина в устье - 3,9 м3/с, заболоченность реки - 10%, озерность - 5,7%, вода из заболоченных участков несет в реку взвешенные органические вещества (Онежское озеро…, 1999).

Русло реки сильно развито и ориентировано с юго-запада на северо-восток (Ресурсы поверхностных вод…, 1972). Уклон русла реки значителен 6,03%: среднее падение – 5 м на 1 км (Григорьев, 1961). На реке было построено 3 гидроэлектростанции (на сегодняшний день они ликвидированы), и естественный режим ее нарушен, особенно сильно в маловодные годы (Гидрохимия Онежского озера…, 1973). Русло зарастает медленно, засоренность умеренная. В черте г. Петрозаводска р. Лососинка образует ряд искусственных прудов. Рельеф среднехолмистый с относительными высотами 15-40 м. В нижнем течении реки отчетливо выражены древние террасы котловины. Склоны слаборассеченные, умеренно крутые и крутые, сложены суглинком с преобладающей высотой 8-15 м, наибольшей – 30 м. Берега реки покрыты молодым лесом, преимущественно ельниками, лесистость составляет 83%, изредка кустарниками, имеются заболоченные луговые участки (Гидрографические характеристики…, 1971).

Прибрежная водная растительность развита довольно слабо. Дно реки каменистое, местами с крупным песком, на порогах – валунное, а на плесовых участках – песчаное и глинистое. Донные отложения илистые и глинистые, на приустьевом участке представлены песком, глиной и серо-зеленым илом. Питание реки смешанное – снеговое, дождевое и подземное. В годовых изменениях можно выделить 4 четко выраженные фазы: весеннее половодье, летнюю межень, осенний паводок и зимнюю межень.

Гидрохимическая характеристика. По принципу доминирующих компонентов воды р. Лососинки относятся к гидрокарбонатному классу с преобладанием в катионном регулирование стока и трансформация химического состава в озерах водосбора существенно сказывается на содержании в водах реки органических веществ, а также на динамике их биогенных элементов. На современном этапе, река относится к мезополигумусным водотокам (Государственный доклад…, 2003). Воды р. Лососинки отличаются содержанием значительного количества органических и взвешенных веществ, а также общего азота и фосфора (Онежское озеро…, 1999). Общая минерализация воды в реке очень низкая, что характерно и для других рек и озер Карелии. Вода относительно бедна минеральными формами азота и фосфора, а также биогенными элементами. В водах р. Лососинки обычно присутствуют все три формы минеральных соединений азота. Воды реки также характеризуются достаточно высокой цветностью и окисляемостью (табл. 1.15.), однако в отличие от других рек югозападного побережья Онежского озера, зимнемеженные воды р. Лососинки окрашены слабо (59 град.), весной цветность воды повышается до 112-120 град. (Гидрохимия Онежского озера…, 1973).

Среднемноголетние показатели химического состава воды в устье р. Лососинки в 2002гг. (Государственный доклад…, 2012) Следует отметить, что содержание легкоокисляемой органики обычно достигает максимума весной и осенью (Государственный доклад…, 2003). Кислородный режим реки в целом удовлетворительный (Государственный доклад…, 2000). Концентрация водородных ионов в водах р. Лососинки невысока и в течение года характеризуется как нейтральная (Государственный доклад…, 2012б). В черте города величина рН немного поднимается под влиянием бытовых загрязнений.

Исследования С.Ф. Комулайнена и А.К. Морозова (2007) показали, что параметры соответствующих показателей устьевой зоны (табл. 1.16). В нижнем течении исследуемый водоток полностью соответствует по своему составу антропогенно измененным водам.

Химический состав воды р. Лососинки (Комулайнен, Морозов, 2007) Антропогенная нагрузка. Первые антропогенные изменения водотока относятся к началу XVIII века, когда в нижнем течении по обоим берегам реки был построен завод по выплавке металла, а затем, выше по течению чугунолитейный и пушечный заводы (территория современного Онежского тракторного завода).

В настоящее время антропогенная нагрузка прослеживается на всей акватории р.

Лососинки и особенно в нижнем течении, где наблюдается загрязнение поверхностноактивными веществами, тяжелыми металлами, нефтепродуктами и бытовыми стоками.

Многофакторное загрязнение на экосистему водотока связанно с промышленным и бытовым водопользованием, химическим и тепловым загрязнением, изменением водного режима (Коммулайнен, Морозов, 2007). Река в течении многих лет является приемником ливневого стока города (непосредственно в сток реки открываются выпуски ливневой канализации) и отдельных предприятий: корпорация российских лесопромышленников, антропогенная нагрузка привела к изменению качественных характеристик воды, и как следствие, к нарушению функционирования биологической составляющей водной экосистемы. Анализ данных, приведенных в Государственных докладах о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2000-2010 годы, позволяет говорить о комплексном хроническом загрязнении данного водотока при транзите через городскую зону, что обуславливает ухудшение качества вод (табл. 1.17).

Характеристика загрязнения и значения УКИЗВ р. Лососинка (Государственный доклад…, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008а, 2009а, 2010) 2005 2,27/ 2, 2006 2,15/ 2, 2008 2,18/ 2, 2009 2,10/ 2, Примечание: НП – нефтепродукты; «–» означает отсутствие данных; для некоторых лет информация приведена через «/» для первого и второго створа соответственно.

По данным А.В. Горохова и Л.П. Марченко (2004), проводивших многолетние наблюдения, в водах реки Лососинки отмечается стабильно высокое содержание железа, что обусловлено высокой гумификацией природных вод. Как правило, весной концентрации его наименьшие и изменяются от 166,6 до 312,1 мкг/л. В период летней межени и, особенно, осенью количество железа в водах реки увеличивается до 150,0мкг/л и 190,0-550,0 мкг/л соответственно. Свинец и медь в водах реки присутствовуют в незначительных количествах (0,6-7,5 и 1,5-6,5 мкг/л, соответственно).

Содержание марганца колеблется в очень широком диапазоне, как по времени, так и месту отбора проб (0,7-197,9 мкг/л). В верхнем участке реки концентрации марганца высоки только в отдельных пробах, тогда как в устьевой зоне, особенно в осенний период, они выше соответствующих показателей, полученных для верхнего течения в 2раз. Содержание цинка, наиболее лабильного из определяемых металлов, во все сезоны также значительно варьирует: от 0,8 до 154,6 мкг/л. Несмотря на сильный разброс показателей, прослеживается тенденция накопления цинка в водах устьевой части реки.

Таким образом, воды р. Лососинки при транзите через развитую техногенную зону подвергаются загрязнению тяжелыми металлами. Если высокие концентрации железа (до 5,5 ПДКрбхз) обусловлены генезисом естественных вод, то присутствие значительных количеств Mn (до 20 ПДКрбхз) и особенно токсичного Zn (до 15 ПДКрбхз), а также некоторое увеличение содержания Cu и Pb связано с антропогенным воздействием в результате локального переноса загрязняющих компонентов.

Содержание металлов в водах устьевой зоны реки во много раз превышало фоновый уровень (за фон принято содержание тяжелых металлов в центральном Онего).

Река Волга самая крупная и полноводная река Европы, исток которой находится на Валдайской возвышенности на высоте 256 м над уровнем моря. Основное питание Волги осуществляется снеговыми (60 % годового стока), грунтовыми (30 %) и дождевыми (10 %) водами. Естественный режим характеризуется весенним половодьем (апрель – июнь), малой водностью в период летней и зимней межени и осенними дождевыми паводками (октябрь). Годовые колебания уровня Волги до зарегулирования достигали у Твери 11 м, ниже Камского устья – 15-17 м и у Астрахани – 3 м. С постройкой водохранилищ сток Волги зарегулирован, колебания уровня резко уменьшились. В связи с подъемом уровня при создании водохранилищ вдоль низменных берегов в ряде городов образовались широкие и часто мелководные заболоченные лиманы и затоны, а также построены инженерные защитные сооружения в виде дамб и резервных насосов.

Гидрохимическая характеристика. Жесткость воды - в пределах от 2,67 до 3, мг-э/л. (Валиев, 2010). Содержание растворенного кислорода – 8,05-12,86 мг/л. Значения pH меняются от слабо щелочной в водохранилищной части до щелочной реакции ближе к устью (диапазон колебаний 7,75–8,26 в водохранилищах и 8,1–8,47 в естественном русле). Соответственно, по мере приближения к устью отмечается увеличение концентрации в воде щелочных и щелочно-земельных металлов: калия, натрия, кальция и магния.

Содержание основных биогенов - нитритов, нитратов, фосфатов - на различных участках исследования также подвержено значительным колебаниям. Содержание нитритов колеблется в пределах от 0 до 0,41 мг/л, нитратов – 0,02-2,95 мг/л, аммонийного азота – до 0,19 мг/л, фосфатов 0,035-0,309 мг/л. При оценке содержания этих соединений по всему району исследования выявлены следующие закономерности.