Анализ воды в реке обь

Водоемы загрязняются сточными водами промышленных и коммунальных предприятий, при заготовке, обработке и сплаве лесоматериалов, водами шахт, рудников, нефтепромыслов, выбросами водного, железнодорожного и автомобильного транспорта.

Широкое применение синтетических моющих средств в быту и промышленности приводит к увеличению их концентрации в сточных водах. При концентрации 1 мг/л погибают мелкие планктонные организмы, такие как водоросли, дафнии, коловратки. При концентрации 5 мг/л гибнет рыба. Синтетические моющие средства практически не удаляются очистными сооружениями, поэтому они довольно часто попадают в водоемы, а оттуда – в водопроводную воду.

Опасными загрязнителями водоемов являются соли тяжелых металлов – свинца, железа, меди, ртути. Ионы тяжелых металлов вначале поглощают водные растения. Далее по цепочкам питания они поступают к растительноядным животным, затем к хищным. Иногда концентрация этих металлов в теле рыб в десятки и сотни раз превышает исходную концентрацию их в водоеме.

Несколько сот обитателей пресных водоемов очень чувствительны к присутствию в воде органических веществ и поэтому служат индикаторами благополучия водных экосистем. Установлено, что некоторые водные беспозвоночные способны накапливать большое количество радиоактивных элементов и ядохимикатов, поэтому их используют в качестве индикаторов загрязнения природной среды.

Природная вода обладает способностью к самоочищению под влиянием естественных факторов: солнечного света, атмосферных газов, жизнедеятельности организмов – бактерий, грибов, зеленых растений, животных. В процессе естественного самоочищения при многократном разбавлении стоков чистой водой в реке через 24 часа остается около 50 процентов бактерий, а через 36 часов – только 0,5 процента.

При сильном загрязнении самоочищения воды не происходит из-за гибели организмов и нарушения естественных биологических процессов. Поэтому в зависимости от степени и характера загрязнения применяют специальные методы очистки сточных вод: механические, химические и биологические.

Сточные воды – это воды, образующиеся после использования в производственной и бытовой деятельности человека. К сточным водам относят дождевые, иначе ливневые, стоки с городских и промышленных территорий. Все они должны удаляться за пределы населенных пунктов после обработки. Очистки и обеззараживания на специальных очистных сооружениях. Ежегодно в водоемы Земли сбрасывается около 500 миллиардов кубометров воды, прошедшей очистку. Но чтобы она стала безопасной, для ее разбавления требуется в 10 раз больше чистой природной воды.

Бытовые сточные воды часто содержат большой процент моющих средств. При их сбросе без предварительной очистки на поверхности рек может образовываться обильная пена. В результате нарушаются кислородный режим и процессы самоочищения. Водоема. Наблюдаются случаи массовой гибели рыбы.

Стоки коксохимических заводов, обогатительных фабрик имеют высокие концентрации таких ядовитых веществ, как фенолы. В сточных водах животноводческих комплексов великое множество органических, минеральных и микроорганизмов. Эти стоки несут постоянную угрозу возникновения инфекционных заболеваний человека и животных.

Для того чтобы избежать загрязнений окружающей среды, ученые разработали специальные устройства для очистки сточных вод, их обезвреживания и выделения из них целого ряда нужных для человека соединений.

Стоки пивоваренного, льняного, крахмалопаточного производств используют для орошения сельскохозяйственных угодий в результате значительно увеличивается урожайность.

Промышленные стоки, содержащие радиоактивные и высокотоксичные вещества требуют специальной дорогостоящей обработки.

3. Поверхностные воды ХМАО

О проблемах загрязнения Обь-Иртышского бассейна велась речь много лет. Ведь Обь – река федерального значения, она протекает по территории нескольких регионов.

Среди факторов современного негативного воздействия на Обь-Иртышский бассейн можно выделить незаконный промысел рыбных ресурсов, браконьерство, использование запрещенных орудий лова.

Огромной проблемой является радиоактивное загрязнение Обь-Иртышского бассейна. Как сообщил профессор Уральского института экологии Александр Трапезников, на территории УрФО действует 8 ядерных реакторов, работает 6 центров переработки радиоактивных отходов. Угрозу экологической ситуации представляет атомная станция «Маяк» (Свердловская область). Ежегодно около 15 процентов радиоактивных элементов со станции попадают в реки нашего региона, в том числе Обь и Иртыш. И с каждым годом концентрация вредных веществ увеличивается.

Каково состояние поверхностных вод в городе Сургуте?

Основной вклад в загрязнение водной среды вносят Сургутский, Нижневартовский и Нефтеюганский районы. На их долю приходится порядка 90% общей массы загрязняющих веществ поступающих в водные объекты округа. Огромное влияние на состояние воды р. Обь и её притоков оказывают предприятия нефтедобычи, нефтепереработки, промышленности и оборонного комплекса, находящиеся выше по течению рек Обь, Иртыш и других в Среднем Приобье, а также судоходство. В последние годы объем грузоперевозок морским и речным транспортом заметно сократился, что в какой-то степени сказалось на улучшении качества воды и донных отложений водоемов Ямало-Ненецкого автономного округа. На нефтепроводах, кустовых площадках и других объектах нефтедобывающих предприятий ежегодно отмечаются аварийные разливы нефти. В среднем за год только водами р. Обь переносится около 120 тыс. т нефтепродуктов.

4. Особенности поверхности вод реки Обь

Обь является главной рекой нашего края с её многочисленными притоками. По водности она занимает третье место в России после Енисея и Лены. Обь так же, как и другие реки, течет среди рыхлых, легкоразмываемых пород, часто меняя русло и пойму. Питание реки Оби осуществляется в основном с заболоченных водосборов. Болотные воды характеризуются следующими особенностями – это высокая кислотность, малое количество растворенного кислорода и большое содержание органических веществ. Поэтому воды, формирующиеся на этих водозаборах, характеризуются низкой минерализацией и высокой окисляемостью вследствие высокого содержания органических веществ. На минерализацию воды оказывают влияние сезонные факторы.

В летний период минерализация воды низкая, она не превышает 200 мг/л, а в зимний период повышается до 500 мг/л. Жесткость поверхностных вод также подвержена сезонным колебаниям. В летний период жесткость воды минимальная и не превышает 2 мг-экв/л, в зимний период повышается. Особенно низкая минерализация воды наблюдается в период половодья. Это связано в основном со снеговым типом питания. У Оби на его долю приходится 53%, на дождевое питание – 27%, на грунтовое – 20%. повышение минерализации воды зимой происходит за счет того, что река в этот период переходит на питание подземными водами, которые более минерализованы. В зависимости от сезона года меняется и кислотность среды: весной вода слабощелочная, а зимой – слабокислая.

В речной воде содержится повышенное количество органического вещества, которое оказывает двоякое действие на обитающие там организмы. С одной стороны, органические вещества оказываются благоприятным фактором для развития планктона бентоса, которые, в свою очередь, являются прекрасной кормовой базой для рыб. С другой же стороны, они способствуют уменьшению содержания растворенного в воде кислорода, который расходуется, кроме процессов дыхания, на окисление органических веществ и закисных форм соединения железа. Огромное влияние на жизнедеятельность организмов в реках оказывает кислородный режим. Понижение растворенного в воде кислорода до 2 мг/л вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Чаще всего это происходит в зимний период, когда реки покрыты льдом и затрудняется растворение атмосферного кислорода в воде.

Перенасыщение воды кислородом в результате активного процесса фотосинтеза при недостаточном перемещении слоев воды также неблагоприятно сказывается на состоянии гидробионтов. Оптимальная концентрация растворенного кислорода, обеспечивающая нормальное развитие рыб, составляет около 5 мг/дм3. таким образом, содержание кислорода в воде в течение года изменяется, это связано не только с процессами химического свойства и биохимического окисления, но и с интенсивностью процесса газообмена с атмосферой, водообмена, жизнедеятельностью бионты.

Еще одной особенностью наших рек является их цветность, которая варьирует от бурой до коричневой окраски. Это связано главным образом с присутствием в воде гуминовых веществ и соединений трехвалентного железа, придающих цветность воде и ухудшающих вкусовые качества и отрицательно влияющих на развитие водных растительных и животных организмов.

Длительный период затопления пойм приводит к повышению мутности воды и увеличению содержания фенолов растительного происхождения, образующихся в результате разложения растительных остатков в воде. Мутность увеличивается за счет сноса продуктов выветривания с территорий, подвергающихся эрозийным процессам. На состав вод округа оказывает влияние и техногенное загрязнение, в основном – это нефтегазовый и лесопромышленный комплексы[4].

II. Опытно-экспериментальная работа по исследованию поверхностных вод реки Обь и реки Курья в районе п. Высокий Мыс

1. Органолептические свойства поверхностных вод реки Обь и реки Курья в районе п. Высокий Мыс

Для изучения органолептических свойств поверхностных вод и биотестирования воды мы сделали забор воды в реке Обь и реке Курья в районе поселка Высокий Мыс и отправили её в «Центр лабораторного анализа и мониторинга окружающей среды Министерства природных ресурсов России по Уральскому ФО» Сургутский отдел № РОСС RU. 0001. 5104999. На основании протокола КХА природных поверхностных вод №53 (отбор воды в р. Обь в районе поселка Высокого Мыса) и №54 (отбор воды в р. Курья в районе поселка Высокого Мыса) мы сделали сравнение.

Органолептические свойства поверхностных вод реки Обь и реки Курья в районе п. Высокий Мыс

Наименование ингредиента Единица измерения Результат анализа в реке Обь Результат анализа в реке Курья ПДК

источник

В период весеннего половодья минерализация воды в русле реки Барнаулки может составлять 200-400 мг/л, летом увеличивается до 600-700 мг/л. Жесткость воды в течение года изменяется от 2 до 6 мг-экв/л (вода мягкая и умеренно жесткая). Ионный состав воды характеризуется выраженным преобладанием гидрокарбонатов, кальция и натрия. По солевому составу Барнаульские озёра относятся к группе среднеминерализованных озёр хлоридно-сульфатно-карбонатного типов. Гидрохимическая характеристика озер и реки приводится в таблицах 1-2.

Ежегодно в январе-феврале наблюдается дефицит растворённого в воде кислорода, а в начале марта заморы охватывают всю акваторию водоёмов. Суточное потребление кислорода на окислительные процессы, по данным наблюдений Алтайской озерно-речной лаборатории за 1984-1985 гг., в озере Зеркальном составляет 0,22 мг/л, а в оз. Бахматовском — 0,18 мг/л.

Таблица 1. Гидрохимические характеристики р. Барнаулки в 1958 и 1999 гг.

Романов Р.Е. и Соловьева М.В. (2000) указывают для р. Барнаулки 254 вида фитопланктона. Преобладают зеленые (Chlorophyta) и диатомовые (Bacillariophyta) водоросли (210 видов), что является характерной чертой голарктических рек.

Экологический анализ выявил преобладание стенотермных теплолюбивых видов (68,7%), 22% видов являются эвритермными, 8% — стенотермными холодолюбивыми и 1,6% — виды, развивающиеся при умеренных температурах (+12-17єС). Основу фитопланктона реки составляют факультативные планктеры, т.е. виды, существование которых возможно как в планктоне, так и в бентосе и перифитоне. Большая часть водорослей, обитающих в реке, относится к космополитам (48%), тогда как роль бореальных видов снижена (22%). По количеству видов весной и осенью преобладают диатомовые водоросли, а летом — зеленые, из них хлорококковые (Chlorococcales) самые многочисленные. Анализ сезонной динамики биомассы фитопланктона показал, что ранней весной биомасса растет медленно, затем в конце весны начинается её интенсивный рост. В середине лета величина биомассы достигает своего максимума, а осенью наблюдается её резкое падение.

Таблица 2. Гидрохимическая характеристика Барнаульских озер (по Ивановой,1962)

Химические и физические свойства воды р. Б. Черемшанки характеризуются следующими показателями (табл. 3): увеличением общей минерализации воды вниз по течению реки; нейтральной реакцией воды (7,6-7,7) с некоторым сдвигом в щелочную сторону; увеличением вниз по течению показателей щелочности с 2,4 до 3,6 мг-экв/л и жесткости с 2,2 до 3,4 мг-экв/л. Вода реки гидрокарбонатного класса, кальциевой группы. Перманганатная окисляемость свидетельствует о слабой загрязненности водотока, который согласно ГОСТ 17.1.02.04-77 может быть отнесен к чистым, олигосапробным. Перед выходом на пойму р. Оби показатель окисляемости увеличивается до 15,6 мг/л, что свидетельствует о наличии источников загрязнения на участке нижнего течения реки, который следует отнести к слабозагрязненным, т.е. мезосапробным водотокам. Отмечено снижение прозрачности воды вниз по течению с 80 до 50 см по диску Секки (Веснина и др., 2002).

Таблица 3. Химический состав воды р. Б. Черемшанки (по Веснина и др., 2002)

По данным 1999-го года в фитопланктоне верхнего течения р. Б. Черемшанки (окрестности с. Инюшево) преобладали диатомовые водоросли. Зеленые, сине-зеленые и эвгленовые были немногочисленны и характеризовались незначительным видовым разнообразием. Осенью 1999 г. нижний участок Сорочье-Логовского водохранилища имел следы «цветения» воды, которое вызывалось, главным образом, сине-зелеными водорослями Anabaena scheremetieviae Elenk. etvarietas и Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs с незначительным участием Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Brиb. В 1995 г. «цветение» воды Сорочье-Логовского водохранилища не отмечалось. В нижнем течении реки заметно увеличивается доля в фитопланктоне зеленых и сине-зеленых водорослей.

Вода реки слабоминерализованная, гидрокарбонатного класса, кальциевой группы. Чумыш, наряду с некоторыми другими реками Алтайского края, отличается наибольшей для Западной Сибири мутностью воды (средняя мутность — 730,6 г/м 3 ). Средний расход взвешенных наносов — 97,9 кг/сек., сток взвешенных наносов за год составляет 3,1 млн. т. (Кеммерих и др., 1963).

По данным Е.Ю. Митрофановой (Митрофанова, 1998), в фитопланктоне бассейна нижнего течения р. Чумыша выявлено 107 видов водорослей из 8 отделов: Cyanophyta — 17 видов, Chrysophyta — 2, Bacillariophyta — 24, Xanthophyta — 1, Cryptophyta — 1, Dinophyta — 3, Euglenophyta — 5 и Chlorophyta — 54 вида. По числу видов в общем списке водорослей наибольшего разнообразия достигают зеленые водоросли, большинство из которых принадлежат к порядку Chlorococcales, истинным планктерам. Лидирующей группой в суммарной численности фитопланктона в сумме в р. Чумыше были зеленые водоросли, в биомассе — эвгленовые. Состав и количественные показатели обследованного фитопланктона реки и пойменного озера являются типичными для подобных водотоков и водоемов равнинной части бореальной области.

источник

Приводятся данные химического анализа воды р. Оби от г. Нижневартовска до п. Перегребное по солевому и биогенному составу, количеству органических веществ. Рассматриваются основные положения загрязненности воды нефтепродуктами, фенолами, СПАВ, тяжелыми металлами, кратко анализируется современное состояние донных отложений по содержанию нефтепродуктов и тяжелых металлов.

Согласно долгосрочной программе работ экологического фонда Ханты-Мансийского автономного округа, исследования по качеству воды и донных отложений на р. Оби проводились с 1995 по 1998 г. Химические анализы воды и грунтов осуществлялись в аккредитованной лаборатории СибрыбНИИпроек-та. Нефтепродукты определялись методом ИК-спектрометрии на анализаторе нефтепродуктов АН-2. Определение тяжелых металлов в воде выполнялось методом атомной абсорбции с прямой электротермической атомизацией проб с помощью спектрометра модели 180-50 фирмы «Хитачи»; содержание ртути в воде — методом атомной абсорбции в холодном паре с помощью анализатора ртути HG-1 фирмы «Хиранума». В донных отложениях определялись валовые формы тяжелых металлов.

Река Обь на исследуемом участке (1735 км от устья выше г. Нижневартовска и 830 км до п. Перегребное) протекает по болотистой таежной равнине. Болота обогащают поверхностные воды большим количеством органических соединений, на заболоченных водосборах формируются воды с малой минерализацией, высокой окисляемостью и цветностью [Ресурсы. 1967].

Газовый режим. Для водоемов Обь-Иртышского бассейна характерной особенностью являются ежегодные заморы в зимний период. Центром образования заморных вод является участок р. Оби от устья Васюгана до устья Иртыша. Замор, возникающий в районе Средней Оби, достигает п. Белогорье в конце декабря — начале января, район г. Салехарда — в конце января — начале февраля и охватывает все протяжение реки и Обской губы. Количество кислорода в районе п. Белогорье колеблется в пределах 1,1^4,9 мг/дм3 в начале января, в марте снижается до 0,2-0,8 мг/дм3.

В период наших исследований в 1995-1997 гг. в районе городов Нижневартовска и Сургута содержание кислорода в марте в р. Оби составляло 1,7-2,3 мг/дм3. В безледный период содержание растворенного кислорода в р. Оби колеблется в пределах 7-8 мг/дм3.

Минерализация и ионный состав. Наши исследования показали, что вода Оби является маломинерализованной в период открытой воды и среднемине-рализованной в зимний период. Так, в конце марта в 1996-1997 гг. общая сумма ионов в р. Оби составляла 256,6-285,6 мг/дм3, в период половодья общая минерализация снижалась до 85,0-125,0 мг/дм3, в летне-осеннюю межень — возрастала в среднем до 170,0-220,0 мг/дм3. Можно отметить, что с 1995 г. уровень воды, по данным гидрометеослужбы на р. Оби, увеличивался, а общая минерализация уменьшалась. Если в 1995 г. уровень воды в районе г. Сургута в летний период составлял 411 см, а в 1998 г. — 465 см, то общая минерализация — соответственно 152,7 и 130,6 мг/дм3. Общая сумма ионов в воде р. Оби на 20-25 % выше на границе Тюменской области, после впадения р. Вах, притоков в районе г. Сургута; общая минерализация снижается до 105-125 мг/дм3 в районе поселков Белогорье, Перегребное, Казым-Мыс(табл. 1).

Химический состав воды р. Оби в безледный период, 1995-1998 гг., мг/дм

Одинаковые условия формирования химического состава рек на исследуемой территории определяют узкий диапазон показателей солевого состава. Резких колебаний в содержании гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов, кальция и магния не наблюдалось. Из анионов в воде р. Оби преобладали гидрокарбонат-ионы. Количество их в 1995 г. было на 5-20 % выше, чем в последующие годы, и колебалось в пределах от 61,0 мг/дм3 (п. Казым-Мыс) до 111,8 мг/дм3 (выше г. Нижневартовска). Из катионов в воде преобладали ионы кальция. Содержание кальция изменялось от 10,0 до 22,6 мг/дм3. В безледный период по величине общей жесткости вода является «мягкой», общая жесткость на расстоянии почти 2000 км не превышает 1,5 мг-экв/дм3. Количество хлоридов в период наблюдений изменялось от 2,9 до 10,0 мг/дм3, минимальное количество их отмечалось в 1996-1997 гг. По солевому составу вода р. Оби в течение периода наблюдений характеризуется как маломинерализованная (средней минерализации в подледный период), гидрокарбонатного класса, кальциевой группы; по величине общей жесткости — как «очень мягкая» (до 1,5 мг-экв/дм ) в весенний период, «мягкая» (1,5-3,0 мг-экв/дм3) в летне-осеннюю межень и «средней жесткости» в подледный период (табл. 1).

Биогенные вещества. В природные воды биогенные вещества поступают в основном при распаде организмов, обитающих в водной среде, а также с площади водосбора и со сточными водами. Из минеральных форм азота в воде р. Оби определялись нитраты, нитриты, азот аммонийный. В содержании минеральных форм азота заметно выражены сезонные колебания. В подледный период происходит его накопление. Количество ионов аммония повышается до 0,74 мг/дм3, нитритов и нитратов — до 2,2-3,5 ПДК. В безледный период максимальное количество аммонийных ионов наблюдается весной, а также отмечается ниже городов и поселков. В летне-осеннюю межень, во время хорошей аэрации воды, усиливаются процессы нитрификации, содержание аммонийных ионов уменьшается. С развитием фитопланктона уменьшается количество нитритов и нитратов.

Органические вещества. В природных водах органические вещества по своему составу очень разнообразны. Косвенным показателем наличия легкоокисляемых органических веществ в речной воде служит величина пер-манганатной окисляемости. О. А. Алекин [1989] выделяет по ее величине несколько градаций речных вод: от «очень малой» (до 2 мгО/дм3) до «очень высокой» (свыше 30,0 мгО/дм3). В среднем в период исследований вода р. Оби имела «средние» значения величины перманганатной окисляемости (5,6-15,2 мгО/дм3). В зимний период количество органических веществ минимальное, весной и осенью — максимальное. Кроме того, значительное количество органики поступает со сточными водами городов и поселков, расположенных на реке. Так, ниже городов Нижневартовска, Сургута количество органических веществ в речной воде увеличивается. О наличии органических веществ судят и по величине биохимического потребления кислорода (ВПК). Она изменялась в пределах 1,0-3,0 мгО/дм3. Отношение БПК5 к перманганатной окисляемости характеризует наличие органического вещества природного или са-пробного происхождения. В зимний период и весной в воде р. Оби преобладает органическое вещество сапробного происхождения, в летне-осеннюю межень — естественного происхождения.

Содержание нефтепродуктов, фенолов, СПАВ в воде и донных отложениях. Интенсивное загрязнение Оби начинается еще за пределами исследуемого региона в верхнем течении. В среднем течении главными источниками загрязнения являются объекты Западно-Сибирского нефтегазового комплекса (НГК). Основная масса загрязняющих веществ от объектов НГК поступает в р. Обь с поверхностным и подземным стоком с буровых и технологических площадок, с водами притоков, пересекающих районы нефтедобычи, а также со сточными водами крупных городов (Нижневартовска, Сургута, Мегиона, Нефтеюганска). Существенно загрязнение р. Оби, привносимое из рек Юган-ской Оби, Иртыша.

Содержание нефтепродуктов в воде р. Оби, мг/дм3

По данным Нижне-Обского бассейнового управления, в целом по XMAO 55,6 % загрязненных вод сбрасывается в естественные водоемы. Более всего воды без очистки сбрасывает Нефтеюганский район, недостаточно очищенной — Сургутский район. По отношению к среднегодовому объему поверхностного стока пресной воды в округе объем сточных вод составляет менее 0,05 %. Поэтому загрязнение сточными водами от организованного стока носит локальный характер и приурочено к промышленным районам [Экология. 1997].

Попавшая в реку нефть растекается по поверхности, теряя свои летучие и водорастворимые компоненты. По многочисленным наблюдениям, до 15 % углеводородов нефти может переходить в растворенное состояние [Патин, 1997]. Это относится к низкомолекулярным углеводородам алифатического ряда и ароматической структуры. Некоторые авторы отмечают, что лишь около 1 % сырой нефти растворяется в морской воде, причем концентрация этих растворенных фракций под пленкой нефти не превышает 0,1 мг/дм ; есть также данные о том, что максимальные устойчивые в морской воде концентрации растворенных углеводородов нефти составляют 0,3-0,4 мг/дм3. Превышение этих уровней обычно сопровождается образованием нестойких нефтеводяных эмульсий и появлением на поверхности пленки [Там же].

Определенной закономерности в изменении уровня загрязненности воды р. Оби по течению реки и по периодам года практически не наблюдается. Максимальные количества нефтепродуктов (без учета аварийных выбросов) наблюдаются весной, когда с площади водосбора поступают загрязненные нефтепродуктами воды. Обычно в незагрязненных речных водах количество естественных углеводородов колеблется от 0,01 до 0,2 мг/дм3, содержание естественных углеводородов определяется трофностью водного объекта, зависит от развития и распада фитопланктона, интенсивности деятельности бактерий и т. д. Характер распределения нефтепродуктов и естественных углеводородов по вертикали и акватории рек весьма сложен и непостоянен.

Для водоемов рыбохозяйственного назначения ПДК нефтепродуктов составляет 0,05 мг/дм3. В период наблюдений содержание нефтепродуктов в Оби было всегда выше ПДК (табл. 2). Наиболее загрязнены участки реки в районе городов Нижневартовска, Сургута, п. Белогорье. Среднее количество нефтепродуктов в воде р. Оби в безледный период изменялось следующим образом:

Максимальные количества наблюдались в 1996-1997 гг.; в 1998 г. произошло снижение общего количества нефтепродуктов. Во время аварий, сопровождающихся попаданием нефти в водоемы, содержание нефтепродуктов в р. Оби резко возрастает. Так, в 1997 г. осенью количество нефтепродуктов

в районе п. Елизарово составляло 0,54 мг/дм3 (10,8 ПДК), в 1996 г. в районе г. Сургута — повышалось до 0,52 мг/дм3. Увеличение происходило вследствие аварий на р. Пим.

Нефтяному загрязнению воды р. Оби сопутствует фенольное. Обычно в незагрязненных и слабозагрязненных речных водах содержание фенолов не превышает 20 мкг/дм3. В период исследований содержание фенолов в р. Оби колебалось в пределах 1,0-20,0 мкг/дм3. Максимальные количества, как правило, фиксируются в осенний период.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) в значительных количествах поступают с хозяйственно-бытовыми и промышленными стоками. В слабозагрязненных речных водах концентрация СПАВ колеблется обычно в пределах тысячных и сотых долей миллиграмма в 1 дм3. В р. Оби содержание СПАВ в 1998 г. не превышало ПДК (0,1 мг/дм3), локальные загрязнения фиксировались обычно ниже городов Нижневартовска, Сургута в 1996-1997 гг. (2-5 ПДК).

Значительная часть нефтяных углеводородов находится во взвешенной фракции и рано или поздно поступает на дно, где их биохимический распад резко замедляется и они накапливаются в осадках. Исследования показывают, что содержание нефтепродуктов в донных отложениях Оби зависит от гранулометрического состава и содержания органических веществ. Распределение нефтяных углеводородов имеет мозаичный характер и изменяется в довольно широком диапазоне — от 0,7 до 12,3 мг на 100 г сухого грунта. На всем протяжении реки от г. Нижневартовска до п. Казым-Мыс донные отложения загрязнены нефтепродуктами: правый берег — в количестве 0,46-12,3 мг на 100 г грунта; левый берег — 0,42-10,1 мг на 100 г грунта. Наиболее грязными грунты были в 1996 г.; в 1997 и 1998 гг. произошло некоторое снижение содержания нефтепродуктов (табл. 3). Для р. Оби характерно локальное загрязнение донных отложений нефтепродуктами: в районах стоянок судов, сброса сточных вод, нефтебаз и т. д.

Для морских донных отложений количество нефтепродуктов в пределах 1,0-10,0 мг на 100 г грунта является минимальным, при котором биологические эффекты отсутствуют или проявляются в виде обратимых реакций морских организмов. По классификации СибрыбНИИпроекта, донные отложения р. Оби относились к «слабо загрязненным» в 1994-1995 гг.; к «умеренно загрязненным» в последующие 1996-1998 гг. (см. табл. 3) [Уварова, 1988].

Содержание тяжелых металлов в воде и донных отложениях является приоритетным при контроле антропогенного загрязнения в Западно-Сибирском регионе. К ним относятся: кадмий, ртуть, свинец, цинк (1-й класс опасности); никель, хром, медь (2-й класс); марганец (3-й класс).

За время наблюдений (табл. 4) содержание ртути в воде р. Оби в основном не превышало 0,1 мкг/дм3. Повышенные количества отмечались в единичных случаях (1,274 мкг/дм3 в районе п. Перегребное — май 1997 г.; 2,548 мкг/дм3 в районе п. Казым-Мыс — июль 1997 г.).

Количество меди колебалось в пределах 0,006-16,0 мкг/дм3. Повышенные количества отмечались в 1994 г. В 1998 г. содержание меди колебалось от 1,0 до 6,0 мкг/дм3.

Содержание алюминия в воде реки обычно превышало ПДК для рыбохо-зяйственных водоемов (40,0 мкг/дм ).

Для водоемов Обь-Иртышского бассейна характерно повышенное количество железа. В период наблюдений оно изменялось в пределах 554-3900 мкг/дм3, максимум отмечался в 1996 г.

Среднегодовое содержание нефтепродуктов в донных отложениях р. Оби, мг/100 г сухого грунта

Содержание тяжелых металлов в воде р. Оби, 1995-1998 г., мкг/дм3

Содержание марганца в воде р. Оби в 100 % случаев определения превышало ПДК (10 мкг/дм3) и изменялось в широком диапазоне — 14-487 мкг/дм3. Максимальные количества отмечались весной 1995 и 1998 гг., летом и осенью содержание марганца снижалось. Марганец в обской воде в основном естественного происхождения.

Таким образом, вода р. Оби с 1995 по 1998 г. на всем протяжении от границы Тюменской области до п. Перегребное по содержанию ртути, кадмия является «чистой»; по содержанию свинца, марганца, цинка — «умеренно загрязненной»; по содержанию меди и никеля в 1995 г. — «умеренно загрязненной», в 1996-1998 гг. — «слабо загрязненной» [Оксикж и др., 1993].

Донные отложения водоемов являются активными накопителями тяжелых металлов, вследствие чего содержание в них микроэлементов на несколько порядков превышает концентрацию в воде. Благодаря сорбционным процессам происходит очищение воды от соединений тяжелых металлов. Однако в определенных условиях (изменение рН и Eh, наличие разнообразных комплексо-образующих веществ) происходит десорбция металлов и их переход в растворенном состоянии в толщу воды, т. е. донные отложения превращаются в источники вторичного загрязнения водных объектов [Тяжелые металлы. 1980].

Содержание тяжелых металлов в донных отложениях в 1995-1998 гг. колебалось в довольно широком диапазоне. Оно зависело от гранулометрического состава грунтов, количества органических веществ в донных отложениях, величины рН и др. Кроме того, это связано со временем отбора проб. Весной, в период половодья, пробы донных отложений отбирались у берегов, где летом нет воды. В летний период донные отложения речные. Осенью, в октябре, уровень воды на р. Оби высокий, как правило, в связи со спуском воды из Новосибирского водохранилища, и пробы донных отложений отбирались у берегов, затопленных водой.

Обычно на правом берегу р. Оби донные отложения содержали большее количество тяжелых металлов, чем на левом. По-видимому, это связано с попаданием сточных вод предприятий городов, расположенных на правом берегу. Ниже населенных пунктов содержание тяжелых металлов в донных отложениях увеличивается.

Содержание в донных отложениях цинка колебалось в пределах 21,0-342 мг/кг, максимальные концентрации отмечались в 1996 г.; содержание меди — 2,33-17,92 мг/кг, наиболее высоким было в 1996 г., максимальное количество отмечено в районе п. Белогорье, минимальное — в районе п. Казым-Мыс. Содержание никеля колебалось в пределах 9,36-34,0 мг/кг. Донные отложения р. Оби содержат ртуть и свинец в количествах значительно меньших предельно допустимых концентраций. По содержанию меди, цинка, хрома, никеля донные отложения относятся к «слабо загрязненным». Высокое содержание железа в донных отложениях отмечалось на всем исследованном участке реки и во все сезоны отбора, что вызвано природными причинами.

Совокупность полученных гидрохимических характеристик р. Оби, согласно В. П. Емельяновой с соавт. [1983], показывает ее «неустойчивую загрязненность фенолами среднего и высокого уровня»; «устойчивую загрязненность» среднего и высокого уровня железом, марганцем, алюминием; «неустойчивую загрязненность» медью, никелем, цинком.

Согласно классификации О. П. Оксиюк с соавт. [1993], в зимний период 1995-1997 гг. вода р. Оби относилась к категории «сильно загрязненной»; в открытый период 1995-1996 гг. — «умеренно загрязненной» и в 1998 г. — «слабо загрязненной».

Алехин О. А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 344 с.

Емельянова В. П., Данилова Г. H., Колесникова T. X. Оценка качества поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям // Гидрохимические материалы. 1983. T. 88. С. 119-129.

Оксиюк О. П. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиол. журн. 1993. T. 29, No 4. С. 62-91.

Патин С. А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. M.: Изд-во ВНИРО, 1997. 348 с.

Ресурсы поверхностных вод СССР. Средняя Обь. M.: Гидрометеоиздат, 1967. T. 15, вып. 2. 406 с.

Тяжелые металлы в окружающей среде. M.: Изд-во МГУ, 1980.130 с.

Уварова В. И. Современное состояние уровня загрязнения воды и грунтов некоторых водоемов Обь-Иртышского бассейна // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. Л., 1988. Вып. 305.

Экология Ханты-Мансийского автономного округа / Под ред. В. В. Плотникова. Тюмень: СофтДизайн, 1997. 288 с.

источник

Критерии оценки качества речной воды по диатомовым водорослям, особенности их биологических и экологических характеристик. Сезонная динамика пигментных особенностей фитопланктона реки Оби, определение его индикационных показателей чистоты воды в реке.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный университет»

Кафедра экологии, биохимии и биотехнологии

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ ОБИ

1. Критерии оценки качества воды по диатомовым водорослям

1.1 Особенности биологии и экологии диатомовых водорослей

1.2 Особенности строения клеток диатомей

1.3 Географическое распространение

1.4 Значение диатомовых водорослей

2. Материалы и методы исследований

2.1 Характеристика реки Оби

2.1.2 Гидрологический режим

2.1.3 Гидрохимический режим

3. Диатомовые водоросли реки Оби

3.1 История изучения диатомовых водорослей реки Оби

3.2 Сезонная динамика пигментных характеристик фитопланктона реки Оби

3.3 Индикационная значимость диатомовых водорослей реки Оби

вода экологический фитопланктон диатомовый

Актуальность. Огромная роль в развитии Сибири принадлежит рекам. Они являются носителями гидроэнергии, используются для развития рыбного хозяйства, служат источником водоснабжения. Обострившаяся экологическая обстановка на реках требует долгосрочных наблюдений за изменением состояния природной среды, вызванным антропогенными факторами, своевременного диагноза и прогноза.

В комплексных разработках научных основ управления водными экосистемами видное место занимают исследования фитопланктона, как первого звена трофической цепи, которое во многом определяет структуру и функционирование водной экосистемы в целом. Фитопланктон Оби играет огромную роль как создатель первичного органического вещества и как фактор формирования качества воды. Фитопланктон чутко реагирует на изменение экологических условий, его продукция определяет трофический уровень водоема, а состав и обилие, характеризуют санитарное состояние. Как известно, водоросли выступают в качестве биологического индикатора и способны фиксировать незначительные изменения в экосистеме, не обнаруживаемые другими методами исследований. Все это определяет повышенный интерес к исследованию данной группировки гидробионтов. Сибирь в альгологическом отношении изучена слабо. Это касается и одной из крупнейших рек планеты — Оби. По своим природным условиям Обь неоднородна. Крупные соры, обилие перекатов, множество притоков, особенно в среднем и нижнем течении, различаются по особенностям состава планктонных водорослей, уровню развития, пространственному распределению, специфике сезонной и межгодовой динамики. Для познания вопросов, связанных с функционированием экосистемы Оби во временном аспекте, крайне важно знать, как работает ее первичное звено — фитопланктон. Знание видового состава водорослей планктона, их количественного развития по сезонам и межгодовой динамики необходимо для оценки качества вод реки при использовании ее в водоснабжении и рыбном хозяйстве.

Основным источником загрязнения современных водных экосистем, как правило, являются бытовые и производственные сточные воды. Проведение полной схемы мероприятий по очистке загрязненных вод не всегда позволяет добиться полной степени изъятия из них некоторых органических и неорганических загрязнителей. Поэтому в настоящее время остается актуальной проблема биологического контроля над качеством природных и поступающих в них очищенных производственных вод, так как применяемые методы биоиндикации служат достаточно надежным показателем сложившейся экологической ситуации.

Под биологическим контролем качества вод, как правило, подразумевается мониторинг с использованием гидробиологического метода оценки качества воды по общему состоянию животного и растительного населения исследуемого водного объекта. Отличительной особенностью биологического метода является возможность определения качества воды в водном объекте не только в момент взятия пробы, но и в период, предшествующий моменту проведения исследования (Макрушин, 1974; Мисейко, 2001).

Цель данной работы: оценка качества воды реки Оби по диатомовым водорослям:

Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить критерии оценки качества воды по диатомовым водорослям.

2. Охарактеризовать реку Обь в районе города Барнаула.

3. Описать методы исследования диатомовых водорослей.

4. Оценить сезонную динамику пигментных характеристик фитопланктона реки Оби.

1. Критерии оценки качества воды по диатомовым водорослям

1.1 Особенности биологии и экологии диатомовых водорослей

В последние 15-20 лет все более активно используются индексы качества воды, основанные на видовом разнообразии одного из элементов пресноводных сообществ.

В частности, для диатомовых водорослей разными авторами разработано несколько подобных индексов, основа которых базируется на свойстве Bacillariophyta образовывать в зависимости от изменяющихся экологических условий сообщества, разительно отличающиеся между собой по видовому составу: индекс Деси (Descy, 1979), индекс диатомовых сообществ (Diatom Assemblage Index to organic water pollution, DAIpo) (Asai, 1995; Watanabe, 1986, 1988), индекс Леклера и Маке (Leclercq, Maquet, 1987), индекс Комиссии для Экономического сообщества (the Commissionfor Economical Communityindex) (Descy, Coste, 1991), индекс родов Bacillariophyta (Generic Diatom Index) (Coste, Ayphasshorho, 1991) и некоторые другие. Обзор диатомовых индексов и их сравнительные характеристики изложены в работе Л.Н. Бухтияровой (Бухтиярова, 1999), там же автор обсуждает эколого-биологические особенности диатомовых водорослей, определяющие преимущество представителей отдела Bacillariophyta для биоиндикации по сравнению, как с другими группами водорослей, так и с беспозвоночными.

Наиболее важными из свойств диатомовых водорослей для биомониторинга качества водной среды являются, на наш взгляд, следующие:

— широкое распространение диатомей в разных типах водоемов на протяжении всего вегетационного периода;

— высокая чувствительность диатомовых водорослей к качеству воды (содержанию органических и неорганических веществ);

— короткий жизненный цикл, который обусловливает быструю реакцию на смену экологических условий;

— лучшая изученность экологических особенностей Bacillariophyta по сравнению с другими водорослями.

Колонии у диатомовых водорослей бывают различных размеров и формы, это зависит как от количества общей слизи, так и от способа соединения клеток друг с другом (рис. 1).

Рис. 1. Типы колоний: 1 — нитевидная колония (Leptocylindrus danicus); 2 -цепочковидиая колония (Rhizosolenia fragilissima); 3-цепочковидная колония (Skeletonema costaturn); 4 — гибкая цепочка (Thalassiosira excйntrica); 5 — гибкая цепочка (Thalassiosira polychorda); 6 — прямая цепочка (Porosira glacialis); 7 — прямая цепочка, образованная при помощи выростов (Biddulphia mobiliensis); 8 — зигзаговидная цепочка (Thalassionema nitzschioides); 9 -зигзаговидная цепочка (Diatomae longatum); 10 — нитевидная колония (Nitzschia seriata)

Образуются колонии всегда из одной клетки в результате последовательных и многократных делений ее самой и всех остальных возникающих при этом клеток. Все клетки остаются самостоятельными, и распад колонии не приводит к их гибели. Соединяются клетки при помощи слизи, выростов, шипиков, щетинок, рогов и пр. Колониальные формы обитают как в планктоне, так и в бентосе на различных субстратах — на растениях и животных, на каменистых, песчаных и илистых грунтах, на технических сооружениях и других предметах, введенных в воду человеком.

Совершенно уникальна колония Coenobiodiscus muriformis, состоящая из одного слоя в 200-500 клеток, соединенных в поясковой зоне перегородками органической природы. Эти колонии воспроизводятся без прохождения одноклеточной стадии.

Наиболее эффективное приспособление к парению — это увеличение поверхности путем соединения клеток в колонию. Чем больше поверхность колонии, тем выше ее плавучесть. Кроме того, слизь, выделяемая клетками планктонных видов, легче воды; поэтому она, обволакивая клетки, также препятствует погружению отдельных клеток и колонии в целом.

Кроме морфологических приспособлений к планктонному образу жизни, диатомеи обладают еще физиологической адаптацией, связанной с процессами ассимиляции. Мертвые клетки и покоящиеся споры, когда ассимиляция отсутствует, теряют плавучесть, вследствие чего опускаются на дно.

Большинство диатомовых водорослей передвигается по субстрату, хотя некоторые движутся и в толще воды. Подвижные диатомеи, как правило, снабжены швом, причем, чем сложнее устройство шва, тем совершеннее их движение. Но всё же механизм движения до настоящего времени окончательно не объяснен.

Существует мнение, что клетки диатомовых водорослей скользят по субстрату благодаря плазматическому потоку в щелевидном шве панциря. Однако движение наблюдалось и у видов, имеющих очень короткий шов на конце створок без центрального узелка, а также в тех случаях, когда клетки были обращены к субстрату поясковой стороной, или не соприкасались с опорой, как, например, при вращательном движении.

Одна из причин, вызывающих движение диатомей — фототаксис. Некоторые виды обладают положительным фототаксисом, другие — отрицательным. Бентосные диатомеи, обитающие на дне, при сильном освещении погружаются в иловую пленку, а при благоприятном для них освещении перемещаются на ее поверхность. Некоторые из них по-разному реагируют на различные цвета спектра. Так, например, Navнcula radiosa относится положительно к красным лучам спектра и отрицательно к голубым. Кроме того, на движение диатомовых водорослей отрицательно действуют различные вещества, способные растворять слизь (Фёдоров, 1974).

1.2 Особенности строения клеток диатомей

Диатомовые водоросли, или диатомеи (лат. Diatomeae), или Бациллярии (лат. Bacillariophyta) — группа одноклеточных и колониальных водорослей, отличающаяся наличием у клеток своеобразного «панциря», состоящего из диоксида кремния.

Всегда одноклеточны, но встречаются колониальные формы. Обычно планктонные или перифитонные организмы, морские и пресноводные.

Являясь важнейшей составляющей морского планктона, диатомовые создают до четверти всего органического вещества планеты (Белякова, Дьяков, 2006).

Только коккоиды, форма которых разнообразна, в основном одиночные, реже — колониальные.

Оболочка клетки не гомогенна. Снаружи панциря, как и внутри него, располагается тонкий слой органического вещества.

Традиционно, диатомовые водоросли делят на две группы — пеннатные, обладающие билатеральной симметрией, и центрические, с радиальной симметрией (Киселёв, Зинова,1953).

Для диатомовых характерно наличие особого состоящего из кремнезёма покрова — «панциря». Кроме кремнезёма, в состав панциря входит небольшое количество железа, алюминия, магния и органических веществ; у морских планктонных диатомей вещество панциря содержит 95,6% SiO₂ и 1,5% Al₂O₃ или Fe₂O₃ (Lee, 2008). В редких случаях (например, у Phaeodactylum tricornutum) кремнезём отсутствует (Саут, Уиттик, 1990). Поверхность панциря покрыта тонким пектиновым слоем (Белякова, Дьяков, 2006).

Структура и характер орнаментации — важный признак для идентификации видов диатомей; она хорошо различима, когда протопласт удален (Саут, Уиттик, 1990). Необходимые для определения панцири, освобождённые от органических частей клетки, получают прокаливанием или промыванием в крепких кислотах. Рассматривают препараты панцирей, заключая их в среду с высоким коэффициентом преломления — в монобромнафталин, стиракс, среду Кольбе (Киселёв, Зинова,1953).

Панцирь состоит из двух половинок, большей и меньшей, входящих друг в друга как части чашки Петри. При делении половинки панциря расходятся, и новые половинки формируются в борозде деления. У обеих дочерних клеток старая половинка панциря становится большей (эпитекой), а меньшая достраивается заново. При этом размеры клеток в ряду делений постепенно уменьшаются. Восстановление размера происходит при половом размножении или через стадию образования спор (Саут, Уиттик, 1990).

По типу симметрии, клетка диатомовой водоросли, если рассматривать её со створки, может быть (Кордэ, 1956):

— радиальной (актиноморфной), такой тип симмметрии характерен для центрических диатомей,

— билатеральной (зигоморфной), у пеннатных диатомей. Чаще концы створок одинаковые (изопольные створки), иногда концы створок различаются по форме (гетеропольные створки).

Прежде группы центрических и пеннатных диатомей рассматривались в ранге классов, выделяемых на основе чисто морфологических признаков (Киселёв, Зинова,1953).

Выделяют также два дополнительных типа симметрии (Саут, Уиттик, 1990):

— триллиссоидный — при этом структуры створки располагаются по дугам и радиусам окружности, центр которой расположен вне клетки (например Eunotia)

— гоноидный, с угловатой створкой (Triceratium).

При описания панциря используется следующая терминология:

Эпитека — большая половинка панциря, его «крышечка», гипотека — меньшая его половинка. Поверхность створки эпитеки называют эпивальва, гипотеки — гиповальва. Поясковый ободок эпитеки — эпицингулюм, гипотеки — гипоцингулюм. Оба поясковых ободка, вложенные друг в друга, образуют поясок.

Створка обычно плоская, её край называют загибом створки. Между поясковым ободком и загибом створки могут развиваться дополнительные один или несколько вставочных ободков. Количество вставочных ободков может увеличиваться при росте клетки, самый молодой из них располагается возле загиба створки. Вставочные ободки могут быть кольцевыми, воротничковыми или состоять из нескольких частей — полукольцевые, ромбовидные, чешуйчатые. На вставочных ободках могут развиваться направленные внутрь клетки неполные перегородки — септы. Септы всегда имеют одно или несколько отверстий.

Многие пеннатные диатомеи имеют шов — центральную щель, проходящую вдоль створки. Шов может быть S-образным. В области шва могут иметься утолщения панциря: центральный узелок и полярные узелки. Некоторые пеннатные диатомеи на месте шва имеют участок, лишённый орнаментации — осевое поле. Здесь может формироваться ложный шов — продольное ребро панциря. Диатомеи, лишенные шва, называют бесшовными (Киселёв, Зинова,1953).

Связь протопласта с внешней средой обеспечивается за счёт перфораций панциря. Перфорация может отсутствовать только на отдельных участках панциря и занимает от 10 до 75% его площади.

Многослойная структура оболочки содержит большое количество крошечных отверстий, которые в свою очередь ведут к более крошечным отверстиям — такие структуры фокусируют свет на хлоропластах (Белякова, Дьяков, 2006).

При делении, каждая дочерняя клетка получает половину панциря от родительской. Полученная половинка становится эпитекой, гипотеку клетка достраивает заново. В результате деления одна из клеток сохраняет размер материнской, а вторая становится меньше. Энергия, необходимая для формирования панциря, получается за счёт аэробного дыхания; энергия, полученная в результате фотосинтеза, непосредственно не используется.

Наличие растворённого кремнезёма в окружающей среде — абсолютно необходимое условие для деления диатомей.

В воде кремнезём присутствует в виде кремниевой кислоты:

При увеличении концентрации раствора при pH менее 9 или при уменьшении pH насыщенного раствора, кремниевая кислота выпадает в осадок в виде аморфного кремнезёма. Хотя кремний — один из наиболее распространённых элементов земной коры, его доступность для диатомей ограничена растворимостью. Среднее содержание кремния в морской воде — около 6ppm. Морские диатомовые быстро исчерпывают запасы растворённого кремнезёма в поверхностном слое воды, и это ограничивает их дальнейшее размножение.

Кремний поступает в клетки диатомовых в форме Si(OH)₄ через белки транспорта кремневой кислоты (SIT). Каким образом происходит транспорт внутрь клетки, до сих пор не известно, и нет явных доказательств, активный он или пассивный; предположительно, происходит у морских диатомовых симпортно с ионами натрия, у пресноводных — возможно, что также и с ионами калия. У морских видов Si(OH)₄ и Na+ переносятся в соотношении 1:1. Обнаружено по несколько генов у разных видов диатомовых, имеющих отношение к транспорту кремниевой кислоты (GenBank). Германий нарушает транспорт кремниевой кислоты у диатомовых (Lee, 2008).

В процессе цитокинеза клеточная мембрана формирует перетяжку, а комплекс Гольджи начинает производить полупрозрачные везикулы, собирающиеся у вновь сформированной мембраны. Везикулы сливаются, образуя силикалемму пузыря, в котором формируется створка. Пузырь увеличивается в размерах и приобретает форму будущей створки. Комплекс Гольджи продолжает производить везикулы, которые транспортируют вещество будущей створки к пузырю и объединяются с ним. Кремний в пузыре откладывается в виде аморфных сфер диаметром 30-50 нм. Низкий pH внутри пузыря способствует агрегации частиц кремнезёма, и препятствует растворению сформированных частиц.

Вероятно, в процессе формирования створки участвует центр организации микротрубочек, который в этот момент перемещается в положение между ядром и силикалеммой. Детали этого процесса пока неясны (Белякова, Дьяков, 2006).

В осаждении кремния участвуют силаффины — пептиды, катализирующие поликонденсацию кремниевой кислоты. Силаффины разных видов диатомовых водорослей различаются, соответственно, различается и характер кремнезёмных гранул, осаждаемых с их участием. Предполагается, что с этим могут быть связаны различия в орнаментации панциря у различных видов диатомей.

После формирования створки, подобным же образом, в собственной силикалемме, формируется поясок и вставочные ободки (Lee, 2008).

Хлоропласты у диатомовых разнообразной формы, обычно пристенные. У центрических диатомей они обычно многочисленные, мелкие, у пеннатных крупные, часто лопастные. Хлоропласты имеют типичное для охрофитов строение. Пиреноидов может быть несколько, они выступают за пределы хлоропласта и иногда пронизаны тилакоидами.

Окраска хлоропластов бурая, желтоватая или золотистая. Она обусловлена тем, что зелёные хлорофиллы маскируются добавочными каротиноидами (бурый пигмент диатомин; в, е — каротины; ксантофиллы: фукоксантин, неофукоксантин, диадиноксантин, диатоксантин). У большинства диатомей содержатся две формы хлорофилла c: c1 и c2. У ряда форм хлорофилл c1 может замещаться хлорофиллом c3 (найден также у примнезиофитовых и пелагофициевых). У некоторых видов могут присутствовать все три формы хлорофилла c, в то время как у других форма только одна.

Большая часть клетки диатомей приходится на вакуоль с клеточным соком, цитоплазма занимает постеночное положение. Кроме того, цитоплазма скапливается в центре клетки в виде цитоплазматического мостика, соединённого с периферическим слоем цитоплазмы. В мостике расположено ядро. В цитоплазме множество капель масла. В виде крупных капель с характерным голубым блеском в ней встречается волютин. Присутствует хризоламинарин.

Митохондрии у диатомей разнообразной формы (шаровидные, овальные, палочковидные, нитчатые). Аппарат Гольджи расположен рядом с ядром, он состоит из нескольких диктиосом (до 20), которые содержат от 4 до 12 цистерн.

Ядро крупное, содержит 1-8 ядрышек, которые исчезают во время митоза. Центриоли отсутствуют.

Центром организации микротрубочек являются пластинки, расположенные на полюсах веретена. Микротрубочки веретена формируются вне ядра, затем проходят в ядро через разрушенные участки его оболочки; ядерная оболочка постепенно исчезает. Таким образом, у диатомей митоз открытый. На ранних этапах микротрубочки идут от полюса к полюсу. Кинетохоры хромосом, по-видимому, прикрепляются к полюсным микротрубочкам. В анафазе хромосомы двигаются к полюсам, в поздней анафазе веретено удлиняется (Киселёв, Зинова,1953).

1.3 Географическое распространение

Диатомовые водоросли живут повсюду. Многие из них предпочитают водоемы определенного типа, с одинаковым физико-химическим режимом; другие обитают в очень разнообразных водоемах. Диатомеи поселяются в верховых болотах и моховых подушках, на камнях и скалах, в почвах и на их поверхности, на снегу и льду.

Водные и вневодные местообитания неодинаковы как по видовому составу диатомей, так и по их количеству. Число видов, населяющих вневодные биотопы, невелико, и все они относятся к наиболее широко распространенным представителям отдела. Только почвенные сообщества более богаты в видовом отношении. На снегу и льду диатомей могут развиваться в массе, и тогда они окрашивают их в бурый цвет.

Водная среда — основное и первичное местообитание диатомей; здесь они возникли и прошли длительный путь эволюции. Они завоевали все типы современных водоемов и принимают участие в образовании различных фитоценозов, преобладая качественно и количественно над другими микроскопическими водорослями. Они живут в океанах, морях, солоноватых, пересолоненных и различного типа пресных водоемах, а так же стоячих озерах, прудах, болотах, рисовых полях и текучих реках, ручьях, оросительных каналах — ареал их обитания простирается вплоть до горячих источников с температурой выше +50°С.

В водоемах диатомовые водоросли входят в различные группировки, основные из них — планктон и бентос. Морской планктон подразделяется на прибрежный — неритический, обитающий в прибрежной полосе на глубине примерно до 200 м, и удаленный от берегов — пелагический, населяющий открытую часть моря.

Неритический планктон обилен и разнообразен в видовом отношении. Пелагический (или океанический) планктон беднее и по составу и по количеству. Многие неритические виды обитают в пелагиали, а океанические виды лишь иногда встречаются в неритическом планктоне они, как правило, нежны и не могут долго существовать в прибрежной полосе из-за разрушающего воздействия прибоя.

Морские планктонные виды принадлежат в основном к группе центрических диатомей, хотя к ним примешиваются и некоторые пеннатные формы. В планктоне пресноводных водоемов, наоборот, преобладают пеннатные диатомеи. В неритическом планктоне часто встречаются бентосные виды, поднятые водой со дна,часть из них обычно быстро снова опускается на дно, тогда как другие могут оставаться в толще воды длительное время.

Закономерности географического распространения диатомей отчетливее всего проявляются в водах Мирового океана. Если принять деление Мирового океана на географические зоны по температурному режиму поверхностных слоев воды, то, как показывает анализ, в двух полярных зонах (арктической и антарктической), где преобладает низкая температура с незначительными годовыми колебаниями (2-3°С), обитают холодолюбивые стенотермные виды диатомей. Умеренные зоны обоих полу-шарий — северного (бореальная) и южного (нотальная) — характеризуются температурным режимом широкого диапазона, здесь годовые колебания доходят до 15-20°С. Этим зонам свойственны преимущественно эвритермные, а также умеренно холодноводные и умеренно тепловодные виды диатомей, достигающие массового развития в тот или иной сезон. В тропической зоне, где температура поверхностных вод не опускается ниже +15°С, а годовые температурные колебания незначительны (в среднем около 2°С), обитают теплолюбивые стенотермные виды. Некоторые виды диатомей могут обитать в двух смежных зонах — это арктическо-бореальные и бореально-тропические виды, приспособившиеся к широкому температурному диапазону.

Наиболее богата по видовому составу и количеству диатомей бореальная зона, отличающаяся оптимальной для их развития температурой (от +10 до +20°С). Здесь они вегетируют почти круглый год, но особенно обильно развиваются весной и осенью. В арктической и тропической зонах вегетация диатомейкратковременная: в арктических морях она приурочена к короткому летнему периоду, так как осенний и весенний расцветы диатомей здесь по времени сближаются, в тропических — к более холодному зимнему периоду.

Географические закономерности распределения диатомей в континентальных водоемах выражены значительно менее отчетливо из-за их крайнего типологического разнообразия. Влияние местных экологических условий на водоросли здесь настолько велико, что в большой мере нивелирует облик флоры, отвечающий географическому положению каждого данного водоема. Поэтому различия флористического состава диатомей часто отчетливо проявляются, например, в двух соседних, но типологически неоднородных озерах, а в различных географических зонах, но в водоемах с одинаковыми экологическими условиями флоры диатомей могут оказаться весьма близкими. (Фёдоров, 1977)

1.4 Значение диатомовых водорослей

Диатомеи занимают исключительное по своему значению место в общем круговороте веществ в природе. Будучи мощным и неиссякаемым источником органического вещества, они служат постоянной кормовой базой и первоначальным звеном в пищевых цепях для многих организмов. Отмирая, они дают массу детрита и растворимых органических веществ, идущих на питание бактерий и простейших. Сами по себе они также являются прекрасной пищей для многих беспозвоночных животных. Кроме того ими питаются некоторые рыбы: сельдь, хамса, сардины и другие, а также молодь многих рыб.

Установлено, что питательная ценность планктонных диатомей велика и не уступает ценности пищевых растений, а в некоторых случаях даже превосходит ее. В частности, содержание белков и жиров в них выше, чем в картофеле и хлебных злаках. Однако диатомеи фитобентоса сублиторали, если учесть протяженность береговой линии, имеют еще большее значение в питании различных водных животных, особенно молоди рыб в прибрежных районах. К тому же и неритический фитопланктон увеличивает свою биомассу за счет значительного количества (более 40%) бентосных диатомей, поднимающихся со дна в толщу воды и способных длительное время существовать в этих условиях. Установлена прямая количественная зависимость между количеством и распределением фито- и зоопланктона, фито- и зообентоса и рыбной производительностью водоемов.

В различных географических зонах в определенные сезоны года численность диатомей может достигать нескольких десятков миллионов клеток на 1 л, а биомасса — до нескольких граммов в 1 м 3 . Даже в сравнительно бедном фитопланктоне Баренцевого моря на площади в 1 км 2 насчитывается до 5000 т. фитопланктона, основную часть которого составляют диатомеи. По продуктивности их сравнивают с наземными травами и называют «пастбищем морей».

В морских бухтах, загрязненных органическими веществами, планктонные и бентосные диатомеи деятельно участвуют в процессах естественного очищения воды.

Некоторые виды служат хорошими индикаторами загрязнения морской воды различными стоками и нефтепродуктами, их используют при оценке санитарного состояния прибрежных морских вод.

Диатомовые водоросли играют первостепенную роль в осадконакоплении. Непрерывно опускаясь из поверхностных вод и отмирая в бентосе, панцири диатомей скапливаются на дне в огромном количестве, образуя в океанах и пресных водоемах диатомовые илы. Мощные залежи илов известны в отложениях третичного и четвертичного периодов; их образование происходит и в настоящее время, особенно в озерах олиготрофного типа: Байкал, Телецкое, Севан, многих озерах Кольского полуострова, Эстонской ССР и Латвийской ССР и др. Сапропели также в значительной мере образованы остатками диатомей, но они отличаются от диатомовых илов меньшим содержанием кремневой кислоты (20-30%) и большим содержанием органики. Сапропелевые илы скапливаются в большом количестве в озерах Среднего и Южного Урала и Казахстана.

Известны породы под названием «диатомит», на 50-80% состоящие из панцирей диатомовых водорослей.

Диатомит представляет собой очень легкую, часто рыхлую и пористую породу белого или светло-серого цвета с большим содержанием аморфной кремнекислоты (50-80%). Благодаря своей пористости и адсорбционной способности диатомиты используются в пищевой, химической и медицинской промышленности и в строительстве.

При изучении осадочных пород диатомовые водоросли широко используются в стратиграфических и палеогеографических целях. Видовая и экологическая характеристика комплексов найденных в осадках створок диатомей позволяет судить о процессе образования осадков и условиях среды в период осадконакопления. Количественное распределение диатомей позволяет определять температурные условия, существовавшие во время отложения осадков, и восстанавливать климатическую зональность прошедших эпох (Фёдоров, 1974).

2. Материалы и методы исследований

2.1 Характеристика бассейна реки Оби

Обь — одна из крупнейших рек земного шара; третья по водоносности (после Енисея и Лены) река России. Образуется слиянием р. Бия и Катунь на Алтае, пересекает с юга на север территорию Западной Сибири и впадает в Обскую губу Карского моря. Длина Оби 3650 км (от истока Иртыша 5410 км), площадь бассейна 2990 тыс. км 2 (включая внутренние бессточные области площадь 528 тыс. км 2 ). Основная часть бассейна (около 85%) находится на Западно-Сибирской равнине, юго-восточная в горах Южной Сибири (Алтай, Кузнецкий Алатау, Салаирский кряж и Горная Шория). Общее число рек в бассейне более 150 тыс. Бассейн отличается разнообразием физико-географических условий: от полупустыни на юге до тундры на севере. Значительная часть бассейна покрыта лесами и занята болотами.

По характеру речной сети, условиям питания и формирования водного режима Обь делится на 3 участка: верхний (до устья Томи), средний (до устья Иртыша) и нижний (до Обской губы).

Верхний участок бассейна расположен в горах, где берут начало истоки Оби — Бия и Катунь и многие притоки: Песчаная, Ануй, Чарыш, Алей (слева), Чумыш, Иня (справа). В верхнем течении Обь имеет хорошо разработанную долину с развитыми пойменными террасами. До устья Чарыша течёт в низких берегах, русло изобилует протоками, островами, перекатами. Далее, к Барнаулу, долина и пойма расширяются. От Барнаула до г. Камня-на-Оби долина широкая (5-10 км) и асимметричная с крутым левым склоном; широкая пойма изрезана старицами, протоками и озёрами. У г. Камня-на-Оби долина и пойма сужаются (соответственно до 3-5 км и 1,5-2 км), в русле встречаются участки с каменистыми выступами. В южной части г. Новосибирска река перегорожена плотиной, образовавшей Новосибирское водохранилище («Обское море»). Ниже Новосибирска долина значительно расширяется и к устью Томи достигает 20 км. Глубины реки (в межень) на участке верхнего течения колеблются от 2 до 6 м, местами на перекатах падают до 0,6 м.

Ниже устья Томи (начало средней Оби), а особенно Чулыма Обь становится большой полноводной рекой и до слияния с Иртышом протекает в пределах таёжной зоны. Долина реки имеет ширину до 30-50 км и более; обширная пойма (20-30 км) покрыта густой сетью проток. Глубины (в межень) колеблются от 4 до 8 м. Крупные притоки: Томь, Чулым, Кеть, Тым, Вах, Тромъеган, Лямин, Назым (справа), Шегарка, Чая, Парабель, Васюган, Б. Юган, Б. Салым, Иртыш (слева).

После впадения Иртыша Обь поворачивает на север. Долина широкая (местами более 50 км), асимметричная, с пологим, большей частью невысоким, левым берегом и крутым обрывистым правым; сужается до 4-8 км в районе Перегребное и Салехарда. Обширная, в основном левобережная пойма изрезана рукавами, протоками, озёрами, затапливается в половодье на ширину до 40-50 км. От устья Иртыша до Перегребное Обь течёт в одном глубоком (не менее 4-4,5 м) русле, ниже делится на Большую и Малую Обь с глубинами (в межень) до 2,5-3 м. После их слияния русло имеет глубины более 10 м. Основные притоки нижнего течения: Казым, Полуй (справа), Северная Сосьва, Щучья (слева).

Перед впадением в Обскую губу река образует дельту площадью более 4 тыс. км 2 . Основные рукава — Хаманельская Обь (левый) и более мощный Надымская Обь (правый), сразу за устьями их мелководные бары — Ямсальский и Надымский. Средний уклон реки от Бийска до Ямсальского бара 0,054 м/км.

Питание преимущественно снеговое. За период весенне-летнего половодья река проносит основную часть годового стока. В верхнем течении половодье — с начала апреля, в среднем — со 2-й половины апреля, а в нижнем — с конца апреля — начала мая. Подъём уровней начинается ещё при ледоставе; при вскрытии реки в результате заторов — интенсивные кратковременные подъёмы уровней. В верхнем течении половодье заканчивается в июле, летняя межень неустойчива, в сентябре — октябре дождевой паводок. В среднем и нижнем течении спад половодья с наслаивающимися дождевыми паводками продолжается до ледостава. Размах колебаний уровней в верхнем течении в среднем 5 м, вниз по течению он растет до Александровского — 9 м, перед слиянием с Иртышом понижается до 7 м, ниже впадения Иртыша достигает 10 м, а к устью снижается до 5 м. Средние расходы увеличиваются от 1470 м 3 /сек у Барнаула до 12300 м 3 /сек у Салехарда, максимальные расходы соответственно от 9690 м 3 /сек до 42800 м 3 /сек. Ледостав на реке продолжается 150 суток в верхнем течении и 220 суток в нижнем течении реки. Температура воды в июле до 28°С на участке Барнаул — Белогорье и до 23°С в низовьях. Минерализация воды менее 200 мг/л и только на участке между Новосибирском и устьем Томи более 200 мг/л. Воды О. отличаются повышенным содержанием органических веществ и пониженным — кислорода, что зимой приводит к заморам. Средняя мутность снижается вниз по течению от 160 до 40 г/м. Годовой сток взвешенных наносов 16 млн. т, а весь твёрдый сток — около 50 млн. т.

В бассейне Оби сосредоточены разнообразные природные ресурсы. По прогнозным запасам нефти, газа и угля Западная Сибирь занимает виднейшее место в России; здесь сосредоточена 1/2 общесоюзных запасов торфа. Бассейн богат также водными, лесными и др. видами ресурсов. В водах Оби и Обской губы обитает около 50 видов и подвидов рыб, 1/2 из них промысловые. Наиболее ценные виды: осётр, стерлядь, нельма, муксун, чир, сиг, пелядь. Объектами промысла являются в основном частиковые — щука, язь, налим, елец, плотва, караси, окунь.

Общие потенциальные гидроэнергоресурсы бассейна Оби оцениваются до 250 млрд. кВт. ч. В эксплуатации находятся 3 ГЭС — Новосибирская на Оби, Бухтарминская и Усть-Каменогорская на Иртыше. Обь — основная транспортная магистраль Западной Сибири. Судоходна на всём протяжении от истока до устья. Навигационный период от 190 суток в верхнем течении до 150 суток в низовьях. Транспортная роль реки и притоков выросла с начала 60-х гг. в связи с освоением месторождений газа и нефти. Главные порты и пристани бассейна: Новосибирск, Томск, Сургут, Лабытнанги, Павлодар, Омск, Тобольск, Тюмень (Энциклопедический словарь, 1998).

Обь — река в Западной Сибири, является одной из крупнейших рек земного шара. Образуется слиянием Катуни и Бии на Алтае. Впадает в Обскую губу Карского моря, образуя дельту. Длина реки — 3650 км (от истока Иртыша — 5570 км), площадь бассейна — 2990 тыс. км 2 (активная — 2469). В среднем и нижнем течениях типично равнинная река с малыми уклонами (в среднем 0,04%) и широкой долиной, достигающей местами нескольких десятков километров. Половодье — с апреля до июля в верховьях и до сентября в низовьях. Средний расход воды — 12700 м 3 /с; наибольший — 42 800 м 3 /с. Являясь первой среди рек России по площади водосбора, Обь по своей водоносности уступает Енисею и Лене. Это объясняется тем, что в бассейн Оби включаются обширные внутренние бессточные пространства степной и лесостепной зон, расположенные главным образом в бассейне Иртыша.

Бассейн Оби включает 161455 рек общей длиной 738866 км, густота речной сети — 0,25 км/км 2 . Обь принято делить на следующие участки: верховье (от истоков Бии и Катуни до их слияния), Верхняя Обь (от слияния Бии и Катуни до Новосибирского водохранилища), Средняя Обь (от Новосибирского водохранилища до устья Иртыша) и Нижняя Обь (от впадения Иртыша до Обской Губы). До строительства Новосибирской ГЭС границей Верхней и Средней Оби считали устье Томи (Жадин, 1950).

В соответствии с классификацией речных систем Сибири по их величине (Корытный, 1984) в Обь-Иртышском бассейне выделено: одна крупнейшая речная система IX порядка — весь бассейн Оби; 3 крупнейших системы VIII порядка — Иртыш, Чулым, Кеть; 13 больших систем VII порядка; 74 средние системы VI порядка; 354 малых систем V порядка и 1587 малых систем IV порядка.

В качестве объектов изучения нами выбраны три притока в равнинной части Верхней Оби разного размерного класса: малая река Большая Черемшанка, средняя — Барнаулка, большая — Чумыш. Так как р. Чумыш является достаточно крупным водным объектом и в своем верхнем течении имеет горный характер, нами была изучено только его нижнее течение. Реками очень малого класса являются притоки Барнаулки — реки Пивоварка, Власиха, Землянуха и др.

Бассейн реки Барнаулки. Река Барнаулка впадает в Обь слева у г. Барнаула и имеет протяженность около 200 км, относится по своей длине и площади бассейна к средним рекам, но по расходу воды и социально-экономическому значению ее можно отнести к малым. Площадь бассейна составляет 5720 км 2 , в том числе действующая — 4500 км 2 . В контур бассейна входят территория г. Барнаула и 8 административных районов Алтайского края. Бассейн р. Барнаулки по физико-географическому районированию относится к Западно-Сибирской стране, Верхнеобской провинции, Приобской левобережной подпровинции, Горькоозерному, Касмалинскому и Барнаульскому районам.

Современная долина реки расположена в ложбине древнего стока. На большей своей части река течет по центру реликтового соснового бора. В верхней части долину образует ряд вытянутых котловин, в которых расположено до 10 проточных озер.

Бассейн р. Барнаулки расположен в зоне континентального климата с неустойчивым и недостаточным количеством атмосферных осадков (320 мм в год), со значительными колебаниями температуры в течение года (до 88єС) и суток (до 22єС). Низкие температуры зимой и высокие летом связаны с преобладанием здесь малооблачной антициклональной погоды. Зимой такая погода способствует сильному выхолаживанию приземного слоя воздуха, а летом — интенсивному прогреванию.

Бассейн р. Большой Черемшанки Река Б. Черемшанка — правый приток р. Оби. Она впадает в протоку Старая Обь в 13 км от её устья. Если принять за исток левую составляющую — р. Зудилиху, общая длина водотока — 62 км, площадь водосбора — 717 км 2 (Ресурсы. 1969). Бассейн большей части течения р. Малой Черемшанки располагается на юго-западных отрогах Бийско-Чумышской возвышенности, а бассейн устьевого участка пролегает в пойменной долине р. Оби. По физико-географическому районированию Алтайского края бассейн включен в Черемшанский район Заобской правобережной лесо-лугово-степной подпровинции, которая, в свою очередь, относится к Верхнеобской лесостепной провинции.

В районе Бийско-Чумышской возвышенности рельеф холмисто-увалистый, расчлененность балочно-лощинной сетью значительная. Склоны балок хорошо задернованы и имеют крутизну 9-15°С, местами залесены. Пойма реки низкая, плоская, шириной 200-300 м. В зависимости от места расположения русла, пойма переходит с одного берега на другой, т.е. то правобережная, то левобережная. Местами пойма сужается за счёт образования надпойменных террас. Вблизи устья пойма реки совмещена с обской поймой. Климат континентальный с холодной длинной малоснежной зимой и коротким летом. Средняя продолжительность безморозного периода — 127 дней, а в годы с наиболее теплым летом она 62 возрастает до 159 дней. Средняя годовая температура +0,7°С. Средняя температура воздуха июня, июля и августа — около +20°С, а декабря и января -16-18°С. Максимальная температура воздуха наблюдается в июле (+40°С), минимальная — в январе (в отдельные годы до -40-45°С). Средняя сумма осадков — 450 мм.

Чумыш — правый приток Оби, площадь бассейна — 23,9 тыс. км 2 , длина — 644 км, средний расход воды — 134 м 3 /с (пост Тальменка). Бассейн нижнего течения р. Чумыша расположен в равнинной лесостепной части Алтайского края.

Согласно геоморфологическому районированию Г.В. Занина (1958), по типу рельефа нижняя часть бассейна Чумыша относится к району аккумулятивных равнин на мощных рыхлых неогеновых и четвертичных отложениях, к двум геоморфологическим областям: долине р. Чумыша (пойма и низкие надпойменные террасы) и древней аллювиальной песчаной террасе р. Оби. Климат, как и на всей равнинной территории правобережья р. Оби, отличается морозной многоснежной зимой и жарким летом. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом — 150 дней. Средняя дата первого мороза осенью — 24 сентября, последнего мороза весной — 18 мая. Продолжительность безморозного периода — 120 дней; 125 дней в году среднесуточная температура выше +10єС. Среднее годовое количество осадков составляет 380 мм, причем за май-июль выпадает 140 мм осадков. Коэффициент увлажнения равен 0,4. Более 30 дней в году наблюдается туман. Для долины р. Чумыша характерно близкое залегание грунтовых вод (0,5-3 м.).

2.1.2 Гидрологический режим

В научной литературе по-разному оценивают истоки реки. В сводке «Ресурсы поверхностных вод. » (1969) указано, что река Барнаулка берет начало из оз. Зеркального, ее длина 207 км (с оз. Зеркальным — 222 км.). По современным данным, истоками реки следует считать лесные озёра, расположенные в центре бора возле сёл Песчаное и Ворониха, таким образом, река стала короче на 40 километров.

В начале XX в. р. Барнаулка имела 14 притоков первого порядка. Строительство на всех притоках реки дамб, земляных плотин и другая деятельность человека привели к тому, что река практически лишилась всех своих притоков. Наблюдения последних лет (1997-1998 гг.) показали, что ни один приток, кроме рек Пивоварки и Власихи, не имеет сообщения с рекой уже с начала июня, в летний период все они распадаются на фрагменты, а 4 притока полностью исчезли: р. Мохнатушка, руч. Визельный, р. Колывань, Тихая Речка.

В 2000 г. расход воды у г. Барнаула (150 м ниже устья р. Пивоварки) колебался от 0,39 м 3 /сек (14 марта) до 7,35 м 3 /сек (12 апреля), а скорость течения — от 0,34 м/сек (5 октября) до 0,91 м/сек (12 апреля). Питание р. Барнаулки осуществляется за счет грунтовых вод и атмосферных осадков. Значительные запасы воды скапливаются в мелких озерах и болотцах, прилегающих к пойме реки, мощную подпитку которым дают проточные озера. Характерной особенностью гидрологического режима степных озер Алтайского края, в том числе озер бассейна р. Барнаулки, является неустойчивость уровня воды. При внутривековых изменениях гидрометеорологического режима типа циклов Брикнера, продолжительность которых составляет немногим более 30 лет, уровень озер периодически падает, что особенно сильно сказывается на мелководных озерах. В регрессивной фазе обводненности озера-блюдца мелеют, минерализуются, их площадь сокращается.

Истоки р. Б. Черемшанка расположены на юго-западных отрогах Бийско-Чумышской возвышенности на высотах 300-305 м. Географическим истоком реки принята р. Зудилиха, берущая начало в 3 км юго-восточнее с. Новомоношкино Заринского района. Истоки р. Б. Черемшанки, правой составляющей водотока, расположены северо-восточнее с. Инюшево, также в Заринском районе. Средний уклон р. Б. Черемшанки 1,5%. Главный приток — р. Малая Черемшанка, впадает слева на расстоянии 2 км от устья р. Б. Черемшанки. Длина реки — 54 км, площадь водосбора — 281 км 2 . Истоки реки расположены вблизи ст. Шпагино. Русло реки извилистое, V-образного типа. Ширина русла — 4-12 м в межень и 10-40 м в период весеннего паводка. Берега русла суглинистые, местами обрывистые и эродируемые. Дно реки на перекатах глинистое, местами песчаное, твердое. Плесы редкие и небольших размеров, дно в них твердое, но максимальные глубины могут быть частично заиленными. Скорости течения в межень на перекатах в среднем течении — от 0,4 до 1 м/сек, в плесах — до 0,1-0,2 м/сек, в низовьях реки — не более 0,1 м/сек. В зоне подпора от р. Оби снижается скорость течения, происходит выпадение осадков, донные грунты — илистые. Основным источником питания рек Малая Черемшанка и Большая Черемшанка являются талые воды, дополнительно водоток подпитывается грунтовыми водами за счет многочисленных родников и летних осадков. Осенью водность реки Б. Черемшанки несколько увеличивается при сработке Сорочье-Логовского водохранилища).

Питание реки осуществляется за счет грунтового (29% в годовом стоке), снегового (54%) и дождевого (17%) питания. Река покрывается льдом — 5-10 ноября, очищается ото льда — 20-25 апреля. На апрель-май приходится максимальный сток: в апреле — 26% от годового, в мае — 38%. Продолжительность половодья в среднем составляет 64 дня.

2.1.3 Гидрохимический режим

В период весеннего половодья минерализация воды в русле реки Барнаулки может составлять 200-400 мг/л, летом увеличивается до 600-700 мг/л. Жесткость воды в течение года изменяется от 2 до 6 мг-экв/л (вода мягкая и умеренно жесткая). Ионный состав воды характеризуется выраженным преобладанием гидрокарбонатов, кальция и натрия. По солевому составу Барнаульские озёра относятся к группе среднеминерализованных озёр хлоридно-сульфатно-карбонатного типов. Гидрохимическая характеристика озер и реки приводится в таблицах 1-2.

Ежегодно в январе-феврале наблюдается дефицит растворённого в воде кислорода, а в начале марта заморы охватывают всю акваторию водоёмов. Суточное потребление кислорода на окислительные процессы, по данным наблюдений Алтайской озерно-речной лаборатории за 1984-1985 гг., в озере Зеркальном составляет 0,22 мг/л, а в оз. Бахматовском — 0,18 мг/л.

Таблица 1. Гидрохимические характеристики р. Барнаулки в 1958 и 1999 гг.

Романов Р.Е. и Соловьева М.В. (2000) указывают для р. Барнаулки 254 вида фитопланктона. Преобладают зеленые (Chlorophyta) и диатомовые (Bacillariophyta) водоросли (210 видов), что является характерной чертой голарктических рек.

Экологический анализ выявил преобладание стенотермных теплолюбивых видов (68,7%), 22% видов являются эвритермными, 8% — стенотермными холодолюбивыми и 1,6% — виды, развивающиеся при умеренных температурах (+12-17єС). Основу фитопланктона реки составляют факультативные планктеры, т.е. виды, существование которых возможно как в планктоне, так и в бентосе и перифитоне. Большая часть водорослей, обитающих в реке, относится к космополитам (48%), тогда как роль бореальных видов снижена (22%). По количеству видов весной и осенью преобладают диатомовые водоросли, а летом — зеленые, из них хлорококковые (Chlorococcales) самые многочисленные. Анализ сезонной динамики биомассы фитопланктона показал, что ранней весной биомасса растет медленно, затем в конце весны начинается её интенсивный рост. В середине лета величина биомассы достигает своего максимума, а осенью наблюдается её резкое падение.

Таблица 2. Гидрохимическая характеристика Барнаульских озер (по Ивановой,1962)

Химические и физические свойства воды р. Б. Черемшанки характеризуются следующими показателями (табл. 3): увеличением общей минерализации воды вниз по течению реки; нейтральной реакцией воды (7,6-7,7) с некоторым сдвигом в щелочную сторону; увеличением вниз по течению показателей щелочности с 2,4 до 3,6 мг-экв/л и жесткости с 2,2 до 3,4 мг-экв/л. Вода реки гидрокарбонатного класса, кальциевой группы. Перманганатная окисляемость свидетельствует о слабой загрязненности водотока, который согласно ГОСТ 17.1.02.04-77 может быть отнесен к чистым, олигосапробным. Перед выходом на пойму р. Оби показатель окисляемости увеличивается до 15,6 мг/л, что свидетельствует о наличии источников загрязнения на участке нижнего течения реки, который следует отнести к слабозагрязненным, т.е. мезосапробным водотокам. Отмечено снижение прозрачности воды вниз по течению с 80 до 50 см по диску Секки (Веснина и др., 2002).

Таблица 3. Химический состав воды р. Б. Черемшанки (по Веснина и др., 2002)

По данным 1999-го года в фитопланктоне верхнего течения р. Б. Черемшанки (окрестности с. Инюшево) преобладали диатомовые водоросли. Зеленые, сине-зеленые и эвгленовые были немногочисленны и характеризовались незначительным видовым разнообразием. Осенью 1999 г. нижний участок Сорочье-Логовского водохранилища имел следы «цветения» воды, которое вызывалось, главным образом, сине-зелеными водорослями Anabaena scheremetieviae Elenk. etvarietas и Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs с незначительным участием Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Brиb. В 1995 г. «цветение» воды Сорочье-Логовского водохранилища не отмечалось. В нижнем течении реки заметно увеличивается доля в фитопланктоне зеленых и сине-зеленых водорослей.

Вода реки слабоминерализованная, гидрокарбонатного класса, кальциевой группы. Чумыш, наряду с некоторыми другими реками Алтайского края, отличается наибольшей для Западной Сибири мутностью воды (средняя мутность — 730,6 г/м 3 ). Средний расход взвешенных наносов — 97,9 кг/сек., сток взвешенных наносов за год составляет 3,1 млн. т. (Кеммерих и др., 1963).

По данным Е.Ю. Митрофановой (Митрофанова, 1998), в фитопланктоне бассейна нижнего течения р. Чумыша выявлено 107 видов водорослей из 8 отделов: Cyanophyta — 17 видов, Chrysophyta — 2, Bacillariophyta — 24, Xanthophyta — 1, Cryptophyta — 1, Dinophyta — 3, Euglenophyta — 5 и Chlorophyta — 54 вида. По числу видов в общем списке водорослей наибольшего разнообразия достигают зеленые водоросли, большинство из которых принадлежат к порядку Chlorococcales, истинным планктерам. Лидирующей группой в суммарной численности фитопланктона в сумме в р. Чумыше были зеленые водоросли, в биомассе — эвгленовые. Состав и количественные показатели обследованного фитопланктона реки и пойменного озера являются типичными для подобных водотоков и водоемов равнинной части бореальной области.

Методы сбора проб. Выбор метода отбора проб фитопланктона зависит от типа водоема, степени развития водорослей, задач исследования, имеющихся в наличии приборов, оборудования и т. п.

Одним из таких методов является фильтрование воды через планктонные сети различной конструкции.

Планктонная сеть состоит из латунного кольца и пришитого к нему конического мешка из мельничного шелкового или капронового сита или иного типа. К узкому выходному отверстию плотно прикрепляется стаканчик, который имеет выводную трубку, закрытую краном или зажимом Мора. При сборе планктона поверхностных слоев воды планктонную сеть опускают в воду так, чтобы верхнее отверстие сети находилось на 5-10 см над ее поверхностью. Литровой кружкой черпают воду из поверхностного слоя (до 15-20 см глубины) и выливают ее в сеть, отфильтровывая таким образом 50-100 л воды. На крупных водоемах планктонные пробы отбирают с лодки. При этом рекомендуют тянуть планктонную сеть на тонкой веревке за движущейся лодкой в течение 5-10 мин.

источник