Организация бисферного мониторинга на внутренних водоемах Юга России
Разработка концептуальных подходов к проведению мониторинговых исследований и применению природосберегающих технологий в обеспечении экологического состояния водоемов Волго-Донского канала. Альголизация водоема микроводорослей Chlorella vulgaris.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.04.2023 |
| Размер файла | 939,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ОРГАНИЗАЦИЯ БИОСФЕРНОГО МОНИТОРИНГА НА ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМАХ ЮГА РОССИИ
М.К. Тихонова, Л.Н. Медведева
Аннотация
Актуальность исследования объясняется необходимостью совершенствования научных подходов организации биосферного мониторинга за водными объектами, расположенными на Юге России, где высокая инсоляция, низкая влажность и усиление антропогенной нагрузки. Разработка концептуальных подходов к проведению мониторинговых исследований и применению природосберегающих технологий в обеспечении экологического состояния водоемов Волго-Донского судоходного канала (ВДСК) позволила обосновать применение умных технологий и средств. С учетом возрастающей хозяйственной деятельности человека ключевыми требованиями к организации мониторинга становятся мобильность и оперативность, автоматизированная обработка и хранение полученных данных. Управление экосистемой и поддержание её на высокопродуктивном уровне можно достичь за счет установления определенных взаимоотношений между основными гидробионтами, организацию «запуска» самоочищающихся технологий, проведение альголизации с помощью микроводоросли Chlorella vulgaris. Объектом исследований является состояние водных и биологических ресурсов в Варваровском и Береславском водохранилищах, входящих в состав Волго-Донского судоходного канала им. В. И. Ленина (ВДСК), построенного более 70 лет назад. Материалы и методы. Экспедиционные и лабораторные исследования, проводимые на Варваровском и Береславском водохранилищах, включали: определение качества воды на тяжелые металлы, минерализацию, наличие мутности и состояние газового режима. Изучение зоопланктона сводилось к выявлению основных групп живых организмов, доминирующих в течение летнего сезона в водохранилищах, состоянию синезеленых водорослей, создающих «эффект цветения» водоема. Вселение Chlorella vulgaris производилось в одной точке. Результаты и выводы. В ходе исследования были получены результаты, подтверждающие, что состояние воды в Варваринском и Береславском водохранилищах отвечает экологическим нормам и может использоваться в хозяйственных целях. Разработанное автоматизированное плавсредство, работающее в режиме онлайн, позволит ускорить процесс, проведения биосферного мониторинга и обеспечить оперативность в принятии решений. Проводимая альголизация водоема микроводорослей Chlorella vulgaris расширила представления об эффективности и совершенствовании биотехнологии.
Ключевые слова: водохранилища, биосферный мониторинг, анализ качества воды, «эффект цветения» воды, синезеленые водоросли, зоопланктон, Chlorella vulgaris.
Введение
мониторинговый водоем экологический канал
Волгоградская область в южной части - территория степей и полупустынь с резко выраженным континентальным климатом, малым количеством осадков (от 250 до 350 мм) и высокой испаряемостью (800-1000 мм). По данным Комитета природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Волгоградской области в регионе расположены более 6 тыс. озёр и искусственных водоёмов, общей площадью около 4,2 тыс. км2. Водохранилища: Карповское, Варваровское и Береславское, образованные в результате строительства Волго-Донского судоходного канала им. В. И. Ленина (ВДСК), построенного в 1952 году, имеют важное значение для водохозяйственной деятельности человека и требуют постоянного мониторинга за экологическим состоянием (таблица 1) [1, 2].
Таблица 1
Основные показатели водохранилищ ВДСК (Водное хозяйство)
|
Наименование |
Площадь водного зеркала при НПУ, км2 |
Объем, млн. м |
Река, образующая водохранилище |
||
|
полный |
полезный |
||||
|
Карповское |
42,0 |
155,0 |
40,0 |
Карповка |
|
|
Варваровское |
26,7 |
125,0 |
26,6 |
Червленная |
|
|
Береславское |
15,2 |
52,5 |
13,4 |
Червленная |
ВДСК это сложный природно-геологический объект с максимальной высотой от уреза р. Волги до 9 шлюза - 88 м, а от зеркала Цимлянского водохранилища до того же шлюза - 44 м. Также в состав Волго-Донского канала входят: Цимлянский гидроузел, 13 шлюзов, 22 судоходных канала, которые наполняются водой из Дона, 3 плотины, 17 дамб, 2 аварийно-ремонтных заграждения, несколько насосных станций (рисунок 1,2) [1, 14].
Рисунок 1 Схема Волго-Донского судоходного канала им. В. И. Ленина, расположенного на территории Волгоградской области
При заполнении канала вода сначала поступает в Карповское водохранилище (длина - 15 км, ширина - 3 км, площадь - 27 (42) км2), затем в Варваровское (длина - 18 км, ширина - 6 км, площадь - 27 км2), последним идет Береславское водохранилище (длина - 9 км, ширина - 2,5 км, площадь - 16 км2). Вода из водохранилищ используется для орошения, рыбоводства, хозяйственных и питьевых нужд населения [4]. С учетом возрастающей антропогенной нагрузки увеличивается необходимость наблюдения за процессами, протекающими в водоемах. Экологический подход позволяет оценивать биосферный статус водоема и степень уклонения от некоторого оптимального состояния (например, зарастание берегов растительностью), сделать вывод об интенсивности воз действия внешних факторов [3, 8, 11]. Компьютерное моделирование позволяет определить состояние всех биологических групп водоема, выделить доминирующие [5]. Не менее важным остается отслеживание эффекта «цветения водоемов» [10]. При массовом развитии синезелёных водорослей (лат. Cyanobacteria) в водоёме наблюдается снижение содержания растворенного кислорода (менее 6,0 мг/дм3), появляются нейротоксины, которые вызывают гибель рыб и гидробионтов [10]. Актуальность наблюдения за «эффектом цветения» объясняет также факт, что в 2002 году ВОЗ ввела в Международный стандарт по качеству питьевой воды раздел: «Токсичные цианобактерии в воде» [13, 15]. Одним из методов улучшения качества воды в водоёмах является - альголизация, которая обеспечивает восстановление гидробионтов-фильтратов [15]. В течение многих лет учеными ФГБНУ ВНИИОЗ апробируется метод альголизации - вселение Chlorella Vulgaris в водохранилища Волгоградской области, в результате которого наблюдается улучшение качества воды по газовому режиму, содержанию растворенного кислорода, органических веществ, общего эколого-санитарного состояния [10]. Дистанционный мониторинг позволяют не только определить площадь и глубину зарастания водоемов, а также физикохимические свойства воды, а режиме «on-line» исследовать влияние эвтрофного загрязнения на водные экосистемы [5, 12, 13]. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Теоретические и экспериментальные основы исследования водных экосистем разработаны: Г. Г. Винбергом, С. Н. Скадовской, Е. А. Тимофеевой, В. В. Мелиховым. Учеными под руководством Ю. А. Израэля были разработаны основные представления о мониторинге как о системе непрерывного наблюдения, изменения, оценки состояния окружающей среды, а также обеспечения рационального использования водоемов. Целью исследования является формирование научных подходов к проведению мониторинга и альголизации водоемов.
Рисунок 2 Основные шлюзы Волго-Донского судоходного канала им. В. И. Ленина: А - 1-й шлюз; В - 10-й шлюз; С - 13-й шлюз; D - 15-й шлюз
Материалы и методы
Научный подход к применению биосферного мониторинга объединяет два направления. Первое, обеспечивает детальные инструментальные измерения показателей водной среды на наземных станциях, постах и в лабораториях. Второе, дистанционное, включает съемки с самолетов, космических летательных аппаратов и проведение спектрофотометрического анализа воды и биоресурсов. Для дистанционного анализа водной среды используются визуальные наблюдения (при длине волны - 0,40-0,64 мкм), фотографирование (0,45-0,92 мкм), инфракрасное (0,72-14,0 мкм) спектрофотометрирование (0,4-0,7 мкм) исследования. Оценка масштабов, уровня и характера «цветения» воды осуществляется визуально по акватории водоема с отбором проб в поверхностных слоях воды, с взвешиванием сестона, проведением анализов в специальных счетных камерах. Объектом исследования стали водные и биологические ресурсы Варваровского и Береславского водохранилищ, расположенных в Волго-Донском междуречье. При исследовании использовались материалы комитета природных ресурсов, лесного хозяйства администрации Волгоградской области, научные публикации, материалы многолетних экспедиций ФГБНУ ВНИИОЗ (Волгоград). На рисунке 3 отмечены места взятия проб воды, биоресурсов, а также проведения альголизации.
Рисунок 3 Водохранилища, входящие в состав ВДСК с постами мониторинга и вселения штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111: А - Карповское, В - Береславское, С - Варваровское 1,2,3,4,5 - посты сбора материала; 5 - пост вселения штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111
Пробы воды из водохранилищ отбирались с мая по сентябрь, особое внимание было уделено гидробиологическому составу (рисунок 4).
Рисунок 4 Места сбора биоматериалов, взятие проб воды из водохранилищ, 2022 год: А - Варваровское, В - Береславское
Химический состав взятых проб воды определялся по ГОСТам в лаборатории ФГБНУ ВНИИОЗ: натрий-ион (№) - ГОСТ 28268, 6-78, ион (Са) и магний-ион (Mg) - ГОСТ 23968, 5-75, калий-ион (К) - ГОСТ 28263. 7/78, сульфат-ион (SO4) - ГОСТ 438972, хлор-ион - ГОСТ 4389-72, щелочность - ГОСТ 23269-78, рН - ГОСТ 26.423-95, ГОСТ 17.1.3.07.82 «Охрана природы» Гидросфера; концентрация загрязняющих веществ - ГОСТ 4152-8, ГОСТ 18293; тяжелые металлы определялись методом гранулированного графика на ААС типа С-1. Показатель величины ионного обмена К определялся по формуле Н. Н. Антипова-Каратаева и Г. А. Кадера (1954г):
где К - коэффициент ионного обмена; rCa, rMg, rNa - эквивалентное содержание химических элементов в воде; S - минерализация воды, г/л.
Натрий-адсорбционное отношение рассчитывалось по формуле:
Приведённый показатель SAR* рассчитывался по формуле:
где рН - расчетная величина, учитывающая состав катионов и ее щелочность.
Качества воды по бактериальным показателям определялось с помощью таблицы (таблица 2).
Таблица 2
Классы качества воды природных водоемов по бактериальным показателям
|
Показатель |
Классы качества воды |
|||||
|
предельно чистая |
чистая |
удовлетворительно чистая |
загряз ненная |
гряз ная |
||
|
Численность бактерий планктона, млн. кл./мл |
< 0,3 |
0,3-1,5 |
1,6-5,0 |
5,1-11,0 |
> 11,0 |
|
|
Численность гетеротрофных бактерий, тыс. кл./мл |
< 0,1 |
0,1-1,0 |
1,1-5,0 |
5,1-10,0 |
> 10,0 |
|
|
Численность бактерий группы кишечной палочки, тыс. кл./мл |
< 0,003 |
0,003-2,0 |
2,1-10,0 |
11,0 100,0 |
> 100,0 |
Для расчёта параметров вселения штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 водоемы применялись программы для ЭВМ «Система искусственного интеллекта для альголизации пресноводных водоемов Юга России штаммом ^loreHa vulgaris ИФР № С111 в расчете на площадь водного зеркала» (правообладатель ФГБНУ ВНИИОЗ № 2021617064 от 06.05.2021); «Моделирование параметров процесса альголизации водоема на основе определения степени адаптации Chlorella Vulgaris к воде природных и искусственных водоемов» (правообладатель ФГБНУ ВНИИОЗ № 2021680606 от 13.12.2021). Для вселения Chlorella vulgaris, рассматривался вариант применения автоматического плавсредства (правообладатель ФГБНУ ВНИИОЗ. Патент на полезную модель 209044 U1, 31.01.2022) (рисунок 5).
Рисунок 5 Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ, направленные на использование технологии альголизации и патент на полезную модель плавсредства для вселения Chlorella vulgaris водоемы
Результаты
Полученные в ходе исследования результаты отражены в таблицах 3, 4, 5.
Таблица 3
Минерализация поверхностных вод Варваровского и Береславского водохранилищ ВДСК, 2017-2021 гг.
|
Место отбора проб |
Дата отбо ра |
р] |
Н |
Минерализация, г/дм |
||||||||||
|
2017 |
2018 |
2019 |
2020 |
2021 |
ср. |
2017 |
2018 |
2019 |
2020 |
2021 |
ср. |
|||
|
Бере- слав- ское водо- храни лище |
май |
7,84 |
7,6 |
7,9 |
7,1 |
7,5 |
7,59 |
1,262 |
1,103 |
0,810 |
0,938 |
0,898 |
1,002 |
|
|
июнь |
7,50 |
7,4 |
7,6 |
7,3 |
7,4 |
7,44 |
1,194 |
0,986 |
0,910 |
0,877 |
0,950 |
0,983 |
||
|
июль |
7,43 |
7,5 |
7,6 |
7,9 |
7,5 |
7,59 |
1,054 |
0,946 |
0,848 |
0,887 |
0,927 |
0,932 |
||
|
август |
7,40 |
7,8 |
7,3 |
7,5 |
8,2 |
7,64 |
0,669 |
0,919 |
0,723 |
0,748 |
0,779 |
0,768 |
||
|
сен тябрь |
7,60 |
7,3 |
6,9 |
7,2 |
7,4 |
7,28 |
0,656 |
0,817 |
0,735 |
0,846 |
0,700 |
0,751 |
||
|
Варва- ровское водо- храни лище |
май |
7,56 |
7,7 |
8,2 |
7,1 |
7,3 |
7,57 |
0,934 |
0,794 |
0,826 |
0,879 |
0,806 |
0,848 |
|
|
июнь |
7,50 |
7,4 |
7,2 |
7,4 |
7,6 |
7,42 |
1,194 |
0,829 |
0,824 |
0,839 |
0,906 |
0,918 |
||
|
июль |
7,48 |
7,7 |
7,5 |
7,8 |
7,4 |
7,58 |
0,922 |
0,798 |
0,837 |
0,908 |
0,900 |
0,873 |
||
|
август |
7,50 |
7,7 |
8,2 |
7,8 |
7,8 |
7,80 |
0,743 |
0,758 |
0,723 |
0,838 |
0,903 |
0,793 |
||
|
сен тябрь |
7,30 |
7,1 |
7,9 |
7,1 |
7,1 |
7,30 |
0,719 |
0,792 |
0,772 |
0,897 |
0,934 |
0,823 |
Таблица 4
Содержание тяжелых металлов в Береславском и Варваровском водохранилищ ВДСК, 2017-2021 гг.
|
Дата отбора |
Место отбора |
|||||||||
|
Береславское водохранилище |
Варваровское водохранилище |
|||||||||
|
Тяжелые металлы, мг/дм3 |
||||||||||
|
Zn |
Cu |
Cd |
Pb |
Zn |
Cu |
Cd |
Pb |
|||
|
май |
2017 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
|
2018 |
0,000 |
0,008 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,011 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2019 |
0,003 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,003 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2020 |
0,001 |
0,001 |
0,002 |
0,000 |
0,002 |
0,005 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2021 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
||
|
июнь |
2017 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
|
2018 |
0,000 |
0,008 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,011 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2019 |
0,009 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,006 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2020 |
0,008 |
0,006 |
0,000 |
0,000 |
0,003 |
0,009 |
0,002 |
0,000 |
||
|
2021 |
0,002 |
0,003 |
0,000 |
0,000 |
0,011 |
0,004 |
0,000 |
0,000 |
||
|
июль |
2017 |
0,004 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,002 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
|
2018 |
0,005 |
0,016 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,008 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2019 |
0,008 |
0,004 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2020 |
0,003 |
0,005 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,004 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2021 |
0,000 |
0,007 |
0,000 |
0,000 |
0,004 |
0,009 |
0,000 |
0,000 |
||
|
август |
2017 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
|
|
2018 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2019 |
0,006 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2020 |
0,010 |
0,001 |
0,000 |
0,000 |
0,006 |
0,000 |
0,000 |
0,002 |
||
|
2021 |
0,011 |
0,011 |
0,000 |
0,000 |
0,022 |
0,011 |
0,000 |
0,000 |
||
|
сентябрь |
2017 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,004 |
0,000 |
0,000 |
|
|
2018 |
0,004 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,008 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2019 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2020 |
0,002 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,004 |
0,003 |
0,000 |
0,000 |
||
|
2021 |
0,024 |
0,004 |
0,000 |
0,000 |
0,012 |
0,001 |
0,000 |
0,000 |
Таблица 5
Содержание биогенных элементов в поверхностных водах Береславского и Варваровского водохранилищ ВДСК, 2017-2021 гг.
|
Место отбора |
Дата отбора |
Биогенные элементы, мг/дм3 |
||||||||||||
|
N03 |
Р2О5 |
|||||||||||||
|
2017 |
2018 |
2019 |
2020 |
2021 |
ср. |
2017 |
2018 |
2019 |
2020 |
2021 |
ср. |
|||
|
Береслав- ское водохра нилище |
май |
2,92 |
4,11 |
4,21 |
3,76 |
3,45 |
3,69 |
0,24 |
3,58 |
2,18 |
0,64 |
0,64 |
1,46 |
|
|
июнь |
3,67 |
3,28 |
4,33 |
3,05 |
5,09 |
3,88 |
0,69 |
4,20 |
2,16 |
1,44 |
2,04 |
2,11 |
||
|
июль |
3,94 |
2,74 |
2,48 |
3,94 |
4,03 |
3,43 |
1,08 |
2,96 |
1,40 |
1,36 |
3,32 |
2,02 |
||
|
август |
4,34 |
3,28 |
2,66 |
4,03 |
4,65 |
3,79 |
1,04 |
1,08 |
2,32 |
0,68 |
4,60 |
1,94 |
||
|
сен тябрь |
4,34 |
3,18 |
1,50 |
2,26 |
2,79 |
2,81 |
0,56 |
0,68 |
0,40 |
0,48 |
1,04 |
0,63 |
||
|
Варваров- ское водохра нилище |
май |
2,92 |
4,34 |
3,68 |
4,03 |
3,14 |
3,62 |
0,20 |
1,44 |
1,20 |
0,64 |
0,48 |
0,79 |
|
|
июнь |
3,01 |
4,34 |
4,22 |
2,92 |
5,44 |
3,99 |
0,78 |
1,44 |
1,28 |
0,96 |
1,20 |
1,13 |
||
|
июль |
3,94 |
3,01 |
2,88 |
4,74 |
3,94 |
3,70 |
0,92 |
1,88 |
1,04 |
0,08 |
2,08 |
1,20 |
||
|
август |
3,59 |
4,25 |
4,65 |
4,96 |
5,08 |
4,51 |
1,32 |
2,76 |
2,92 |
1,32 |
3,12 |
2,29 |
||
|
сен тябрь |
3,45 |
3,85 |
2,04 |
2,74 |
4,25 |
3,27 |
0,56 |
1,04 |
0,48 |
0,60 |
0,80 |
0,70 |
Исследования показали, что превышения ПДК во всех взятых пробах воды не наблюдалось; концентрация нитратного азота колебалась в широких пределах, но не превышала в среднем ПДК; неорганические формы были представлены фосфатами, которыми питается фитопланктон и фитобентос. Среднегодовая минерализация воды в Варваровском и Береславском водохранилищах за период с 2014 по 2022 год повышалась до 0,87 и 0,98 г/дм3 и была выше, чем в р. Дон (0,38 до 0,55 г/дм3. По показателю величины ионного обмена воды Варваровское и Береславское водохранилища (К > 1) пригодны для орошения, по показателю натрий-адсорбционного отношения (SAR < 10) хорошего качества. Определение тяжелых металлов в поверхностных водах не выявило превышения порога допустимой концентрации ПДК: свинец - высокотоксичный элемент (ПДК - 0,03 мг/дм3), кадмий, относящийся к классу высоко-опасных металлов (ПДК не более 0,01 мг/дм3), медь - умеренно-опасный металл (ПДК - 0,2 мг/дм3), цинк (малоопасный элемент) (ПДК составляет 1,0 мг/дм3). Показатели качества воды Варваровского и Береславского водохранилищ соответствовали требованиям ГОСТ 17.1.2.03-90 по использованию воды для орошения и питьевых целей. В весенний период в составе альгофлоры наблюдалось значительное разнообразие водорослей. Наиболее значимые среди них: синезеленые - Microcystis aeruginosa Kutz. Emend. Elenk., M. pulverea (Wood) Forti emend. Elenk, Oscillatoria amphibia Ag., Pseudoanabaena galeata Bocher; золотистые - Dinobryon divergens Imh.: диатомовые - представители рода Stephanodiscus (Stephanodiscus hantzschii Grun., S. parvus Stoermer et Hakansson и S. hantzschii f. tenuis (Hust.) Hakansson et Stoermer), Synedra acus Kutz; криптофитовые - Chroomonas acuta Uterm.; зеленые - Chlorella vulgaris. Максимальная численность сине-зелёных водорослей была отмечена в Варваровском водохранилище. Мониторинг за качеством воды показал, что кислородный режим в водоёмах остается благоприятным для жизнедеятельности гидробионтов в течение всего вегетационного периода. В апреле содержание растворенного в воде кислорода составляет - 7,22 мг/дм3; летом, в период наибольшего продуцирования его концентрация в различных точках наблюдения находилась в пределах от 6,07 до 7,92 мг/дм3; осенью содержание растворенного в воде кислорода несколько увеличивалось и достигало: 8,45-9,50 мг/дм3. Различие в содержании кислорода на поверхности и у дна составляла не более 1 мг/дм3. Динамику зоопланктона водоемов ВДСК анализировали с июня по август, был отмечен рост летней биомассы зоопланктона и средние значения (2,1 ± 0,5 г/м3) выше в 2,6 раза отмеченных в 1972-2013 гг. (0,8 ± 0,1 г/м3). Количество зоопланктона в водоемах ВДСК существенно выше по сравнению с другими водохранилищами аридной зоны Волгоградской области (таблица 6) [1, 13].
Таблица 6
Состояние зоопланктона в поверхностных водах Береславского и Варваровского водохранилищ ВДСК, 2021 г.
|
Место отбора |
Зоопланктон |
|||||
|
Cladocera Cyclopoida Calanoida |
Rotifera |
Dreissena veliger |
||||
|
Численность, тыс. экз./м3 |
||||||
|
Береславское |
87 ± 45 |
238±149 |
<1 |
69 ± 49 |
<0,5 |
|
|
Карповское |
83 ± 41 |
221±132 |
<1 |
65 ± 47 |
<0,4 |
|
|
Варваровское |
81 ± 40 |
217±129 |
<1 |
61 ± 44 |
<0,4 |
|
|
Биомасса, г/м3 |
||||||
|
Береславское |
1,16 ± 0,70 |
1,21 ± 0,69 |
<0,01 |
0,07 ± 0,05 |
<0,01 |
|
|
Карповское |
1,11 ± 0,65 |
1,19 ± 0,63 |
<0,009 |
0,05 ± 0,03 |
<0,009 |
|
|
Варваровское |
1,10 ± 0,62 |
1,16 ± 0,609 |
<0,007 |
0,04 ± 0,02 |
<0,008 |
Анализ полученных данных указывает на то, что с каждым годом происходит малозаметное, но все-таки необратимые процессы ухудшения экологической обстановки.
Обсуждение
В настоящее время для организации мониторинга используются различные приборы: термооксиметры, PH-метры, метеостанции, датчики уровня воды, надводные и подводные видеокамеры, программы с базами данных [5, 7]. Вместе с тем, применение стационарных постов гидрохимического мониторинга не позволяет охватить все водные объекты, на которых требуется проводить исследования за качеством воды, а расширение сети стационарных постов достаточно затратно. Традиционные методы мониторинга с отбором проб и их анализом в стационарных или полевых лабораториях также не лишены недостатков, так как требует выдвижения к водному объекту квалифицированных сотрудников, использование лодочных средств и значительного количества приборов. При проведении анализов в стационарных лабораториях значительно увеличивается время получения результатов, что может дать неверную оценку экологической ситуации. Развитие умных технологий позволяет передать функции мониторинга роботизированным мобильным комплексам, способным проводить экспресс-анализ параметров воды, оперативно, с привязкой к конкретному водному объекту, передавать информацию на компьютер, сохранять и архивировать данные. Учеными ФГБНУ ВНИИОЗ и Волжского политехнического института (филиал) ВолгГТУ в 2022 году было разработано плавсредство, способное в режиме онлайн передавать данные о состоянии воды и биоресурсов по 16 показателям, в их числе: рН среды, температура, мутность жидкости (мг/л), удельная электропроводимость, минерализация, общее количество растворенных твердых веществ и др. В качестве основы конструкции дистанционно управляемого, автоматизированного плавсредства был выбран катамаран, состоящий из двух гидродинамически обтекаемых корпусов и размещенных на них рубке управления: блок-системы управления плавсредством с интегрированной системой геолокационного позиционирования; механизм поворота и блоком датчиков для мониторинга параметров воды; блок беспроводной передачи информации с датчиков мониторинга параметров воды на удаленное устройство. Питание плавсредства обеспечивается возобновляемыми источниками питания, управление осуществляется с ПДУ или планшета по беспроводным каналам связи. Сигнал с датчиков передается на удаленное устройство, на котором в режиме реального времени можно видеть измеряемые параметры, которые можно архивировать для дальнейшей аналитической обработки (рисунок 6).
Рисунок 6 Модель дистанционно управляемого, автоматизированного плавсредства, предназначенного для проведения биосферного мониторинга на водоемах
Выводы
Важность наблюдения за водными объектами весьма актуально, так как позволяет в режиме реального времени отслеживать происходящие процессы. В Волгоградской области на водных объектах (Береславское и Варваровское водохранилища) показатели качества воды соответствуют критериям ГОСТа 17.1.2.03-90. Разработка новых устройств - автоматизированных плавсредств, позволяет обеспечить мобильность и оперативность получения данных за состоянием качества воды в природных водоемах. Полученная в ходе исследования доказательная база применения штамма Chlorella vulgaris ИФР №С-111 в оздоровлении водоемов, использовании в качестве живого корма для зоопланктона, расширяет представления о биологических процессах и экологическом состоянии.
Библиографический список
1. Водохранилища, пруды и озёра Волгоградской области / А. С. Овчинников, В. Ф. Лобойко, С. В. Яковлев, А. Ю. Овчарова [и др.]. Волгоград, 2020. 352 с.
2. Гурина И. В, Медведева Л. Н. Показатели оценки водных объектов при формировании экологических экотонов // Инновационные технологии - основа модернизации агропромышленного комплекса, посвященная 85-летию профессора Кривко Н. П. 2022. С. 183-186.
3. Качество поверхностных вод и их влияние на экологическую устойчивость орошаемых агроландшафтов / В. В. Мелихов, К. А. Родин, М. К. Тихонова, Д. А. Болотин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 4 (56). С. 48-55.
4. Кочеткова А. И., Брызгалина Е. С., Кудашина А. В. Оценка зарастания водохранилищ Волго-Донского судоходного канала // Современные проблемы и перспективы развития рыбохозяйственного комплекса. 2019. С. 197-200.
5. Кропотова Н. А. Роботизированная платформа, обеспечивающая мониторинг обстановки на водных объектах // NovaInfo. 2020. № 114. С. 2-4.
6. Лазарева В. И., Сабитова Р. З. Зоопланктон Цимлянского водохранилища и канала Волга-Дон // Зоологический журнал. 2021. Т. 100. № 6. С. 603-617.
7. Милюткин В. А., Бородулин И. В., Агарков Е. А. Биологический мониторинг водных экосистем -водотоков и водоемов по концентрации сине-зеленых водорослей // Проблемы и мониторинг природных экосистем. 2020. С. 103-107.
8. Разработка информационного и аппаратного обеспечения мониторинга процессов цветения водоемов озерного типа / А. В. Иванов, С. М. Гусейнова, И. М. Краев, Д. М. Малышев // Великие реки. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. 2017.С. 145-146.
9. Трубакова К. Ю. Анализ сезонных изменений гидрохимических показателей Береславского водохранилища в условиях антропогенного загрязнения // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2019. № 2 (74). С. 52-56.
10. Экологическая оценка современной биотехнологии улучшения качества поливной воды для агроландшафтов Волго-Донского междуречья / В. В. Мелихов, М. В. Фролова, А. А. Зибаров, М. В. Московец // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 3 (55). С. 94-101.
11. Экологический мониторинг водоемов Урало-Каспийского бассейна / Г. Б. Тулемисова, А. Г. Амангосова, А. Ш. Абдинов, Г. Б. Кабдрахимова [и др.] // Центрально-азиатский журнал исследований водных ресурсов. 2021. № 1. С. 37-49.
12. Medvedeva L. N. Research of natural functional ekotons in providing balanced development of the Tsimlyan reservoir in South Russia // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 1069.2022. 012017.
13. Ostroumov S. A. Water Quality and Conditioning in Natural Ecosystems: Biomachinery Theory of Self-Purification of Water // Russian Journal of General Chemistry. 2017. V. 87 (13). P. 3199-3204.
14. State of the small rivers of the Volga basin within the lower Volga / A. S. Ovchinnikov, V. F. Loboyko, V. S. Bocharnikov, F. Yu. Ovcharova, S. D. Fomin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. V. 341 (1). 012107.
15. Tracking cyanobacteria blooms: Do different monitoring approaches tell the same story? / I. Bertani, C. E. Steger [et. al.] // Science of The Total Environment. 2017. Vol. 575. Р. 294-308.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка комплекса методов для оценки современного экологического состояния территории района Раменское и прогноза возможных изменений окружающей среды под влиянием антропогенной нагрузки с целью предотвращения нежелательных экологических последствий.
курсовая работа [42,0 K], добавлен 21.04.2009Оценка водного баланса и элементов увлажнения бассейна р. Камышловки. Очистка водоемов землесосными снарядами. Сооружения искусственной аэрации воды. Гидромеханизация земляных работ. Теплоэнергетические ресурсы климата. Подземные водоносные горизонты.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 03.04.2013Методы контроля напряженно-деформированного состояния технологических трубопроводов нефтеперекачивающей станции. Организация систем диагностического мониторинга на объектах нефтегазового комплекса. Способы оценки состояния технологических трубопроводов.
отчет по практике [956,8 K], добавлен 19.03.2015Принципы организации аэрокосмического мониторинга в интересах нефтегазовой отрасли. Мониторинг экологического состояния района нефтедобычи, трубопроводов, нефтяных загрязнений морской поверхности, ледовой обстановки в арктических нефтегазовых акваториях.
курсовая работа [6,2 M], добавлен 24.01.2015Девонские терригенные отложения и их значение для нефтегазовой промышленности на территории Волго-Уральского нефтегазоносного провинции. Состав нижнефранских пород. Изменение режима бассейна, обновление фауны и накопление глинсто-карбонатных осадков.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 19.06.2011Требования к комплексной скважинной аппаратуре. Анализ методов измерения влажности и температуры нефти. Построение принципиальной схемы канала и анализ его погрешностей. Расчет основных компонентов схемы. Разработка конструкции первичных преобразователей.
дипломная работа [936,7 K], добавлен 08.11.2009Анализ русловых деформаций по сопоставленным и совмещенным планам. Построение продольного профиля по оси судового хода. Исследование скоростного режима участка съемки. Анализ экологического состояния участка реки с учетом влияния господствующих ветров.
курсовая работа [137,5 K], добавлен 21.11.2010Проект магистрального оросительного канала; метеорологические и геологические условия района строительства; рельеф. Выбор схемы производства работ. Подбор плит для облицовки канала и крана для их укладки, расчет необходимого количества техники, топлива.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 29.07.2012Анализ подольско-мячковского горизонта по набору гидрогеологических, геологических и техногенных условий его состояния. Методика и этапы диагностирования и составления прогноза состояния системы по содержанию хлора в ее водах, необходимые расчеты.
курсовая работа [129,3 K], добавлен 21.04.2009Основные нефтегазоносные провинции, расположенные на территории России: Тимано-Печорская, Волго-Уральская, Северо-Кавказская, Западно-Сибирская. Их общая характеристика и оценка промышленного значения, анализ запасов и экономическое обоснование.
реферат [26,4 K], добавлен 01.04.2015Анализ компьютерных технологий геолого-технологических исследований бурящихся нефтяных и газовых скважин. Роль геофизической информации в построении информационных и управляющих систем. Перспективы российской службы геофизических исследований скважин.
практическая работа [32,1 K], добавлен 27.03.2010Изучение процесса и факторов образования донных отложений, которые являются одним из наиболее информативных объектов при экологической оценке гидроэкосистемы. Накопление загрязняющих веществ в донных отложениях. Процессы, влияющие на заиление водоемов.
контрольная работа [20,0 K], добавлен 22.12.2010Водные ресурсы России, их общая вместимость. Общие потери земель в зоне влияния водохранилищ. Место озер в водном хозяйстве России, их классификация по происхождению котловин. Снеговое и дождевое питание рек. Паводковый режим рек с дождевым питанием.
реферат [16,5 K], добавлен 13.12.2010Проведение исследований и разработка технологии, позволяющей качественно дополнить теоретическую основу производства и обработки высокоточных геодезических измерений, выполняемых на ускорителях. Применение исследований при строительстве тоннеля УНК.
автореферат [171,5 K], добавлен 04.01.2009Геология как наука, объекты исследований и ее научные направления. Геологические процессы, формирующие рельеф земной поверхности. Месторождение полезных ископаемых, классификация их по применению в народном хозяйстве. Руды черных и легированных металлов.
контрольная работа [23,0 K], добавлен 20.01.2011История изучения водорослей Республики Тыва, характеристика природно-климатических условий данного региона. Анализ таксономической структуры альгофлоры. Эколого-географический анализ. Сапробиологическая оценка состояния экосистем заданных водоемов.
курсовая работа [846,2 K], добавлен 01.06.2015Требования к каналам осушительной сети. Глубина осушительных каналов и проводящей сети. Определение расстояния между осушителями. Построение поперечного профиля магистрального канала. Устойчивость откосов и дна канала, гидротехнические сооружения.
курсовая работа [353,8 K], добавлен 23.12.2012Анализ и оценка внутренних вод России, бассейны рек. Запасы воды, сосредоточенные в озерах государства. Сферы и особенности применения крупнейших рек и озер России в хозяйстве. Территории распространения запасов подземных вод, искусственные водоемы.
презентация [1,0 M], добавлен 28.12.2010Расчет магистрального канала гидротехнического сооружения, определение равномерного движения жидкости по формуле Шези. Определение канала гидравлически наивыгоднейшего сечения, глубин для заданных расходов. Вычисление многоступенчатого перепада.
курсовая работа [193,2 K], добавлен 12.07.2009Разработка технологий, позволяющих на основе бесконтактных методов измерения расстояния выполнять геодезические работы без потери точности в стесненных условиях строительства. Обмерочные работы основных сферических поверхностей интерьеров храмовых зданий.
автореферат [1,5 M], добавлен 04.01.2009
