Барсукова Н. Н., Баженова О. П., Коржова Л. В. Предварительная характеристика качества воды малых рек лесной зоны Омского Прииртышья // Принципы экологии. 2024. № 1. С. 49–60. DOI: 10.15393/j1.art.2024.14622

Выпуск № 1

Оригинальные исследования

pdf-версия статьи

51:556.531-044.3(571.13)

Предварительная характеристика качества воды малых рек лесной зоны Омского Прииртышья

Введение

Важнейшим природным потенциалом Омской области являются водные ресурсы. Все водные объекты региона принадлежат бассейну реки Иртыш, поэтому часто эту территорию называют Омским Прииртышьем (Фитопланктон..., 2019), она входит в самый крупный речной бассейн России – Обь-Иртышский, подверженный повышенному антропогенному воздействию (Пузанов и др., 2017). 

Омская область располагается в трех природных зонах – лесной, лесостепной и степной, большую ее часть (42 %) занимает лесной фонд. Исследования проводились на территории Западно-Сибирского южно-таежного района, площадь которого составляет 76.8 % от общей площади лесного фонда Омской области (Шульпина, Баженова, 2023). 

Речная сеть распределена по территории области неравномерно, в северной части региона она достаточно густая, там протекают крупные притоки Иртыша – Тара, Уй, Туй, Шиш, Большой Аёв и множество малых и средних рек, в южных районах водотоки почти отсутствуют. Правобережная часть бассейна р. Иртыш ниже впадения р. Тары расположена большей частью в лесной, сильно заболоченной тайге, левобережная часть характеризуется слаборазвитой речной сетью и также расположена в лесной зоне. Для притоков Иртыша на территории региона характерна слабая самоочищающая способность, что связано с небольшими глубинами и скоростями течения, малыми расходами в зимнюю и летнюю межени, высоким содержанием в воде органических веществ природного происхождения, неблагоприятным кислородным режимом (Мезенцева, 1999). 

Тарский район, на территории которого проводились исследования, является центром Северной экономической зоны Омской области, богатой природно-сырьевыми ресурсами, здесь ведется добыча песка, нефти, заготовка древесины, развито сельское хозяйство (Александрова, Вяткин, 2017; Ягодина, Ремезова, 2023). По сравнению с  другими зонами Обь-Иртышского бассейна исследуемая территория характеризуется низким индексом антропогенной  преобразованности (Пузанов и др., 2017). 

Малые  реки составляют основу гидрографической сети  в Омском Прииртышье (Мезенцева, 1999), они имеют ключевое экологическое значение, но более уязвимы по сравнению с крупными водотоками из-за особенностей гидрометрии и гидрологии (Венецианов и др., 2014). 

Мониторинг состояния малых рек является необходимым условием для сохранения биоразнообразия и стабильности их экосистем. Фитопланктон является основным продуцентом органического вещества в водных экосистемах и важным фактором формирования качества вод. Видовой состав и структурные показатели фитопланктона рек и озер региона широко используются в оценке их экологического состояния и определения качества воды, начиная с середины ХХ в. (Скабичевский, 1959) и по настоящее время (Фитопланктон..., 2019).

Регулярные исследования фитопланктона и оценка качества вод по показателям его развития проводились только для р. Иртыш (Фитопланктон..., 2019; Баженова, Барсукова, 2022; Барсукова и др., 2023), притоки Иртыша, расположенные в лесной зоне, изучались спорадически (Баженова, 2005; Барсукова, Баженова, 2012), поэтому оценка качества их вод является весьма актуальной.

Цель работы – оценить качество вод малых рек лесной зоны Омского Прииртышья по показателям гидрохимии и развития фитопланктона.

Материалы

В статье использованы материалы гидрохимического анализа и обработки проб фитопланктона малых рек лесной зоны Омского Прииртышья: левобережных притоков Иртыша – Степановка, Ибейка и правобережных – Уразай, Каланзас, Абросимовка. Пробы отбирали в первой и второй декадах сентября 2020 г., что соответствует концу летнего и началу осеннего сезона. Именно этот период является в регионе временем расцвета фитопланктона различных водных объектов, показатели которого наиболее полно отражают их экологическое состояние (Баженова, 2005). 

Локация мест отбора проб в реках проведена с помощью GPS-навигатора и представлена на карте-схеме (рис. 1). 

 

Рис. 1. Карта-схема мест отбора проб в реках лесной зоны Омской области, сентябрь 2020 г.  Точки отбора: 1 – р. Степановка (56^о55ꞌ19ꞌꞌN 74^о16ꞌ54ꞌꞌE); 2 – р. Ибейка (56^о47ꞌ00ꞌꞌN 74^о31ꞌ37ꞌꞌE); 3 – р. Каланзас (57^о08ꞌ44ꞌꞌN 74^о38ꞌ23ꞌꞌE); 4 – р. Абросимовка (56^о53ꞌ05ꞌꞌN 74^о35ꞌ51ꞌꞌE); 5 – р. Уразай (56^о47ꞌ31ꞌꞌN 74^о35ꞌ43ꞌꞌE).

 Fig. 1. Schematic map of sampling sites in the rivers of the forest zone of the Omsk region, September 2020. Selection points: 1 – Stepanovka river (56^о55ꞌ19ꞌꞌN 74^о16ꞌ54ꞌꞌE); 2 – Ibeika river (56^о47ꞌ00ꞌꞌN 74^о31ꞌ37ꞌꞌE); 3 – Kalansas river (57^о08ꞌ44ꞌꞌN 74^о38ꞌ23ꞌꞌE); 4 – Abrosimovka river (56^о53ꞌ05ꞌꞌN 74^о35ꞌ51ꞌꞌE); 5 – Urazai river (56^о47ꞌ31ꞌꞌN 74^о35ꞌ43ꞌꞌE).

Методы

Гидрохимический анализ проводили по следующим показателям: pH, сумма ионов (общая минерализация), жесткость общая, гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺+ K⁺, аммонийный, нитритный, нитратный азот, общий фосфор, БПК₅, ХПК. Полученные величины сравнивали с нормативными требованиями для водных объектов рыбохозяйственного использования (Приложение к Приказу Министерства сельского хозяйства РФ от 13 декабря 2016 г. № 552 с изм. от 12.10.2018 г., 10.03.2020 г., 22.08.2023 г.), к которым относятся все реки Омской области. 

Отбор количественных проб фитопланктона объемом 0.5 л проводили зачерпыванием из поверхностного (0–0.2 м) слоя воды, одновременно отбирали качественные пробы. Фиксацию проб проводили 40 % формалином с добавлением раствора Люголя, концентрирование – осадочным методом. Учет численности клеток проводили на световом микроскопе Euler Professor 770T в камере Горяева в 2–4 повторностях, биомассу рассчитывали счетно-весовым методом (Федоров, 1979).

Таксономический список водорослей составлен с учетом современных систематических преобразований, для актуализации видовых названий использовали данные международной базы Algaebase (Guiry, Guiry, 2023).

Доминирование видов определяли по их численности. Как было установлено ранее (Баженова, 2005), реки Омского Прииртышья подвержены антропогенному эвтрофированию, в то же время известно, что на ранних этапах эвтрофирования возрастает численность преимущественно мелкоклеточных видов, а увеличение общей биомассы фитопланктона может не наблюдаться (Михеева, 1992), поэтому выделение доминантов по биомассе в нашем случае нецелесообразно. В число доминантов включали виды, суммарная численность которых составляла не менее 10 % общей численности фитопланктона (Корнева, 2009).

Гидрохимическая характеристика рек проведена по О. А. Алекину (1970). Трофический статус рек и качество воды оценивали по биомассе фитопланктона (Оксиюк и др., 1993), а также по показателям БПК₅ и ХПК (Шитиков и др., 2003). Статистическую обработку данных проводили в программе Microsoft Excel.

Результаты

Обследованные водотоки по протяженности (Доманицкий и др., 1971) относятся к малым рекам, и только р. Абросимовка – совсем малым, глубина рек колеблется от 0.2 до 5.0 м. Воды исследованных рек являются пресными и относятся к гидрокарбонатному классу, кроме реки Ибейка, солоноватые воды которой относятся к хлоридно-гидрокарбонатному классу вод. Активная реакция водной среды (рН) колеблется от слабощелочной до щелочной и соответствует нормативу (6.5–8.5), принятому в России и странах ЕС (Шитиков и др., 2003) (табл. 1).

По показателю БПК₅ левобережные притоки относятся к 4-му классу вод «загрязненная», здесь отмечено превышение норматива БПК₅ (2,1 мг О/дм ³). В правобережных притоках качество вод по БПК₅ колеблется от 2-го класса «чистая» (р. Каланзас) до 3-го класса «удовлетворительной чистоты». По показателю ХПК большинство рек относятся к 3-му классу «удовлетворительной чистоты», только р. Степановка – к 4-му классу «загрязненная». Концентрация общего фосфора в поверхностных водах не регламентируется, но в водах исследованных рек этот показатель не превышает значений, соответствующих незагрязненным природным водам (Гидрохимические показатели..., 2000).

Концентрация различных форм азота в водах исследованных рек колеблется в широких пределах, но не превышает ПДК. Наибольшая концентрация отмечена для нитратного азота, по этому показателю воды левобережных притоков и р. Уразай соответствуют 5-му классу вод «грязная», а рек Каланзас и Абросимовка – 3-му классу «удовлетворительной чистоты». Концентрация аммонийного и нитритного азота соответствует 2-му классу качества вод для большинства правобережных притоков (кроме р. Уразай по NH₄⁺) и 3-му классу для левобережных притоков. Наибольшая концентрация различных форм азота характерна для левобережных притоков.

 

Таблица 1. Основные гидрохимические показатели исследованных рек лесной зоны, сентябрь 2020 г. 

Река	Длина  рек, км	рН	Сумма  ионов, мг/дм3	БПК5, мг О/дм3	ХПК, мг О/дм3	Аммонийный азот,  мг/дм3	Нитритный азот, мг/дм3	Нитратный азот, мг/дм3	Фосфор общий, мг/дм3
Левобережные притоки
Степановка	25	7.92	262.00	2.54 ± 0.66	16.0 ± 1.60	0.31 ± 0.05	0.019 ± 0.010	2.97 ± 0.45	0.043 ± 0.017
Ибейка	54	7.78	2294.00	4.50 ± 1.17	9.7 ± 0.97	0.38 ± 0.05	0,0.15 ± 0.008	7.63 ± 1.14	0.281 ± 0.084
Правобережные притоки
Уразай	26	8.11	330.00	1.40 ± 0.36	7.5 ± 0.80	0.08	0.009 ± 0.005	3.11 ± 0.47	0.052 ± 0.021
Каланзас	29	7.43	208.00	1.10 ± 0.29	6.6 ± 0.66	0.02	0.003 ± 0.002	0.62 ± 0.12	0.045 ± 0.018
Абросимовка	10	7.55	268.00	2.10 ± 0.55	6.4 ± 0.64	0.10	0.004 ± 0.002	0.66 ± 0.13	0.060 ± 0.024

 

В составе фитопланктона исследованных рек идентифицировано 74 видовых и внутривидовых таксона водорослей, включая таксономический ранг вида (ВВТ) из шести отделов: Cyanoprokaryota – 9, Dinophyta – 1, Euglenophyta – 12, Bacillariophyta – 22, Chlorophyta – 23, Chrysophyta – 1. Фитопланктон рек имеет различную таксономическую структуру, причем в левобережных притоках Иртыша (Степановка, Ибейка) структура фитопланктона более разнообразна (рис. 2).

 

 Рис. 2. Таксономическая структура фитопланктона притоков р. Иртыш. А – р. Степановка, Б – р. Ибейка, В – р. Уразай, Г – р. Абросимовка, Д – р. Каланзас: 1 – Cyanoprokaryota, 2 – Euglenophyta, 3 – Bacillariophyta, 4 – Chlorophyta, 5 – Chrysophyta, 6 – Dinophyta

Fig. 2. Taxonomic structure of phytoplankton in the tributaries of the Irtysh River. A – Stepanovka River, Б – Ibeika River, В – Urazai River, Г – Abrosimovka River, Д – Kalansas River: 1 – Cyanoprokaryota, 2 – Euglenophyta, 3 – Bacillariophyta, 4 – Chlorophyta, 5 – Chrysophyta, 6 – Dinophyta

 

Для фитопланктона левобережных притоков характерна высокая доля эвгленовых водорослей в таксономической структуре и присутствие других фитофлагеллят – Chrysophyta и Dinophyta, не найденных в правобережных притоках. Как известно, высокое видовое богатство фитофлагеллят, обладающих миксотрофным типом питания, указывает на значительное загрязнение водных объектов легко окисляемыми органическими веществами (Корнева, 2009).

Фитопланктон правобережных притоков содержит 4 отдела водорослей, среди которых ведущими являются диатомовые и зеленые водоросли. В фитопланктоне рек Уразай и Абросимовка по таксономическому составу преобладают диатомовые водоросли, а в р. Каланзас – зеленые (см. рис. 2). 

Показатели численности и биомассы фитопланктона в исследованных реках варьировали в значительных пределах. Максимальная численность и биомасса фитопланктона отмечена в р. Абросимовка, минимальные показатели численности наблюдаются в р. Степановка, биомассы – в р. Каланзас. В формировании общей численности фитопланктона наибольшее участие принимают зеленые, диатомовые водоросли и цианопрокариоты, биомассы – диатомовые и зеленые водоросли (табл. 2).

 

Таблица 2. Численность и биомасса фитопланктона рек лесной зоны Омского Прииртышья, 2020 г.

Река	Общая  численность, млн кл./дм3	Общая биомасса, г/м3	Численность, %
			Биомасса, %
			Cyanoprokaryota	Euglenophyta	Bacillariophyta	Chlorophyta	Прочие
Левобережные притоки
Степановка	0.47	0.35	9.68	0.80	18.35	27.42	43.75
			0.13	0.26	43.32	34.98	21.31
Ибейка	2.82	7.97	5.89	3.89	3.56	84.58	2.08
			0.08	16.33	7.73	75.75	0.06
Правобережные притоки
Уразай	0.67	1.08	43.04	2.98	33.28	20.70	–
			1.45	9.76	84.50	4.29	–
Каланзас	0.60	0.15	71.80	1.87	8.47	17.86	–
			38.03	3.53	47.28	11.16	–
Абросимовка	3.14	10.92	2.11	7.09	49.9	40.9	–
			14.54	1.19	60.54	23.73	–
В среднем	1.54 ± 059	4.10 ± 2.23	26.50 ± 13.46	3.33 ± 5.77	22.71 ± 8.48	38.29 ± 12.23	9.17 ± 8.65
			10.86 ± 7.31	6.21 ± 3.02	48.67 ± 12.51	29.98 ± 12.59	4.28 ± 4.25

 

 Из исследованных рек только для Степановки имеются данные предыдущих лет по численности (0.32 млн кл./дм³) и биомассе (0.27 г/м³) фитопланктона (Баженова, 2005), они сопоставимы с текущими показателями.

Доминирующий комплекс фитопланктона исследованных рек формируют представители Cyanoprokaryota (5 видов) и Chlorophyta (4 вида). Видовой состав доминантов в основном специфичен. В правобережных притоках рек Уразай и Каланзас в состав доминантов входит один и тот же вид нитчатых цианопрокариот – Planktolyngbya limnetica (Lemm.) Kom.-Legn. et Cronb., а также  Planktolyngbya Anagn. et Kom. sp., Coelastrum microporum Näg. (р. Уразай), Pseudodidymocystis inconspicua (Korsh.) Hind. Доминирующий комплекс фитопланктона в р. Степановка формируют исключительно нитчатые цианопрокариоты (Leptolyngbya foveolarum (Gom.) Anagn. et Kom., Oscillatoria Vauch. Ex Gom. sp.), здесь найден новый для региона вид Phormidium schroeteri (Hansg.) Anagn. В других реках в состав доминантов входят как нитчатые цианопрокариоты, так и мелкоклеточные зеленые водоросли. В р. Абросимовка доминируют мелкоклеточная хлорококковая водоросль Actinastrum hantzschii var. subtile Wolosz. и нитчатая цианопрокариота Planktolyngbya sp. В р. Ибейка абсолютным доминантом является Wislouchia uroglenoidea (Svir.) Molinari et Guiry, характерный обитатель пойменных озер и болот (Дедусенко-Щеголева и др., 1959).

Относительная бедность видового состава доминирующего комплекса и преобладание в нем нитчатых цианопрокариот является характерной чертой для фитопланктона малых рек лесной зоны, что отличает его от фитопланктона других водных объектов региона (Фитопланктон..., 2019), в т. ч. малых рек лесостепной зоны (Гонтаренко, Баженова, 2020).

Трофический статус исследованных рек колеблется в широких пределах – от олиготрофной до политрофной категории. Качество вод колеблется от 2-го класса «чистая» до 4-го класса «загрязненная» и существенно отличается от класса качества, определенного по гидрохимическим показателям, полное совпадение отмечено только для мезотрофной р. Уразай.  Эвтрофные  и  политрофные  реки  имеют  наиболее  низкое  качество  воды  – 4-й  класс «загрязненная» (табл. 3).

 

 Таблица 3. Качество воды и трофический статус рек лесной зоны Омского Прииртышья, 2020 г.

Река	Класс качества воды			Трофический статус
	по биомассе фитопланктона	по БПК5	по ХПК	категория	разряд
Левобережные притоки
Степановка	2	4	4	олиготрофная	олиго-мезотрофная
Ибейка	4	4	3	эвтрофная	эв-политрофная
Правобережные притоки
Уразай	3	3	3	мезотрофная	мезо-эвтрофная
Каланзас	2	2	3	олиготрофная	олиго-мезотрофная
Абросимовка	4	3	3	политрофная	политрофная

Примечание. Класс качества воды: 2-й – чистая, 3-й – удовлетворительной чистоты, 4-й – загрязненная. 

Обсуждение

Фитопланктон рек лесной зоны Омского Прииртышья характеризуется разнообразной таксономической структурой, включающей 6 отделов: Cyanoprokaryota, Dinophyta, Euglenophyta, Bacillariophyta, Chlorophyta, Chrysophyta. Ведущая роль в таксономической структуре фитопланктона всех рек принадлежит зеленым и диатомовым водорослям, наибольшее видовое богатство присуще зеленым водорослям, что характерно как для притоков Иртыша, так и других рек Обь-Иртышского бассейна, а также водотоков разных физико-географических зон России (Митрофанова, 2008; Корнева, 2009; Шевелева, Воробьева, 2009; Габышев, Габышева, 2018; Никулина, 2019; Фитопланктон..., 2019; Барсукова и др., 2022).

Доминирующий комплекс фитопланктона исследованных рек формируют представители зеленых, диатомовых водорослей и цианопрокариот, что имеет сходство с комплексом доминантов р. Иртыш и других рек Обь-Иртышского бассейна (Баженова, 2005; Митрофанова, 2008; Барсукова и др., 2022, 2023). Характерной чертой фитопланктона малых рек лесной зоны является относительная бедность видового состава доминирующего комплекса и преобладание в нем нитчатых цианопрокариот, это отличает его от фитопланктона других водных объектов региона (Фитопланктон..., 2019), в т. ч. малых рек лесостепной зоны (Гонтаренко, Баженова, 2020).

Присутствие в фитопланктоне левобережных притоков фитофлагеллят является характерной чертой многих водных объектов Западной Сибири (Науменко, 1996; Сафонова, 1987; Романов, Кириллов, 2009), в т. ч. Омского Прииртышья (Фитопланктон Омского Прииртышья, 2019) и указывает на повышенный уровень загрязнения их вод легкоокисляемыми органическими веществами (Корнева, 2009).

Гидрохимические показатели исследованных рек в основном удовлетворительные и соответствуют установленным для рыбохозяйственных водных объектов нормативам. Однако в левобережных притоках, расположенных в наиболее освоенной  в хозяйственном и промышленном отношении Северной экономической зоне Омской области, отмечено повышенное содержание аммонийного азота и превышение ПДК по БПК_5. Значительное содержание различных форм азота характерно и для других рек Обь-Иртышского бассейна, на берегах которых находятся крупные населенные и промышленные центры, несущие антропогенную нагрузку на водные объекты (Митрофанова, 2008). 

Заключение

Процессы негативного воздействия на малые реки лесной зоны Омской области в настоящее время выражены слабо, что связано с низкой антропогенной преобразованностью территории. Качество вод исследованных рек достаточно удовлетворительное и колеблется от 2-го класса «чистая» до 4-го класса «загрязненная» как по гидрохимическим показателям, так и по биомассе фитопланктона. Вместе с тем некоторые гидрохимические показатели и структура фитопланктоценозов левобережных притоков свидетельствуют о наличии негативных явлений в их экосистемах, что должно учитываться в дальнейшей хозяйственной деятельности на территории региона и требует дальнейшего мониторинга этих объектов.

Библиография