Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2021 номер 6

Целлюлозно-бумажное производство (ЦБП) активно развивается в северных регионах. Экосистемы северных рек обладают пониженной способностью к биологическому самоочищению, поэтому они более уязвимы перед антропогенным загрязнением. Для контроля над сохранением биоресурсов водоемов важную роль играет оценка их загрязнения. Обзор литературы, приведенный в настоящей статье, иллюстрирует ключевые факторы воздействия сточных вод предприятий ЦБП на водные экосистемы и будет полезен специалистам, работающим в системе мониторинга. В данной работе обсуждаются примеры влияния стоков ЦБП на водных беспозвоночных на разных уровнях организации - от молекулярного до экосистемного. Описаны ответные реакции водных зооценозов (зоопланктона и зообентоса) на загрязнение и воздействие специфических веществ, попадающих в водоемы со стоками целлюлозно-бумажных комбинатов. Эти данные получены как экспериментальным путем, так и в натурных наблюдениях за водоемами. Проанализированы сведения о трансформации донных отложений рек и озер в зоне действия сточных вод различных комбинатов, динамика их изменений с момента введения очистных сооружений до момента снижения производственной нагрузки и уменьшения количества попадающих в водоемы загрязняющих веществ. Приведены данные, оценивающие влияние теплового загрязнения, которое часто характеризует сточные воды промышленных предприятий. Одной из крупных рек европейской части России является р. Вычегда. Учитывая важную роль ее бассейна в регионе, контроль за состоянием населяющих ее сообществ водных организмов является актуальной задачей. Дан краткий ретроспективный анализ гидробиологических наблюдений, проведенных на водотоке в 80-х годах прошлого столетия, спустя 20 лет с момента пуска в эксплуатацию ЦБП. На тот период в реке были отмечены изменения, произошедшие в составе и структуре сообществ водных беспозвоночных в зоне влияния его сточных вод.

Представлены результаты трехлетних измерений (в июле 2018-2020 гг.) гидрофизических и гидрохимических показателей вод р. Вычегда в местах сброса очищенных сточных вод ЦБК АО ^“Монди СЛПК^”. На условно фоновых станциях, испытывающих воздействие сточных вод в концентрациях значительно ниже ПДК_рх, отмечены: минерализация, содержание ионов Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2-, NO3^-, тяжелые металлы, нефтепродукты, анионные поверхностно-активные вещества, бенз[a]пирен; превышение ПДК_рх отмечено для взвешенных веществ, химического потребления кислорода (ХПК), РО4^3-, Fe, Mn. Исследования показали, что происходит заметное улучшение качества сточных вод и снижение экологической нагрузки на экосистему р. Вычегда в местах их сброса благодаря проводимой АО “Монди СЛПК^” модернизации очистных сооружений. При высоком уровне воды в р. Вычегда (2018-2019 гг.) для всех исследованных показателей в местах сброса очищенных сточных вод не выявлено достоверного превышения над условно фоновыми значениями. Снижение качества вод удалось зарегистрировать только в условиях маловодного 2020 г. В этот период в местах сброса сточных вод отмечено статистически значимое превышение над условно фоновыми значениями массовых концентраций взвешенных веществ, Cl^-, SO4^2-, РО4^3-, NH4⁺, S_общ, K, Nа, фенола, а также показателей ХПК, перманганатной окисляемости (ПО), мутности, удельной электропроводности. По эколого-санитарным и токсикологическим показателям воды всех обследованных пунктов наблюдений отнесены к 3-му классу качества (удовлетворительной чистоты).

В результате проведенных исследований изучены состав и структура планктонных сообществ р. Вычегда в зоне влияния очищенных сточных вод целлюлозно-бумажного производства. На исследованном отрезке реки в зоопланктоне установлены богатый видовой состав и количественное развитие зоопланктона. В сообществах по обилию видов, численности и биомассе преобладали коловратки, что характерно для водотока в целом. Виды-индикаторы вод с высоким уровнем загрязнения найдены как в пунктах, расположенных непосредственно в зоне влияния условно чистых сточных вод, так и на фоновых участках реки. В пунктах сброса сточных вод найдены виды, не свойственные ее естественным водам. Ведущие комплексы представлены 9-15 видами. Состав их различался на фоновых участках, у стоков и пунктах, расположенных ниже по течению. Показано, что по состоянию планктонных сообществ в целом воды реки можно охарактеризовать как олиготрофные, за исключением пунктов, расположенных ниже по течению от сброса очищенных сточных вод, где они квалифицируются как эвтрофные.

Описаны состав, разнообразие донных сообществ и современное экологическое состояние р. Вычегда в зоне влияния очищенных сточных вод целлюлозно-бумажного производства. Отмечены не характерные для донных биоценозов среднего течения р. Вычегда количественные показатели развития и высокое разнообразие донной фауны. В составе зообентоса выявлены 23 таксономические группы донных беспозвоночных. Для семи модельных групп установлено 125 видов и форм, определен устойчивый комплекс видов, доминирующих на исследованном участке реки. В составе модельных групп преобладали виды-индикаторы о-β- и β-сапробных условий. В целом, индексы оценки качества вод, основанные на составе и структуре сообществ донных беспозвоночных, характеризовали состояние реки на участке мониторинга как “удовлетворительное”. Исключение составляли пункты сброса условно чистых сточных вод, где увеличивалась роль видов-индикаторов α- и полисапробных условий, а значения большинства индексов были достоверно ниже.

В 2018-2020 гг. в реках Вычегда и Сысола регистрировали новые для Республики Коми и всего европейского Севера виды веслоногих раков: Elaphoidella bidens (Schmeil), Phyllognatopus viguieri (Maupas), Paracyclops imminutus Kiefer. Все эти виды были найдены исключительно в зонах слива сточных вод лесоперерабатывающего предприятия или городских стоков Сыктывкара. Анализ найденных особей показал их морфологическое сходство с типовыми описаниями, только у P. viguieri из р. Сысола обнаружены особенности в строении фурки, которые отличали его от типовой формы. В результате молекулярно-генетических исследований определено, что нативный для Вычегодского бассейна рачок Attheyella crassa (Sars G. O.) идентичен по структуре мтДНК-COI особям этого вида из Московской области, тогда как вычегодская E. bidens из зоны влияния очищенных сточных вод целлюлозно-бумажного производства отличалась от представителей вида из Московской области на 14 % и была близка E. bidens из Новой Зеландии. Такая особенность генетической характеристики вычегодской популяции E. bidens косвенно подтверждает, что механизм вселения вида в новое местообитание связан со сточными водами. Обнаруженные новые для Республики Коми виды веслоногих раков представляют в регионе исследований факультативно синантропную фауну, способную к развитию лишь на урбанизированных территориях.

Представлены результаты исследования летнего фитопланктона (июль 2018-2020 гг.) в среднем течении р. Вычегда в местах сброса очищенных сточных вод целлюлозно-бумажного комбината АО “Монди Сыктывкарский ЛПК” (AO “Монди СЛПК”). В фитопланктоне исследованного участка реки выявлено 263 вида с разновидностями водорослей из семи отделов: Cyanoprokaryota - 8, Ochrophyta - 4, Rhodophyta - 1, Euglenophyta - 1, Bacillariophyta - 232, Chlorophyta - 15, Charophyta - 2. Преобладают по разнообразию в основном широко распространенные эвритопные виды. За три года исследований для фитопланктонных сообществ показана стабильность комплекса доминирующих видов и структурного разнообразия. Основу доминирующих комплексов формируют виды из родов Aulacoseira , Dolichospermum , Pandorina , Eudorina , Closterium и др. Состав доминантов сходен для условно фоновых пунктов и зоны сброса сточных вод. Ниже участка сброса сточных вод с очистных сооружений АО “Монди СЛПК” отмечено массовое развитие теплолюбивого вида диатомеи Diadesmis confervacea - индикатора теплового загрязнения. Общая численность фитопланктона в реке на исследованных станциях колеблется в диапазоне от 1150 до 18000 тыс. кл/дм³, биомасса - от 0,01 до 0,29 мг/дм³. Соотношение общей численности и биомассы водорослей фитопланктона и виды-индикаторы, формирующие комплекс доминантов, отражают повышение трофического статуса вод обследованных участков и высокую степень антропогенной нагрузки на экосистему р. Вычегда. На основе альгоиндикации воды условно фоновых и принимающих сточные воды пунктов наблюдения отнесены к III классу качества (с разрядом качества 3б - “слабо загрязненная”).

Представлены результаты исследования видового разнообразия и стабильности развития особей массовых видов рыб из акваторий р. Вычегда в районе выпуска сточных вод одного из крупнейших лесопромышленных производств на территории европейского северо-востока России. Показано, что за период с 2018 по 2020 г. в уловах стандартным набором сетей с ячеей размером от 10 до 60 мм в литоральной зоне участков мониторинга преобладают окунь, плотва и уклейка. Данные виды являются широко распространенными представителями ихтиофауны в бассейне изучаемой реки. В уловах также отмечены белоглазка, жерех и судак, недавнее появление которых стало возможным благодаря строительству каналов, связывающих бассейн Северной Двины с другими речными системами. Показатели видового разнообразия (количество видов, их относительное обилие и информационный индекс Шеннона) на участках в районе лесопромышленного производства оказались сходными. Интегральный индекс оценки индивидуального развития, основанный на показателе флуктуирующей асимметрии, свидетельствует об отсутствии негативного влияния на формирование билатеральных морфологических структур в раннем онтогенезе у рыб, обитавших как в районе производства, так и на условно фоновом участке. Для уточнения полученных результатов рекомендовано проведение дополнительного исследования на предмет выявления физиологических нарушений в организме рыб или накопления тяжелых металлов или иных поллютантов в их тканях и органах.

Приведены результаты многолетних исследований населения коллембол в градиенте загрязнения сосновых и еловых лесов (средняя тайга) в зоне влияния целлюлозно-бумажного производства (АО “Монди СЛПК”, Республика Коми), основными поллютантами которого являются оксиды углерода, азота, серы, сероводород, минеральная пыль. Изучение проведено в период, когда суммарное количество выбросов составило 20-30 тыс. т (2003, 2007-2009 гг.) и спустя 10-15 лет после их сокращения в 2-3 раза - до 10 тыс. т (2018-2019 гг.). Показано, что после снижения выбросов достоверно увеличивается видовая насыщенность ногохвосток в зонах сильного и умеренного воздействия хвойных лесов, но их численность снижается во всех зонах, что может быть связано с погодными условиями. Установлено, что в сосновых лесах, особенно на фоновых участках, преобладают эуэдафические виды, а доля гемиэдафических и поверхностно-обитающих видов возрастает в зоне сильного влияния. При этом спектр жизненных форм, биотопических групп, структура населения ногохвосток не претерпевают существенных изменений в течение 10 лет. В еловых лесах, напротив, выявлены различия по этим показателям между годами исследований, которые выражаются в смене доминирования видов, соответствующих им жизненных форм и биотопических групп. Наблюдаемые изменения в группировках ногохвосток еловых лесов, по-видимому, определяются изменением напочвенного покрова. В целом, наблюдается значительное улучшение состояния сообщества коллембол еловых лесов в зонах сильного и умеренного воздействия с 2003 по 2019 г.

Проведенный анализ состояния почвенной мезофауны в период сокращения выбросов целлюлозно-бумажного производства выявил изменения структурных параметров сообществ беспозвоночных в сосновых и еловых лесах импактной, буферной и фоновой зон предприятия. На уровне крупных таксонов мезофауна сосняков и ельников отличается высокой степенью сходства и низким разнообразием, характерными для хвойных лесов средней тайги. Видовое богатство беспозвоночных, оцененное за 2003-2019 гг., сопоставимо для импактной и буферной зон и почти в два раза ниже относительно фоновой территории. Общая численность мезофауны, а также таксономических групп варьирует по периодам и зонам нагрузки. В 2007 и 2010 гг. в сосняках импактной зоны наблюдали смену доминантных видов: на буферных и фоновых участках численно преобладали Lithobius curtipes C. L. Koch, 1847 и Pella humeralis (Gravenhorst, 1802), на импактных - Philonthus rotundicollis (Menetries, 1832) и Philonthus politus (Linnaeus, 1758). в сосняках в 2018 г. и в ельниках в 2006, 2010 и 2019 гг. смены доминантов не выявлено: в импактной зоне многочисленны Dendrobaena octaedra (Savigny, 1826) и L. curtipes , характерные для буферных и фоновых участков. Численное преобладание зоофагов в составе мезофауны характерно для всех исследуемых участков. Регистрируемые значения численности некоторых таксонов (Lumbricidae, Diplopoda, Elateridae) свидетельствуют о повышении относительного обилия сапрофагов в почвах хвойных лесов импактной территории. Для жизнедеятельности этих беспозвоночных почвы фоновых участков с высокой естественной кислотностью не пригодны, а вблизи целлюлозно-бумажного предприятия из-за эффекта нейтрализации кислотности почв создаются благоприятные для них условия.