Экология/ 1. Состояние биосферы и его влияние на здоровье человека.

^1,2Д.б.н. Хоружая Т.А., ¹Мартышева Н.А., ²Юрасова Е.Б., ^1,2Коханистая Е.В.

¹Гидрохимический институт, Россия; ²Институт водных проблем РАН, Россия

Цветение водоемов и безопасность питьевой воды

Одним из негативных последствий антропогенного загрязнения водоемов является их эвтрофикация, проявлением которой служит «цветение» воды за счет массового развития водорослей. «Цветение», которое сейчас наблюдается во многих водоемах, создает проблемы в рекреационном, хозяйственном и питьевом водопользовании. В последнее время особую озабоченность вызывает массовое развитие синезеленых водорослей, в том числе видов, известных своей способностью продуцировать токсины. К продуцентам токсинов, опасных для здоровья человека и млекопитающих, относят водоросли родов Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Oscillatoria, Nostoc, Lyngbya и других. Судя по многочисленным публикациям, в последнее время «токсичные» синезеленые массово развиваются в водохранилищах России, они встречаются в бассейнах Волги, Урала, в Сибири. Однако пока не известно, всегда ли токсины синезеленых действительно образуются в клетках водорослей и при отмирании их попадают в водоемы и какие факторы влияют на эти процессы.

С другой стороны, в некоторых цветущих водоемах периодически регистрируется токсическое действие воды на млекопитающих при биотестировании [1]. Показано, какие виды водорослей и при какой численности образуют определенные количества токсина (микроцистина). Возможно, что в разных водоемах ситуация с токсинами разная.

Целью настоящей работы является анализ связей между характеристиками развития фитопланктона и токсичностью при биотестировании на Цимлянском водохранилище – крупнейшем на юге России

Цимлянское водохранилище создано в 1952 году зарегулированием реки Дон в нижнем течении. Оно является важнейшим звеном водохозяйственной схемы бассейна Дона, обеспечивает регулирование стока, поддержание водности и условий судоходства на Волго-Донском канале, нормальную работу водозаборов хозяйственно-питьевого, сельскохозяйственного водоснабжения и рыбного хозяйства, работу РоАЭС, Цимлянской ГЭС и Новочеркасской ГРЭС, используется для рекреации.

«Цветение» воды наблюдается на Цимлянском водохранилище практически ежегодно, что затрудняет его народно-хозяйственное использование, а иногда даже приводит к чрезвычайным ситуациям с питьевым водоснабжением (например, в г.Волгодонске, 2009 г).

Одновременные исследования видового состава фитопланктона и биотестирование токсичности воды на гидробионтах (дафниях, водорослях) проведены на нижнем участке водохранилища в летне-осенний период в 2010-2012 гг. Пробы отбирали с судна на створах Росгидромета в районе городов Волгодонск, Цимлянск и станицы Жуковская. Токсичность при биотестировании оценивали по острому или подострому токсическому действию на тест-объект. Степень токсичности определяли по критериям ГОСТ Р 54496 2011. Всего обработано 28 проб с 6 вертикалей.

Установлено, что пробы воды при биотестировании часто оказывают токсическое действие на гидробионтов. Обращает внимание высокая изменчивость наличия и степени токсичности во времени и пространстве. Гидробиологический анализ показал, что «токсичные» синезеленые водоросли водохранилища относятся к семействам Microcystidaceae, Aphanizomenonaceae, Anabaenaceae, Oscillatoriaceae и др. Их доля в сообществе в летне-осенний период доходит почти до 95% численности синезеленых. При этом аномально высокую численность часто дают виды Microcystis aeruginosa и Aphanizomenon flos-aquae – известные продуценты токсинов.

Поиск возможных статистических связей токсичности воды и присутствия «токсичных» видов водорослей показал, что, несмотря на вариации (как данных биотестирования, так и численности водорослей), явно выражена положительная связь роста относительного содержания M. aeruginosa токсичности воды для дафний. Более сложные (полиномиальные) зависимости показаны для Aphanizomenon flos-aquae. Тем не менее значительная часть проб с преобладанием (более 40% численности синезеленых) обоих «токсичных» видов при биотестировании обычно была токсичной.

Токсичность воды Цимлянского водохранилища регистрировалась и ранее [2]. Судя по исследованиям 2011-2012 гг., выявленная токсичность, по-видимому, обусловлена водорослями, которые постоянно присутствуют в фитопланктоне водохранилища и считаются продуцентами токсинов. Такой вывод подтверждается и информацией химического мониторинга Росгидромета: в воде водохранилища нет особо токсичных веществ (например, хлорорганических), характерна загрязненность металлами (в основном соединениями меди) и биогенными веществами [3]. Кроме того, общая загрязненность обследованного участка водохранилища по химическим показателям сравнительно невелика.

По-видимому, токсичная при биотестировании вода опасна не только для гидробионтов, но и для человека, поскольку считается, что гидробионты более чувствительны к токсическому воздействию, чем млекопитающие.

Используя данные [1] о соответствии численности M. aeruginosa порядка 9 тыс клеток/дм³ одной ПДК микроцистина, установленной ВОЗ для питьевой воды (1 мкг/дм³), сделан перевод данных в количество микроцистина в каждой пробе. Оказалось, что содержание микроцистина весьма велико: от 0,9 до 10 мкг/дм³ в разных пробах, т.е. превышает ПДК. Однако, соответствия содержания токсина и степени токсичности проб воды не обнаружено. Возможно, токсичность обусловлена другими химическими веществами, выделяемыми водорослями, или другими их токсинами. Следует отметить, что число известных к настоящему времени цианотоксинов весьма велико: это анатоксины, сакситоксины, цилиндроспермозины [4]. Около 60 химических веществ входят в группу микроцистинов (LR,YR, RR, LW). Их патологические влияния включают нейро- и цитотоксичность, ингибирование ацетилхолинэстеразы и синтеза белка; они вызывают удушье, судороги, параличи, некротические повреждения внутренних органов.

Опасность цветения воды «токсичными» видами водорослей усугубляется устойчивостью токсинов: они не разрушаются при хлорировании воды и сохраняются в сухих клетках. В некоторых странах (США, Австралии, Канаде и др.) уже введены и используются в водоохранном законодательстве нормативы на содержание микроцистина и других токсинов синезеленых в воде [5]. Результаты исследований на Цимлянском водохранилище указывают на причастность синезеленых к токсичности воды и свидетельствуют о необходимости биотестирования и регулярного контроля содержания токсинов синезеленых в воде.

Использованные источники информации

1. Гаврилова Е.В. Видовой состав, динамика численности и токсичность цианобактерий Шершневского водохранилища Челябинской области. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Пермь, 2009. 20 с.

2. Никаноров А.М., Хоружая Т.А., Мартышева Н.А. Современные характеристики и тенденции многолетних изменений эколого-токсикологического состояния Цимлянского водохранилища// Метеорология и гидрология, 2012. №4. С. 75-85.

3. Качество поверхностных вод Российской Федерации. Ежегодник. 2011 г. МПР РФ, Росгидромет. Ростов-на-Дону, 2012.. 40 с.

4. Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Жуковский А.В. Цианобактериальное цветение воды – источник проблем природопользования и стимул инноваций в России. Вестник РАН Электронный ресурс: http://www.terrahumana.ru/arhiv

5. Хоружая Т.А., Никаноров А.М. Эвтрофирование и токсичность синезеленых водорослей как проявление глобальных экологических проблем/Вода и водные ресурсы: Системообразующие функции в природе и экономике: сб. науч.трудов/отв. ред. В.Г.Пряжинская. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. С. 340-344.