Мониторинг химического и биологического состава придонного ила (обзор литературы)

Работа посвящена изучению образования донных отложений и ила, их влиянию на состояние водных экосистем, эффективным методам исследования и их практическому применению. Из-за непрерывной антропогенной нагрузки в иле и придонных образованиях постоянно накапливаются тяжёлые металлы, полициклические ароматические углеводороды и другие загрязнения. Они подвергаются различным химическим процессам, в результате которых могут образовываться ещё более токсичные соединения. Накопление этого комплекса загрязняющих веществ становится впоследствии источником вторичного загрязнения, влияя при этом на качество воды в водоёмах, снижая видовое разнообразие водных организмов, и путём миграции и движения по пищевым цепям, негативно воздействуя на состояние растений, животных и людей, в конечном итоге нарушая процессы самоочищения. Ил и донные отложения, таким образом, становятся показателями загрязнения водоёмов. На вторичных отложениях происходит торможение биологических процессов, возникают анаэробные условия, увеличивается кислотность, что способствует постоянному выделению и поступлению в атмосферу вредных газов. Одним из главных последствий этого процесса является парниковый эффект и нарушение теплового баланса.

Одним из способов мониторинга донных отложений является биотестирование. В этом методе в качестве тест-организмов выбирают ракообразных из-за их чувствительности к загрязнениям, широкому распространению. Биотестирование может использоваться и как независимый метод оценки состояния водных экосистем, так и в их интегральной оценке. Сейчас в России пока нет системы оценки качества донных отложений, что значительно затрудняет оценку состояния поверхностных водоёмов и прогнозирование негативных процессов. Таким образом, данные о составе поллютантов в иле и донных отложениях неприменимы для экологической характеристики. Поэтому представляется необходимым создать единую методологию и наладить межведомственную коммуникацию специалистов, чтобы в полной мере производить оценку загрязнённости водоёмов и вовремя реагировать на угрожающие уровни.

Участие авторов:
Савостикова О.Н. — концепция и дизайн исследования, написание текста, сбор материала и обработка данных;
Ушакова О.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста, сбор материала и обработка данных, редактирование;
Трегубова Л.Ю. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование осуществлялось в рамках Государственного контракта № 145.001.21.6 на выполнение прикладной научно-исследовательской работы по теме «Разработка унифицированных методов, включающих отбор проб, для осуществления определения микробиологического и паразитологического загрязнения сточных вод» в ФГБУ «ЦСП» ФМБА России.

Поступила: 29.03.2022 / Принята к печати: 12.04.2022 / Опубликована: 31.05.2022

1. Троунова В.А., Соколовская И.П. Содержание микроэлементов в донных отложениях Новосибирского водохранилища как отражение его экологического состояния. Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. 2000; 448(1-2): 446-8. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(00)00234-5

2. Решетняк О.С., Закруткин В.Е. Донные отложения как источник вторичного загрязнения речных вод металлами. Известия науки. 2016; (4): 102-9.

3. Sindermann C.J. Coastal Pollution: Effects on Living Resources and Humans. CRC Press Taylor Francis Group; 2016.

4. Hakanson L., Blenckner T. A review on operational bioindicators for sustainable coastal management - criteria, motives and relationships. Ocean Coast. Manag. 2008; 51(1): 43-72. https://doi.org/10.1016/j.cecoaman.2007.04.005

5. Томилина И.И., Комов В.Т. Донные отложения как объект токсикологических исследований (обзор). Биология внутренних вод. 2002; (2): 20-6.

6. Нахшина Е.П. Тяжелые металлы в системе «вода - донные отложения» водоемов (обзор). Гидробиологический журнал. 1985; 21(2): 80-90.

7. Trujillo-Cardenas J.L. Speciation and sources of toxic metals in sediments of Lake Chapala, Mexico. Journal of the Mexican Chemical Society. 2010; 54(2): 79-87.

8. Tarnawski M., Baran A. Use of chemical indicators and bioassays in bottom sediment ecological risk assessment. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2018; 74(3): 395-407. https://doi.org/10.1007/s00244-018-0513-2

9. Мелехов О.П., Сарапульцева Е.И. Биологический контроль окружающей среды: Биоиндикация и Биотестирование. М.: Академия; 2010.

10. Лукьянов В.А. Разработка технологических решений восстановления малых водоемов на примере Васильевских озер. Тольятти; 2016.

11. Искандарова Ш.Т., Усманов И.А., Хасанова М.А. Влияние донных отложений на качество воды малых рек. Экология. 2019; (3): 19-21.

12. Rzetala M., Babicheva V.A., Rzetala M.A.Composition and physico-chemical properties of bottom sediments in the southern part of the Bratsk Reservoir (Russia). Sci. Rep. 2019; 9(1): 12790. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49228-4

13. Бакаева Е.Н., Никаноров А.М., Игнатова Н.А. Место биотестовых исследований донных отложений в мониторинге водных объектов. Вестник Южного научного центра РАН. Биология. 2009; 5(2): 84-93.

14. Крамер Д.А. Оценка антропогенного воздействия на загрязнение данных отложений малых рек на примере г. Москвы: Автореф. дисс. … канд. хим. наук. М.; 2015.

15. Штамм Е.В., Скурлатов Ю.И., Козлова Н.Б., Зайцева Н.И., Александрова Е.В. Биотестирование в оценке эффективности технологий очистки сточных вод. Водные ресурсы. 2011; 38(2): 232-8.

16. Berezina N., Strode E., Golubkov S., Balode M. Sediment quality of the Gulf of Finland: bioassay with amphipods. In: 8th Baltic Sea Science Congress: Book of Abstracts. St. Petersburg; 2011

17. Буторин Н.В., Зиминова Н.А., Курдин В.П. Донные отложения верхневолжских водохранилищ. Ленинград: Наука; 1975.

18. Сучкова О.А. Разработка эффективного способа утилизации илового осадка на примере ОАО «Тольяттисинтез»: Бакалаврская работа. Тольятти; 2016.

19. Бакаева Е.Н., Корпакова И.Г. Методологические аспекты биотестирования качества донных отложений морских водных экосистем. В кн.: VIII съезд Гидробиологического общества РАН: Тезисы докладов. Том 2. Калининград; 2001: 104-5.

20. Förstner U., Salomons W. Sediment research, management and policy. J. Soil. Sediment. 2010; 10: 1440-52. https://doi.org/10.1007/s11368-010-0310-7