Руководящий документ РД 52.24.620-2000 "Организация и функционирование подсистемы мониторинга антропогенного эвтрофирования пресноводных экосистем" (утв. Росгидрометом)

Руководящий документ РД 52.24.620-2000 "Организация и функционирование подсистемы мониторинга антропогенного эвтрофирования пресноводных экосистем" (утв. Росгидрометом)

Дата введения 4 января 2001 г.
Введены впервые

Введение

Основанием для разработки стандарта явилась необходимость регламентировать деятельность оперативно-производственных подразделений Росгидромета по организации и функционированию специального вида наблюдений подсистемы мониторинга антропогенного эвтрофирования пресноводных экосистем (ПМАЭПЭ).

В современных условиях процессы развития и преобразования водных экосистем протекают значительно быстрее, чем раньше, поскольку они обусловлены не столько естественными факторами, действующими в масштабе геологического времени, сколько антропогенными. К числу глобальных процессов, резкое возрастание скорости которых отмечено в последние десятилетия, можно отнести процесс антропогенного эвтрофирования, охвативший многие водные объекты мира и вызвавший ухудшение качества поверхностных вод [1-3].

Одним из серьезных затруднений при оценке последствий антропогенного эвтрофирования водоемов и водотоков является то, что благодаря механизмам гомеостаза изменения в функционировании экосистем оказываются на первом этапе незаметными. Чаще такие нарушения сложно отличить от природных вариаций в развитии экосистем. К последним могут быть отнесены сезонные, межгодовые колебания гидродинамических процессов, климатические изменения, циклы развития биоты и другие.

Оценки последствий антропогенного эвтрофирования и выявление его масштабов на фоне естественной изменчивости могут быть определены только на базе результатов режимных наблюдений за особенностями функционирования отдельных сообществ водных организмов в условиях антропогенного эвтрофирования [4]. Причем для получения достаточно достоверного результата необходимы наблюдения за ряд лет и даже десятилетий. В последние 20-25 лет в Государственной службе наблюдений (ГСН) стал накапливаться фактический материал по внутри- и межгодовой пространственно-временной изменчивости качественных и количественных показателей развития планктонных и бентосных сообществ таких эвтрофирующихся водных объектов России, как:

- водохранилища - Иваньковское, Угличское, Рыбинское, Чебоксарское, Горьковское, Куйбышевское, Саратовское, Волгоградское, Цимлянское и т.д.;

- реки - Нижняя Волга, Нижний Дон, Северский Донец, Москва, Клязьма, Ока, Пахра, Самара, Ить, Сить, Которосль, Санихта и т.д.;

- озера - Ладожское, Чудско-Псковское и т.д.

В развитии биоценозов этих пресноводных экосистем отмечены в последние годы заметные природные модификации, к числу которых следует отнести:

а) для фитопланктона:

- увеличение общей численности за счет усиления развития в первую очередь группы сине-зеленых, вплоть до их "цветения",

- обеднение видового состава водорослей с тенденцией выхода на доминирующее положение одного-двух видов,

- выход сине-зеленых водорослей на доминирующее положение даже в весенний период,

- снижение относительной численности группы зеленых водорослей и нарушение сезонного хода в развитии сообщества в целом,

- усиление развития -сапробных организмов из pp.Oscillatoria и Nitzschia, которые способны вегетировать даже в условиях нарушения в водоемах кислородного режима;

б) для зоопланктона:

- усиление количественного развития сообщества с различными перестройками группового и видового состава,

- повышение частоты встречаемости аномально высоких значений общей численности;

- уменьшение числа видов за счет выпадения олиго- и мезосапробов,

- увеличение численности высокотолерантных видов;

в) для зообентоса:

- повышение биомассы сообщества, его неровная экологическая структура с выраженной доминантностью отдельных видов,

- уменьшение видового разнообразия за счет гибели организмов - представителей чистых вод,

- постоянное или периодическое повышение относительной численности олигохет, усиление развития которых происходит при заиливании дна;

г) для фитоперифитона:

- обеднение видового разнообразия и усиление развития сине-зеленых водорослей,

- увеличение частоты встречаемости - и -сапробных организмов, в первую очередь таких, как Nitzschia palea, Oscillatoria subtilissima, Zooglea ramigera,

- угнетение развития зеленых нитчатых водорослей.

Столь серьезные структурные преобразования сообществ происходят за счет усиления и ускорения процесса антропогенного эвтрофирования и периодического токсического воздействия на биоту многих загрязняющих веществ, поступление которых в водоемы и водотоки остается по-прежнему высоким. Причем эффект токсического воздействия может проявляться как при прямом поступлении в водоемы токсичных веществ, так и на определенных стадиях процесса антропогенного эвтрофирования. Кроме того, для большинства водных экосистем в настоящее время характерны заметные различия в развитии сообществ водной толщи и дна, что обусловлено уже не столько гидрологическими особенностями объекта и характером длительного антропогенного воздействия, сколько снижением стабильности экосистемы при переходе ее в новое трофическое состояние при усилении процессов эвтрофирования в водной толще.

Обогащение поверхностных вод биогенными веществами вызывает усиление развития всех фотосинтезирующих организмов. Прямым следствием процесса антропогенного эвтрофирования может быть либо "цветение" воды, либо усиление развития высшей водной растительности, направленность этого будет определяться, в первую очередь, типом водного объекта. Практически во всех водохранилищах процесс эвтрофирования начинался по типу фитопланктонного.

Характерными чертами водоемов с фитопланктонным типом эвтрофирования являются:

- всегда положительный биотический баланс хотя бы верхней части трофогенного слоя летом;

- заметные изменения в течение лета интенсивности фотосинтеза, содержания кислорода, свободной углекислоты, карбонатов, активной реакции воды.

Уже на ранней стадии процесса антропогенного эвтрофирования проявляются следующие, общие для всех водоемов природные модификации фитопланктонного сообщества:

- изменение видового состава доминирующего комплекса;

- изменение значимости отдельных видов в составе доминирующего комплекса и целых систематических групп в общей численности и биомассе фитопланктона;

- нарастание абсолютных значений численности всех основных групп;

- снижение относительной численности диатомовых в общей численности фитопланктона;

- сдвиг баланса крупно- и мелкоклеточных видов, особенно на ранней стадии эвтрофирования, в сторону мелкоклеточных.

Наиболее острые конкурентные отношения складываются в летний период. Подавляющее большинство диатомовых водорослей из числа летних доминантов олиготрофных водоемов вытесняется в весенний и осенний планктон, летом же массовыми оказываются сине-зеленые, зеленые, желто-зеленые и пиррофитовые водоросли. К числу наиболее наглядных проявлений последствий фитопланктонного эвтрофирования водных объектов может быть отнесено "цветение" воды, возникающее как результат нарушения процессов саморегуляции в экосистеме и выхода на доминирующее положение в биоценозе одного или нескольких наиболее приспособленных видов водорослей [4-6].

Наиболее широкую известность приобрело "цветение" воды в результате массового размножения отдельных видов сине-зеленых водорослей.

Особого внимания заслуживает тот факт, что "цветение" воды возникает в результате антропогенного воздействия на экосистему и является ответной приспособительной реакцией последней и может рассматриваться как новый этап ее существования в изменившихся условиях среды. Как показывают многолетние исследования [1], обильному "цветению" сине-зеленых водорослей благоприятствует ослабленное течение, высокая прозрачность, большое содержание подвижных форм растворенного органического вещества, усиленное поступление биогенных элементов. Не менее важную роль в стимуляции развития водорослей играет увеличение степени восстановленности среды и снижение уровня кислородного насыщения.

"Цветение" является косвенным показателем ухудшения общего санитарного состояния водоема. С другой стороны, оно само является источником биологического загрязнения водоемов со всеми вытекающими отсюда отрицательными гигиеническими, а порой и эпидемиологическими последствиями.

Интенсивно нарастающий процесс антропогенного эвтрофирования водоемов и водотоков, а также своеобразие этого процесса предъявляют особые требования к выбору путей и методов контроля и защиты водных экосистем.

Необходимость развития в рамках ГСН подсистемы контроля за антропогенным эвтрофированием очевидна.

Как показал анализ многолетней гидробиологической информации, прерывистые ряды наблюдений на ряде водных объектов гидробиологической сети ГСН, неудовлетворительное пространственно-временное разрешение, не всегда достаточный комплекс контролируемых параметров затрудняют точную оценку скорости и масштабов процесса антропогенного эвтрофирования [4].

Результаты наблюдений вследствие необеспеченности необходимой частотой контроля зачастую не отражают экстремумы в развитии гидробионтов, и в первую очередь фитопланктона. Нередки случаи отсутствия в программе наблюдений показателей его развития.