Экологический кризис, охвативший многие регионы страны, затронул и территорию Волжского бассейна, играющего важную роль в становлении и развитии Российского государства, являющегося его национальным, духовным, экономическим и культурно-историческим центром. Территория бассейна р. Волги составляет примерно 8% (1 млн. 358 тыс. кв. км) от площади Российской Федерации. В этом регионе сконцентрировано около 45% промышленного потенциала страны и производится примерно 50% сельскохозяйственной продукции. В регионе проживают 57 млн. человек и расположено 442 города. В Волгу впадает 151 тыс. речек и ручьев, в том числе р.Ока, притоком которой является р. Протва, протекающая по территории Калужской области в районе г.Обнинска.
Данная работа посвящена оценке влияния градообразующего предприятия ГНЦ ФЭИ Минатома России г.Обнинска на экологическое состояние р.Протвы в санитарно-защитной зоне (СЗЗ). Предприятие расположено на двух промышленных площадках и размещается в излучине реки Протвы на относительно высоком левом берегу. Рельеф ровный, c южной стороны наблюдается падение рельефа в сторону поймы реки Протвы. Абсолютные отметки рельефа колеблются в пределах 154.00-156.00 м. На промышленных площадках в течение 50 лет действует ряд производств, связанных с обоснованием и разработкой объектов атомной энергетики. За время работы предприятия концентрация радионуклидов в трех промышленных стоках не превышала фоновых значений в р.Протве. При существующих уровнях ПДС дозы облучения критической группы населения, проживающего вблизи выпуска предприятия, не превысят установленных дозовых пределов при самых неблагоприятных условиях. Нерадиоактивные загрязняющие вещества поступают в сточные воды промышленной канализации от системы химической водоподготовки котельной. Данные химического анализа проб воды р.Протвы в исследуемых створах показали, что рН не превышает 7-8, что характерно для вод данной геоклиматической зоны. Находится в норме содержание основных катионов K+, Na+, Ca2+ и анионов NO3-, Cl-, F-. Однако, превышает допустимые уровни содержание HCO3-, а также некоторых металлов (Fe, Mn, Ni, Pb, Zn).
Экологическая ситуация вызывает необходимость оценивать последствия любой деятельности, связанной с вмешательством в природную среду. Необходима экологическая экспертиза всех технических проектов [1, 2].
Нами оценено экологическое состояние р. Протвы в районе размещения предприятия атомной промышленности по трем критериям: изменению спонтанной двигательной активности (СДА) инфузорийспиростом; изменению адаптационного стресса по уровню свободнорадикальных реакций у дафний; приросту биомассы фитопланктона по концентрации хлорофилла. Отбор проб речной воды проводился в 12 створах с глубины 0.3-0.5 м в период летней межени 2002-2003 г.г. (с 4 по 15 июля).
Спонтанная двигательная активность донервных гидробионтов как врожденная форма поведения относится к эволюционно-универсальным реакциям, свойственным всем эукариотам. Вопрос о роли поведения в иерархии индикационных показателей оценки состояния окружающей среды практически не разработан. Следует подчеркнуть, что подавляющее число работ выполнено на позвоночных животных. Использование поведения беспозвоночных в качестве критерия оценки факторов среды явление более редкое. Количественное изучение СДА мы проводили аналогично методу «открытого поля».
Одной из наиболее важных характеристик гомеостаза, высоко чувствительной к стрессовому воздействию среды, является энергетическая стоимость физиологических процессов. Биоэнергетический подход позволяет выявлять последствия стрессового воздействия среды до наступления необратимых изменений в организме. Скорость протока в энергетической системе клеток, которую хорошо отражает уровень свободных радикалов (СР), является важным прогностическим признаком при определении физиологического состояния и измерении силы стресса всего организма. В основе оценки адаптационного стресса по уровню свободнорадикальных реакций у дафний лежит метод привитой сополимеризации, основываясь на котором, нами применен радиометрический количественный подход для биотестирования водной среды.
ровочную величину биомассы фитопланктона. Согласно Г.Г. Винбергу (1960), хлорофилл а составляет примерно 2,5% от веса сухой биомассы, т.е.3,4 % от обеззоленной сухой биомассы, или 6,75% от содержания органического углерода. Таким образом, при переходе от концентрации хлорофилла а к биомассе, выраженной в единицах углерода, мы использовали пересчетный коэффициент 15, т.е. Bc=15 •Chl a.
Данными тестами выявлены участки р.Протвы в местах ненормированного сброса, где вода может считаться достоверно (Р ≤0,01) токсичной. В местах сброса промканализации ФЭИ наблюдали 20 -50%-ное отклонение от контроля физиологических и биохимических параметров гидробионтов. Прирост биомассы в районах трех сбросов предприятия атомной промышленности превышает средний уровень по исследуемому участку р.Протвы в 10 - 50 раз. Экологическая ситуация в течение исследуемого периода времени существенно не менялась.
Сопоставляя полученные данные биологического мониторинга с данными химического анализа в точках пробоотбора, выявили критические зоны, в которых содержание тяжелых металлов выше ПДК. Так, в точке пробоотбора, где вода токсична для нормального физиологического развития дафний, выявлено повышенное содержание Pb и Ni. В двух верхних по течению сбросах промканализации ФЭИ вода умеренно и слаботоксична (отклонение от контроля 41,7% и 30% соответственно). Здесь выявлено повышенное содержание Pb и Zn. Индекс СДА спиростомы в этих точках на 50 -75% ниже контроля. Видимо, тяжелые металлы являются основным лимитирующим фактором, определяющим более чем 50% отклонение от контроля физиологического состояния гидробионтов.
По результатам проведенных исследований можно заключить, что в целом состояние р.Протвы в районе г.Обнинска, где расположено предприятие атомной промышленности, экологически благополучно.
Чувствительность применяемых нами тестов для характеристики экологического состояния исследуемой территории позволяет использовать их в дальнейших научно-исследовательских работах по оценке влияния антропогенных источников на природные экосистемы.
Литература:
- Е.И.Егорова, Г.В.Козьмин, А.И.Трофимов. Проблемы экологической оценки состояния природной среды в районах размещения атомных станций/ Вестник РАЕН, 2002. - Т.2. -№2. - С.36-39.
- Egorova E.I., Kozmin G.V. Ecological estimation of an environmental state near nuclear power plants // Joint International Seminar on Exposure and Effects, Modelling in Environmental Toxicology: a first dialogue between nuclear and non-nuclear environmental scientists and managers. Antwerp, 2002. - A3.