1.2 Характеристика экологической ситуации г. Ростова-на-Дону

Экологическая ситуация в городе Ростов-на-Дону является весьма напряженной по сравнению со всеми остальными городами Южного федерального округа. Основной проблемой города является загрязнение атмосферного воздуха. Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносит автотранспорт, который является одним из самых главных источников загрязнения.

Промышленные предприятия (стационарные источники загрязнения) тоже оказывают негативное воздействие на состояние атмосферного воздуха, но уровень их выбросов контролируется властями города, что нельзя сказать о мобильных источниках.

В поверхностных водах города наблюдаются превышения предельно-допустимых концентраций по хлоридам, сульфатами, солям натрия, фенолам, нефтепродуктам, тяжелыми металлам и пестицидам. Об этом свидетельствуют исследования Госкомгидромета, Гидрохимического института Росгидромета, Южгеологии и т.д. Большой вклад в загрязнение реки Дон вносят р. Темерник и ручьи Александровка, Левенцовка и Кизитеринка. На этих водотоках в их приустьевой части были заложены посты режимных гидрохимических наблюдений.

Во все годы наблюдений в ручьях и реках на территории Ростова-на-Дону отмечалась высокая жесткость воды и минерализация, которые превышали установленные ПДК в 1,5–3 раза. Для Кизитеринки, Левенцовки, Темерника и его притока - Безымянной балки – характерно превышение ПДК по содержанию аммиака в течение всего года. На режимных пунктах наблюдается значительная концентрация органических загрязнителей, отмечено повышенное содержание в воде фенолов, нефтепродуктов, СПАВ, марганца, алюминия и меди. На данный химический состав поверхностных водотоков значительное влияние оказывают техногенные донные отложения техногенного происхождения. Русла многих ручьев города эксплуатируются в качестве городских сточных канав [20].

Помимо автотранспорта основными источниками антропогенного воздействия в г. Ростов-на-Дону на окружающую среду являются следующие крупнейшие предприятия: «ГПЗ-10» (производство подшипников), «Ростовская ТЭЦ» (производство тепло- и электроэнергии), «Донской табак» (производство сигарет), ЗАО «Эмпилс» (производство лакокрасочных материалов), «Ростпродмаш» (производство оборудования для пищевой промышленности), «Ростсельмаш» (производство сельскохозяйственной техники) и другие.

2 Методика исследования

2.1 Экологические исследования: визуальные наблюдения, эколого-геохимические, гидрохимические и эколого-токсикологические исследования

Экологические исследования территории включали в себя комплекс наблюдений, основанных на методиках изучения компонентов окружающей среды наиболее актуальных в теплое время года, что было учтено во время прохождения обследования.

Визуальные наблюдения

Визуальные исследования являлись первичными, так как они были также необходимы для построения маршрута последующих наблюдений и выбора точек отбора проб. Наблюдения проводились небольшими группами студентов вдоль ручья балки, которые фиксировали в полевых дневниках природные и антропогенные условия. Каждой точке наблюдения давался порядковый номер (от 1 до 8) начиная от истока ручья. Особое внимание уделялось следующим параметрам: характеристика балки и ручья (длина, ширина, глубина); состояние древесной и травянистой растительности при её нахождении; наличие твердых коммунальных отходов и их описание.

Эколого-гидрологическое и эколого-геохимическое обследование

Целью эколого-гидрологического исследования являлось изучение влияния подтоплений во время снеготаяния и ливней в системе «вода-почва» и изучение процессов накопления донных отложений. Эколого-геохимические исследования балки Рябинина включали в себя изучение почвенного покрова и его систематическое описание. Также было изучено содержание тяжелых металлов в почвах исследуемой территории [21, 35].

Гидрохимические исследования

Гидрохимические исследования включали в себя отбор проб воды. Пробы отбирались в пяти точках наблюдения вниз по течению ручья с интервалом 50 м (рисунок 2). Содержание растворенного в воде кислорода определялось сразу после отбора проб. Вода отбиралась в 30-40 сантиметрах от берега ручья в стерильные пронумерованные бутылки из прозрачного пластика объёмом 0,5 литров [22]. Дальнейшее исследование проб воды проводилось в лабораторных условиях с применением титриметрического метода (с использованием полевой гидрохимическая лаборатории «Крисмас+») [47]. Максимальное время между отбором проб и их лабораторным анализом составляло не более двух суток. Определялись следующие показатели: хлориды, сульфаты, общая жесткость, карбонаты, гидрокарбонаты, ион аммония, нитраты, железо (общее), кальций, магний и минерализация.

Рисунок 2 – Точки отбора проб воды в балке для гидрохимического и экотоксикологического анализов (составлено автором)

Экотоксикологические исследования

Экотоксикологическое исследование проводилось с 5 пробами воды, которые были отобраны в тех же точках, что и пробы для гидрохимических наблюдений. Всего было проведено 3 биотеста:

- Биотест фитотоксичности в отношении высших растений Raphanus sativus (редис);

- Биотест по выживаемости Daphnia magna;

- Биотест по выживаемости Paramécium caudátum (инфузория-туфелька).

1. Биотест в отношении высших растений заключался в том, что каждая проба была разлита в 2 емкости, и в каждую емкость закладывались семена растения Raphanus sativus по 10 штук. Также были введены контрольные экземпляры с водопроводной водой. В течение 72 часов проводились наблюдения за образцами и по окончании эксперимента были замерены длины ростка и корня растений (рисунок 3) [2, 3].

Рисунок 3 – Внешний вид Raphanus sativus на третьи сутки после начала эксперимента (фотография автора)

По прошествии 3-х дней проросшие семена растений были изъяты и измерены с помощью линейки, отдельно росток и отдельно корень. Показатели были усреднены. Затем с помощью формулы (1) было рассчитано значение R - отклонения от контроля, %:

(1)

где L_K – контрольная длина,

L_O – длина опытного образца.

Получившиеся значения позволяют сделать вывод о токсическом действии (ТД). Таким образом,

- если R> ± 30%, то можно говорить о наличии токсического действия;

- если R со знаком (-), то действие угнетающее;

- если R со знаком (+), то можно говорить о стимулирующем токсическом действи.

2. Следующий биотест обосновывался на выживаемости Daphnia magna. Дафнии – мелкие рачки (размеры тела взрослых особей от 0,6 до 6 мм), населяющие все виды континентальных стоячих водных объектов, также наблюдаются и во многих реках с медленным течением. В озёрах и прудах зачастую достигают высокой численности и биомассы. Большую часть времени дафнии проводят в водной толще. Дафнии применяются в качестве модельных организмов во многих токсикологических, экологических и генетических исследованиях. Образцы воды аналогично биотесту №1 были разлиты по различным емкостям (два стакана на одну пробу для достоверности), также был введены контрольные образцы К1 и К2. В каждый стакан были заселены по 5 особей Daphnia magna. В течение 3 экспериментальных дней объекты находились под наблюдением.

3. Последний биотест был проведен на исследовании реакции инфузории-туфельки (Paramécium caudátum). Данный опыт проводился отличным путем от двух предыдущих. Для проведения эксперимента нам понадобился микроскоп и чашки Петри, отобранные пробы воды, а также сами инфузории. В чашку Петри помещали каплю воды с заселенными в нее тест-объектами, а рядом - каплю отобранной воды из ручья [4].

При интерпретации данных биотестирования и описании воздействия воды на тест-объекты используются следующие виды последствий: ОТД – острое токсическое действие; ТД – токсическое действие; СД – стимулирующее действие или УД – угнетающее действие [2, 3, 40].