sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556623060122DHXGKMsergeogr-2362Research ArticleКАЧЕСТВО ВОДWATER QUALITYРеконструкция долговременных изменений в двух верхневолжских водохранилищах по результатам комплексного анализа донных отложенийLong-Term Changes Reconstruction in Two Upper Volga Reservoirs Based on the Bottom Sediments Comprehensive Analysis DataРазумовскийЛ. В.RazumovskiiL. V.

Москва

Moscow

lazy-lion@mail.ruКушнареваТ. Н.KushnarevaT. N.

Москва

Moscow

АнисимоваА. В.AnisimovaA. V.

Москва

Moscow

Институт водных проблем Российской академии наукРоссияInstitute of Water Problems, Russian Academy of SciencesRussian Federation202304022024876Гидроэкологические проблемы в бассейне Волги и их последствия для Каспия885898Copyright © Разумовский Л.В., Кушнарева Т.Н., Анисимова А.В., 20242024Разумовский Л.В., Кушнарева Т.Н., Анисимова А.В.Razumovskii L.V., Kushnareva T.N., Anisimova A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/2362

В работе изложена новая программа исследований по оценке долговременных трансформаций, происходящих в водохранилищах. Для оценки перспективности предложенных исследований были выбраны Иваньковское и Рыбинское водохранилища. Это определялось длительностью их существования, мощностью накопившихся отложений и степенью изученности. Новизна исследований состояла в совместном анализе результатов биомониторинга по фитопланктонным комплексам и анализа видового состава диатомовых комплексов из колонок донных отложений. Параллельно проводился анализ химического состава вод и образцов из колонок донных отложений. Методом графического анализа таксономических пропорций в диатомовых комплексах было доказательно продемонстрировано отсутствие процессов переотложения при формировании осадков в точках отбора колонок донных отложений. Это определило корректность сопоставления результатов диатомового и химического анализа осадков. По данным мониторинга рассмотрены результаты оценки качества вод по двум индексам: индексу сапробности S и интегральному индексу качества вод QI. Констатируется ожидаемая сезонная повторяемость численных значений S и QI. Аналогичные расчеты были проведены по видам-индикаторам из диатомовых комплексов в образцах из колонок донных отложений. Отмечены процессы ухудшения качества вод по вышеупомянутым индексам. В результате проведенных исследований было установлено оптимальное месторасположение точек отбора колонок донных отложений в Рыбинском и Иваньковском водохранилищах. При образовании водохранилищ произошло затопление озер, расположенных на их территории. Образовавшийся рельеф дна определил зоны месторасположения реликтовых озер как зоны устойчивой седиментации. По результатам проведенных комплексных исследований установлены долговременные негативные процессы в обоих водохранилищах, обусловленные антропогенной нагрузкой.

 

The paper presents a new research program for assessing long-term transformations occurring in reservoirs. To assess the prospects of the proposed studies, the Ivankovo and Rybinsk reservoirs were selected due to their advanced age, the power of accumulated deposits, and the degree of study. The novelty of the research consisted of the joint analysis of the results of phytoplankton complexes biomonitoring and the analysis of the diatom complexes species composition from the bottom sediments columns. At the same time, the analysis of the waters and samples chemical composition from the bottom sediments columns was carried out. The absence of redeposition processes during the formation of sediments at the sampling points was confirmed by the method of taxonomic proportions graphical analysis in diatom complexes. This determines the reliability of the diatom and chemical analysis results’ comparison of the bottom sediments. The results of the water quality assessment by two indexes are considered according to the monitoring data: the saprobity index S and the integral water quality index QI. The expected seasonal repeatability of the numerical values of S and QI is stated. Similar calculations were carried out for indicator species from diatom complexes in the bottom sediments columns samples. The processes of water quality deterioration according to the above-mentioned indexes are noted. As a result of the research conducted, the optimal location of bottom sediments column sampling points in the Rybinsk and Ivankovo reservoirs was established. During the formation of reservoirs, the lakes located on their territory were f looded. The resulting morphometric bottom relief determined those relict lakes’ locations as zones of stable sedimentation. According to the comprehensive studies results, longterm negative processes caused by anthropogenic load have been confirmed in the investigated reservoirs.

водохранилищекомплексный мониторингкачество водыфитопланктондиатомовые водорослидонные отложенияиндекс загрязнения водиндекс сапробностиintegrated monitoringphytoplanktondiatomsbottom sedimentsРабота выполнена в рамках темы № FMWZ-2022-0002 Государственного задания ИВП РАНReferencesБаринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель-Авив, 2006. 500 с.Barinova S.S., Medvedeva L.A., Anisimova O.V. Bioraznoobrazie vodoroslei – indikatorov okruzhayushchei sredy [Biodiversity of Algae – Indicators of the Environment]. Tel Aviv, 2006. 500 p.Временные методические рекомендации по оперативному прогнозированию загрязненности рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 102 с.Davydova N.N. Diatomovye vodorosli – indikatory prirodnykh uslovii vodoemov v golotsene [Diatoms Indicators of Natural Conditions of Reservoirs in the Holocene]. Leningrad: Nauka Publ., 1985. 244 p.Временные методические указания по комплексной оценке качества поверхностных и морских вод. Утв. Госкомгидрометом СССР 22.09.1986 г. № 250-1163. М., 1986. 5 с.Diatomovyi analiz. Kn. 1 [Diatom Analysis. Book 1]. Leningrad: Gosgeolitizdat Publ., 1949. 239 p.Давыдова Н.Н. Диатомовые водоросли – индикаторы природных условий водоемов в голоцене. Л.: Наука, 1985. 244 с.Emel’yanova V.P., Danilova G.N., Kolesnikova T.X. Review of methods for assessing the quality of surface waters by hydrochemical indicators. Gidrokhim. Materialy, 1982, vol. 81, pp. 121–131. (In Russ.).Диатомовый анализ. Кн. 1. Л.: Госгеолитиздат, 1949. 239 с.Karandashev V.K., Leikin A.Yu., Khvostikov V.A., Kutseva N.K., Pirogova S.V. Water Analysis by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. Inorg. Mater., 2016, vol. 52, no. 14, pp. 1391–1404.Емельянова В.П., Данилова Г.Н., Колесникова Т.X. Обзор методов оценки качества поверхностных вод по гидрохимическим показателям // Гидрохимические материалы. 1982. Т. 81. С. 121–131.Kurazhkovskii A.Yu., Kurazhkovskaya N.A., Klain B.I., Zakonnov V.V. Stratification of Horizons in Bottom Sediments of the Rybinsk Reservoir. Water Resour., 2002, vol. 29, pp. 506–509. https://doi.org/10.1023/A:1020317729396Законнов В.В., Законнова А.В., Цветков А.И., Шерышева Н.Г. Гидродинамические процессы их роль в формировании донных осадков Волжско-Камского каскада // Труды ИБВВ РАН. 2018. Вып. 81 (84). С. 35–46.Mineeva N.M. Rastitel’nye pigmenty v vode volzhskikh vodokhranilishch [Plant Pigments in the Water of the Volga Reservoirs]. Moscow: Nauka Publ., 2004. 156 p.Зеленевская Н.А. Мониторинг фитопланктона и оценка экологического состояния Саратовского водохранилища: автореф. дисс. … канд. биол. наук. Тольятти, 1998. 25 с.Moiseenko T.I., Razumovsky L.V. A new technique for reconstructing the cation-anion balance in lakes by diatom analysis. Dokl. Biol. Sci., 2009, vol. 427, pp. 325–328. https://doi.org/10.1134/S0012496609040061Зеленевская Н.А. Фитопланктон Саратовского водохранилища в 2006–2010 годах // Вестн. Волжского ун-та им. В.Н. Татищева. 2011. № 12. С. 130−137.Razumovsky L.V. Evaluation of the informativeness of the new concept of integrated monitoring on the example of three reservoirs. In Diatomovye vodorosli: morfologiya, biologiya, sistematika, floristika, ekologiya, paleogeografiya, biostratigrafiya. Sbornik Tr. XVII Mezhd. Nauch. Konf. Diatomologov [Diatoms: Morphology, Biology, Taxonomy, Floristry, Ecology, Paleogeography, Biostratigraphy. Proc. of the XVII Int. Sci. Conf. of Diatomologists]. Minsk: Kolograd Publ., 2021, pp. 106– 112. (In Russ.).Куражковский А.Ю., Куражковская Н.А., Клайн Б.И., Законнов В.В. Стратификация горизонтов в донных осадках Рыбинского водохранилища // Водные ресурсы. 2002. Т. 29. № 5. С. 522–555.Razumovsky L.V. Otsenka transformatsii ozernykh ekosistem metodom diatomovogo analiza [Assessment of Transformation of Lake Ecosystems by Diatom Analysis]. Moscow: GEOS Publ., 2012. 199 p.Минеева Н.М. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ. М.: Наука, 2004. 156 с.Razumovsky L.V., Gololobova M.A. Long-term transformations of diatom complexes in Boroe and Glubokoe lakes. Vestn. Mosk. Univ., Ser. 16: Boiol., 2014, no. 1, pp. 19–23. (In Russ.).Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В. Новая методика реконструкции катионно-анионного баланса в озерах (диатомовый анализ) // ДАН. Общая биология. 2009. Т. 427. № 1. С. 132–135.Razumovsky L.V., Korneva L.G., Anisimova A.V., Kushnareva T.N. Assessment of long-term transformations of the ecosystem of the Rybinsk reservoir by phytoplankton complexes. In Diatomovye vodorosli: morfologiya, biologiya, sistematika, floristika, ekologiya, paleogeografiya, biostratigrafiya. Sbornik trudov XVII Mezhd. Nauch. Konf. Diatomologov [Diatoms: Morphology, Biology, Taxonomy, Floristry, Ecology, Paleogeography, Biostratigraphy. Proc. of the XVII Int. Sci. Conf. of Diatomologists]. Minsk: Kolograd Publ., 2021, pp. 113–116. (In Russ.).Разумовский Л.В. Оценка трансформации озерных экосистем методом диатомового анализа. М.: Геос, 2012. 199 с.Razumovsky L.V., Moiseenko T.I. Estimation of spatiotemporal transformations of lake ecosystems by the method of diatom analysis. Dokl. Biol. Sci., 2009, vol. 429, pp. 514–517. https://doi.org/10.1134/S0012496609060106Разумовский Л.В. Оценка информативности новой концепции комплексного мониторинга на примере трех водохранилищ / Сб. трудов XVII международной научной конф. диатомологов. Диатомовые водоросли: морфология, биология, систематика, флористика, экология, палеогеография, биостратиграфия (Минск, 23–28 августа 2021 г.). Минск: Колоград, 2021. С. 106–112.Razumovsky L.V., Shchegol’kova N.M., Razumovsky V.L. Prospects of applying the method of graphical analysis of taxonomic proportions in the study of phytoplankton of the Moscow River. Probl. Ekol. Monitor. Modelir. Ekosist., 2018, vol. 29, no. 1, pp. 5–18. (In Russ.).Разумовский Л.В., Гололобова М.А. Долговременные трансформации диатомовых комплексов в озерах Борое и Глубокое // Вестн. Моск. ун-та. Серия 16: Биология. 2014. № 1. С. 19–23.Renberg I. A procedure for preparing large sets of diatom slides from sediment cores. J. Paleolimnol., 1990, vol. 4, pp. 87–90.Разумовский Л.В., Корнева Л.Г., Анисимова А.В., Кушнарева Т.Н. Оценка долговременных трансформаций экосистемы Рыбинского водохранилища по фитопланктонным комплексам / Сб. трудов XVII междунар. науч. конф. диатомологов (Минск, 23–28 августа 2021 г.). Минск: Колоград, 2021. С. 113–116.Rukovodstvo po gidrobiologicheskomu monitoringu presnovodnykh ekosistem [Guidelines for Hydrobiological Monitoring of Freshwater Ecosystems]. St. Petersburg: Gidrometeoizdat Publ., 1992. 320 p.Разумовский Л.В., Моисеенко Т.И. Оценка пространственно-временных трансформаций озерных экосистем методом диатомового анализа // ДАН. Общая биология. 2009. Т. 429. № 3. С. 274–277.Rukovodstvo po khimicheskomu analizu poverkhnostnykh vod sushi [Guidelines for the Chemical Analysis of Land Surface Waters]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1977. 541 p.Разумовский Л.В., Щеголькова Н.М., Разумовский В.Л. Перспективы применения метода графического анализа таксономических пропорций при изучении фитопланктона реки Москвы // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2018. Т. 29. № 1. С. 5–18.Shitikov V.K., Rozenberg G.S., Zinchenko T.D. Kolichestvennaya gidroekologiya: metody, kriterii, resheniya. Kn. 1 [Quantitative Hydroecology: Methods, Criteria, Solutions. Book 1]. Moscow: Nauka Publ., 2005. 281 p.Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 320 с.Sigareva L.E., Timofeeva N.A. The content of plant pigments in the bottom sediments of the Volga reservoirs. Tr. IBVV RAN, 2018, vol. 81, pp. 105–114. (In Russ.).Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 541 с.Sigareva L.E., Zakonnov V.V., Timofeeva N.A., Kas’yanova V.V. Sediment pigments and silting rate as indicators of the trophic condition of the Rybinsk Reservoir. Water Resour., 2013, vol. 40, pp. 54–60. https://doi.org/10.1134/S0097807813010090Сигарева Л.Е., Законнов В.В., Тимофеева Н.А., Касьянова В.В. Осадочные пигменты и скорость илонакопления как показатели трофического состояния Рыбинского водохранилища // Водные ресурсы. 2013. Т. 40. № 1. С. 62–69.Slàdeček V. System of water quality from biological point of view. Arch. Hydrobiol. Ergeb. Limnol., 1973, vol. 7, no. 1, pp. 1–218.Сигарева Л.Е., Тимофеева Н.А. Содержание растительных пигментов в донных отложениях водохранилищ Волги // Труды ИБВВ РАН. 2018. Вып. 81 (84). С. 105–114.Solomina O.N., Kalugin I.A., Aleksandrin M.Yu., Bushueva I.S., Darin A.V., Dolgova E.A., Zhomelli V., Ivanov M.N., Mackovsky V.V., Ovchinnikov D.V., Pavlova I.O., Razumovsky L.V., Chepurnaya A.A. Drilling of lake sediments. Karakol (Teberda River Valley) and prospects for reconstructing the history of glaciation and Holocene climate in the Caucasus. Led i Sneg, 2013, vol. 122, no. 2, pp. 102–111. (In Russ.).Соломина О.Н., Калугин И.А., Александрин М.Ю., Бушуева И.С., Дарин А.В., Долгова Е.А., Жомелли В., Иванов М.Н., Мацковский В.В., Овчинников Д.В., Павлова И.О., Разумовский Л.В., Чепурная А.А. Бурение осадков оз. Каракель (долина р. Теберда) и перспективы реконструкции истории оледенения и климата голоцена на Кавказе // Лёд и Снег. 2013. № 2 (122) С. 102–111.Vremennye metodicheskie rekomendatsii po operativnomu prognozirovaniyu zagryaznennosti rek [Temporary Methodological Recommendations for Operational Forecasting of River Pollution]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1981. 102 p.Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы, критерии, решения. Кн. 1. М.: Наука, 2005. 281 с.Vremennye metodicheskie ukazaniya po kompleksnoi otsenke kachestva poverkhnostnykh i morskikh vod. Utv. Goskomgidrometom SSSR 22.09.1986 g. № 250-1163 [Temporary Guidelines for a Comprehensive Assessment of the Quality of Surface and Marine Waters. Approved by Goskomgidrometom USSR in 22.09.1986. No. 250- 1163]. Moscow, 1986. 5 p.Karandashev V.K., Leikin A.Yu., Khvostikov V.A., Kutseva N.K., Pirogova S.V. Water Analysis by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry // Inorganic Materials. 2016. Vol. 52. № 14. P. 1391–1404.Zakonnov V.V., Zakonnova A.V., Tsvetkov A.I., Sherysheva N.G. Hydrodynamic processes and their role in the formation of bottom sediments of the Volga-Kama cascade. Tr. IBVV RAN, 2018, vol. 81, pp. 35–46. (In Russ.).Renberg I. A procedure for preparing large sets of diatom slides from sediment cores // J. of Paleolimnology. 1990. Vol. 4. P. 87–90.Zelenevskaya N.A. Phytoplankton monitoring and assessment of the ecological state of the Saratov reservoir. Extended Abstract of Cand. Sci. (Biol.) Dissertation. Tol’yatti, 1998. 25 p.Slàdeček V. System of water quality from biological point of view // Arch. Hydrobiol. Ergeb. Limnol. 1973. Vol. 7. № 1. P. 1–218.Zelenevskaya N.A. Phytoplankton of the Saratov reservoir in 2006–2010. Vestn. Volzh. Univ. Tatishcheva, 2011, no. 12, pp. 130–137. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.