Спросить
Войти
УДК 574.63
ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ЧАСТИ ВИСЛИНСКОГО
(КАЛИНИНГРАДСКОГО) ЗАЛИВА ПО МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ
ПОКАЗАТЕЛЯМ
Н. Н. Чукалова, PI. Ю. Кирилюк, В. В. Шендерюк
MICROBIOLOGICAL ASSESSMENT OF THE VISTULA (KALININGRAD)
LAGOON WATER QUALITY
N. N. Chukalova, N. Yu. Kirilyuk, V. V. Shenderyuk
В 2018 г. впервые проведена оценка загрязнения Внслинского (Калининградского) залива по микробиологическим показателям (численность психро-фильных и мезофильных гетеротрофов, индексы общих колиформ, кишечных палочек, энтерококков, стафилококков, присутствие возбудителей кишечных инфекций, Pseudomonas aeruginosa). Исследования выполняли на десяти станциях, расположенных в различных гидрологических районах залива, стандартными методами. Средние значения количества мезофильных и психрофильных гетеротрофных бактерий в водоеме составляли 9,4-10 и 4,8-105 КОЕ/мл соответственно. В акватории залива численность всех групп бактерий изменялась незначительно. Выявлена прямая зависимость между температурой воды и количеством психрофильных гетеротрофов (г= 0,98 при р=0,95). Средние значения численности этой группы микроорганизмов в осенний и летний периоды года достоверно выше (р=0,99), чем весной. Коэффициент самоочищения в 2018 г. изменялся от 0,2 до 207,1. Обнаружена обратная зависимость между его значениями и температурой воды (г= -0,60). Средние индексы микробиологических показателей чистоты воды Вислинского (Калининградского) залива превышали допустимые уровни содержания общих колиформ-ных бактерий (ОКБ) в 2,2, E.coli - в 1,2, энтерококков - в 8,2 раза. Наибольшие значения индекса ОКБ отмечены в устье р. Преголи (калининградский гидрологический район) и в центральном районе у границы с Польшей. Установлена прямая зависимость между численностью ОКБ и мезофильных гетеротрофов (г = 0,62; р = 0,95). Низкие значения отношения численности кишечной палочки к энтерококку характеризуют природу загрязнения водоема как преимущественно сельскохозяйственную. На основании полученных результатов воды Вислинского (Калининградского) залива могут быть охарактеризованы как загрязнённые -сильно загрязнённые ß-, а-мезосапробные 3-4-го классов чистоты.
Вислинский залив, Калининградский залив, Балтийское море, загрязнение, бактерии, санитарно-показательиые микроорганизмы
The microbiological assessment of water quality in the Russian part of the Vistula (Kaliningrad) Lagoon was taken for the first time in 2018. The total number of mesophilic (TM) and psychrophilic (TP) heterotrophic bacteria, indices of the total coli-form (TC), faecal coliform (FC), faecal streptococci (FS), Staphylococcus aureus (SA),
well as self-purification (SP) index, FC/FC ratio and occurrence of the pathogenic bacteria (Salmonella, Shigella genera) and Pseudomonas aeruginosa were studied by standard methods. Mean values of the mesophilic and psychrophilic heterotrophic bacteria was 9.4x104 and 4.8x105 cfu/ml accordingly. In the aquatory of the waterbody the TM and TP ranged insignificantly. A strong correlation between water temperature and TP was revealed (r= 0.98, p= 0.95). Mean values of TP differed significantly in summer and autumn as compared with spring (p= 0.99). Self-purification index ranged from 0.2 to 207.1. The amount of SP and water temperature correlated negatively (r= -0.6). Indices of bacterial contaminants increased acceptable level for total coliforms in 2.2 times, faecal coliforms - in 1.2 times, faecal streptococci- in 8.2 times. The highest value of TC was revealed in the mouth of the Pregola River (Kaliningrad hydrologic region) and in the central hydrological region near the border with Poland. The average count of the TC and TP correlated significantly (r= 0.62, p= 0.95). The FS index in the Vistula (Kaliningrad) Lagoon aquatory varied from 81.9 to 1100 cfu/100 ml. Low value of the faecal contamination factor (FC/FS ratio) characterized the origin of the bacterial pollution as predominantly animal-borne contamination. Based on the results of our investigations, the water in the Russian part of the Vistula (Kaliningrad) Lagoon can be characterized as beta-mezosaprobic and alfa-mezosaprobic polluted of 3-4 category of cleanness.
Vistula Lagoon, Kaliningrad Lagoon, Baltic Sea, bacteria, pollution, sanitary significant microorganisms
ВВЕДЕНИЕ
Вислинский залив - пресноводный трансграничный водоем, часть которого расположена в Калининградской области (Калининградский залив). Он имеет важное рыбохозяйственное и рекреационное значение и интенсивно используется как Россией, так и Польшей. Водосборный бассейн Вислинского залива расположен в густонаселенных районах с развитой промышленностью, сельским хозяйством, судоходством и находится под существенным антропогенным прессом. Атлантический филиал ФГБНУ «ВНИРО» осуществляет регулярные исследования химического загрязнения Вислинского залива в рамках государственного мониторинга водных биологических ресурсов и среды их обитания. В 2018 г. впервые была дана оценка качества вод по микробиологическим и санитарно-гигиеническим параметрам. Основные результаты изложены в настоящей работе.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Отбор проб осуществляли по ГОСТ 17.1.5.05-85 «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков» с поверхностного горизонта с апреля по октябрь 2018 г. на десяти станциях, расположенных в различных гидрологических районах (калининградский - станции 1,2,3; приморский - станция 4; балтийский - станции 5, 9, 10; центральный - 6, 7, 8) российской акватории Вислинского (Калининградского) залива (рисунок). Условное разделение залива на гидрологические районы принято по [1]. Всего в 2018 г. проанализировано 46 проб.
»jp □ Калининград
::o:4S& в.д.
Рис. Расположение станций отбора проб в Вислинском (Калининградском)
заливе. Римскими цифрами обозначены гидрологические районы: I - калининградский; II - балтийский; III - центральный; IV - приморский Fig. Location of the sampling station in the Vistula (Kaliningrad) Lagoon. Hydrological regions are marked with Roman numerals: I - Kaliningrad hydrological area; II - Baltic hydrological area; III - central hydrological area; IV - maritime hydrological area
Микробиологические исследования проводили стандартными методами [2]. Индексы общих колиформных бактерий (ОКБ), кишечной палочки Е. coli (КП), энтерококков (ЭК) и стафилококков в 100 мл определяли по методу наиболее вероятного числа (НВЧ), наличие патогенных бактерий (сальмонелл и ши-гелл), а также синегнойной палочки в 1000 мл - качественным методом. Численность мезофильных (МГ) и психрофильных гетеротрофных (ПГ) микроорганизмов выявляли методом глубинного посева в плотные питательные среды [3]. Коэффициент самоочищения водоема (КС) определяли как отношение психрофильных гетеротрофов к мезофильным [3]. Для изучения взаимосвязей между количеством гетеротрофных бактерий и индексами санитарно-показательных бактерий и гидрохимических показателей использовали данные о температуре, pH и солености воды залива в момент отбора микробиологических проб, предоставленные сотрудниками лаборатории физико-химических и бактериологических исследований АтлантНИРО. Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета Exel. Для количественных показателей рассчитывали средние значения (Хер) и стандартное отклонение (SD). Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента, коэффициент корреляции - с помощью непараметрического коэффициент корреляции Спирмана (г) при уровне значимости 0,95.
Оценку полученных результатов и определение класса чистоты вод осуществляли в соответствии с ГОСТ 17.1.2.04-77 «Охрана природы (ССОП). Гидросфера. Показатели состояния и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов» и другими действующими нормативными документами [4, 5].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Средние значения количества мезофильных (МГ) и психрофильных (ПГ) гетеротрофных бактерий в Вислинском (Калининградском) заливе в 2018 г. составляли 9,4-104 ± 1,8 х 10"^ и 4,8-10&*" ± 1,2x106 КОЕ/мл соответственно. В акватории водоема численность этих групп микроорганизмов изменялась незначительно (таблица).
Психрофильные микроорганизмы преобладали на всех станциях, за исключением 3, 5 и 9, где доминировали мезофиллы. Максимальные значения МГ отмечены в балтийском районе на станциях 9 и 10 (2,3x105 ± 1,5x105 и 1,6x105 ± 1,8x105 КОЕ/мл соответственно), ПГ - в устье р. Преголи на станции 1 (7,8x105 ± 1,7x105 КОЕ/мл), в центральном районе на станции о (5,4x105 ± 1,0x105 КОЕ/мл) и балтийском районе - на станции 10 (8,9x105 ±5,4x105 КОЕ/мл).
Средние значения численности гетеротрофов в осенний период года были выше (1,7х 106 и 3,3х 105 КОЕ/мл, соответственно, для ПГ и МГ), чем летом (1,4x105 и 2,2x104 КОЕ/мл) и весной (8,4x103 и 8,9x102 КОЕ/мл). При этом количество ПГ достоверно различается весной и летом (р=0,99), а также весной и осенью (р= 0,98). Достоверных различий в численности психрофильных гетеротрофов летом и осенью, а также мезофильных гетеротрофов в разные периоды года не выявлено.
Коэффициент самоочищения (КС) в российской акватории Вислинского залива изменялся в значительных пределах (от 0,2 до 207,1). Средние его значения составляли 15,1± 32,4 (таблица), что говорит о достаточности процессов очищения водоема от легкоусваиваемых органических веществ. Тем не менее в разные периоды года регистрировались и низкие значения индекса КС. Летом на станции 2, расположенной в калининградском районе, и осенью на станции 9 (балтийский район) отмечены наименьшие его значения (0,5 и 0,2 соответственно). В осенний период года пониженные значения КС также регистрировали на станциях 2 (КС= 2,3) и 3 (КС= 2,4), расположенных в калининградском районе залива, в приморском районе - на станции 4 (КС= 2,4) и в балтийском районе - на станции 10 (КС= 3,2). Отмечено, что на большей части акватории залива средние значения индекса самоочищения водоема в весенний период были выше (р=0,86), чем осенью.
Исследована взаимосвязь численности микроорганизмов и некоторых гидрохимических параметров. Обнаружена прямая зависимость между температурой воды и количеством психрофильных гетеротрофов (г= 0,98), а также обратная - с индексом КС (г= -0,60). Влияния солености и рН воды на численность ПГ (г= 0,15 и 0,11 соответственно) и МГ (г= -0,41 и 0,39) не выявлено.
Средние значения микробиологических показателей чистоты воды Вислинского (Калининградского) залива в 2018 г. превышали нормируемые значения по общим колиформным бактериям (ОКБ) в 2,2, Е.соН - в 1,2, энтерококкам -в 8,2 раза (таблица). Чаще всего в пробах регистрировали превышение ОКБ (доля проб, не соответствующих требованиям - 54%), энтерококков (46%) и кишечных палочек (37%). В весенний период число проб, в которых зафиксировано повышенное содержание бактерий-индикаторов загрязнения, составляло 20%, тогда как летом и осенью достигало, соответственно, 34 и 37%. Тем не менее отмеченные различия статистически недостоверны (р=0,38).
Таблица. Средние значения микробиологических параметров воды в российской части Вислинского (Калининградского) залива в 2018 г. (среднее (X) ± стандартное отклонение (80))
Table. Average values of the microbiological parameters in the water of the Russian part of the Vistula (Kaliningrad) Lagoon in 2018 (average (X) ± standard deviation
Станция Индекс, КОЕ/100 мл (X±SD) Численность, КОЕ/мл (Х± SD) КС, (Х±
ОКБ КП ЭК КП/ЭК CK пг МГ SD)
В сред- 634,2 137,9 245,0 0,6 5,2 4,8x10& 9,4x104 15,1
нем по ± ± ± ± ± ± ± ±
заливу 499,4 234,6 407,1 20,4 169,2 1,2x106 1,8x105 32,4
Наибольшие значения индекса ОКБ (НВЧ =1100 КОЕ в 100 мл) отмечены в устье р. Преголи (станция 1) и на станции 8 - в центральном районе у границы с Польшей (таблица). При этом доля проб с повышенным количеством общих ко(
лиформ составила 100%. На станциях 4 (приморский район), 5 и 10 (балтийский район), а также 6 (центральный район) индекс ОКБ варьировал от менее трех до более 1100 КОЕ в 100 мл. Доля проб, не соответствующих НТД, составила 60-67%. На станциях 2 и 3 (калининградский район) и станции 9 (пролив между заливом и Балтийским морем) значения численности ОКБ превышали 500 КОЕ в 100 мл лишь в 17-30%) случаев. Абсолютные значения индекса на этих станциях составляли 23-240 КОЕ в 100 мл. Установлена прямая зависимость между численностью ОКБ и мезофильных гетеротрофов (г= 0,62; р=0,95), свидетельствующая о том, что эта группа микроорганизмов представлена преимущественно общими колиформами.
Максимальная частота встречаемости проб (100%) с превышениями численности E.coli отмечена в центральной части залива у границы с Польшей (станция 8). В этом же районе выявлены самые высокие значения индекса КП - более 1100 КОЕ в 100 мл. В устье р. Преголи (калининградский район, станция 1), в Приморской бухте (приморский район, станция 4), а также в центральном районе на станции 7 доля проб, не соответствующих требованиям НД по содержанию E.coli, составляла 50-60% (НВЧ = 23- 240 КОЕ в 100 мл). На остальной акватории водоема количество кишечных палочек варьировало от менее трех до 23 КОЕ в 100 мл.
Численность энтерококков (ЭК) в воде Вислинского залива в разные периоды года варьировала от трех до 1100 КОЕ в 100 мл (превышение НД выявлено в 30-100%) случаев). Средние значения индекса фекальных стрептококков на большей части акватории залива изменялись незначительно (НВЧ= 226,5- 268,3 КОЕ в 100 мл). Исключение составляли станция 8, расположенная в центральном районе, станция 5 (приморский район) и станция 4 (Приморская бухта), где зафиксированы максимальные значения этого показателя (НВЧ=1100,0 и 577,2 КОЕ в 100 мл соответственно), а также станции 1 и 2 (калининградский район), на которых индекс ЭК был минимальным (81,9 и 124,8 КОЕ в 100 мл соответственно).
Известно, что отношение количества бактерий вида E.coli к энтерококку (КП/ЭК) является индикатором природы фекального загрязнения [6-10]. В случае когда индекс равен или превышает четыре, то источником этих бактерий послужил человек, а при значениях индекса менее этого значения - животные. В исследуемый период средние значения индекса КП/ЭК на всех станциях залива составляли не более 2,1 (таблица). Единичные случаи, когда индекс КП/ЭК был выше четырех, регистрировались исключительно весной на станции 1, расположенной в устье р. Преголи, станции 4 - в Приморской бухте, станциях 9 и 10 (балтийский район), а также в центральной части залива (станции 6 и 7), что указывает на смешенный (коммунально-бытовой и сельскохозяйственный) характер загрязнения в этот период года. Тем не менее спорадический характер превышения, а также низкие значения индекса КП/ЭК летом и осенью характеризуют природу микробного загрязнения залива как преимущественно сельскохозяйственную.
Высокие значения индекса патогенных стафилококков были обнаружены лишь на станциях, расположенных в калининградском (станции 1, 2, 3) и приморском (станция 4) районах залива. Абсолютные значения этого показателя составляли 23-1100 КОЕ в 100 мл. На остальных станциях количество патогенных стафилококков было не более 3 КОЕ в 100 мл. Кроме того, на большей части акватории залива, за исключением станций 9 и 10 (балтийский район), в 1 л были обнаружены бактерии Pseudomonas aeruginosa, наличие которых свидетельствует о
высоком уровне органического загрязнения водоема. Патогенные микроорганизмы (сальмонеллы и шигеллы) в 1000 мл в воде залива на протяжении всех сезонов исследования найдены не были.
В целом на основании результатов проведенных нами исследований в 2018 г. воды Вислинского (Калининградского) залива во все сезоны года могут быть охарактеризованы как загрязнённые - сильно загрязнённые |3-, а-мезосапробные 3-4-го классов чистоты.
ОБСУЖДЕНИЕ
Проблема оценки загрязнения поверхностных водных объектов в последние годы не потеряла своей актуальности. Не является исключением и Вислин-ский залив - важный трансграничный водоем с активным рекреационным использованием. Несмотря на предпринятые в последние годы меры по снижению антропогенной нагрузки на водоем, уровень его загрязнения все еще остается высоким. Об этом свидетельствуют работы по оценке органического и химического загрязнения, проводимые как российскими, так и польскими исследователями [11-15]. Тем не менее микробиологические параметры качества вод в польской части водоема мало изучены, а в российской акватории исследования проводились в основном лишь с целью идентификации возбудителей инфекционных заболеваний рыб, хотя в них и есть указание о присутствии в воде залива бактерий-индикаторов загрязнения и возбудителей оппортунистических инфекций человека без упоминания об индексах их численности, нормируемых в РФ и рекомендованных ВОЗ [16].
Выполненные нами исследования показали, что на протяжении всего периода их проведения в Вислинском заливе наблюдаются превышения численности ОКБ, E.coli и энтерококков в 100 мл, а также регистрируется Ps. aeruginosa в 1 л, что ограничивает использование водоема для занятий водным спортом, а также характеризует санитарно-гигиеническую ситуацию как неблагополучную.
Известно, что основным источником поступления патогенных микроорганизмов в залив служат сточные воды, попадающие в него со стоком рек. Очевидно поэтому одни из наиболее загрязненных участков расположены в районе впадения р. Преголи (станция 1), в Приморской бухте (станция 4) - месте выхода городского канализационного коллектора, а также в центральной части залива непосредственно у государственной границы с Польшей (станция 8) - в районе поступления вод из водосборного бассейна р. Вислы.
Река Преголя привносит наиболее значимое количество загрязненных бактериями вод, о чем свидетельствуют высокие значения численности мезофильных и психрофильных гетеротрофных бактерий. Отношение индекса E.coli к индексу энтерококка характеризует их природу как смешанные хозяйственно-бытовые канализационные (в весенний период года) и сельскохозяйственные (в остальные сезоны года) с преобладанием последних. Известно, что водосборный бассейн р. Преголи расположен в районах с хорошо развитым ското- и птицеводством, а также богатых пахотными землями [13]. Стоки с полей и отходы сельскохозяйственных предприятий служат основными источниками попадания санитарно-показательных микроорганизмов в воды залива и его загрязнения.
Поступление стоков в бухту Приморскую и из польской части акватории залива менее значительное и, исходя из отношения кишечной палочки к энтерококку, на протяжении большей части года представлено только сельскохозяйственными стоками, за исключением весны, когда характер загрязнения смешанный. Несмотря на то, что в Приморской бухте расположен выход из городского канализационного коллектора, куда длительное время сбрасывались сточные воды г. Калининграда, проходившие лишь механическую очистку, полученные нами после введения в действие новых очистных сооружений данные свидетельствуют о значительном снижении поступления загрязненных коммунально-бытовых стоков в водоем в настоящее время.
Обнаруженные нами превышения значений индексов бактериального загрязнения в районе станций 5 и 10, видимо, связаны с особенностями гидрологического режима и направлениями течений залива, аккумулирующих загрязненные воды в балтийском районе, что было отмечено ранее другими авторами, исследовавшими распределение и накопление химических токсикантов в российской части акватории залива [11].
Присутствие большого количества гетеротрофных психрофильных и мезо-фильных микроорганизмов характеризует воды Вислинского (Калининградского) залива как загрязнённые-сильно загрязнённые ß-, а-мезосапробные 3-4-го классов чистоты, а превышение численности бактерий-индикаторов органического и фекального загрязнений в его водах ограничивает рекреационное использование залива во все периоды года и свидетельствует о неблагоприятном санитарном состоянии водоёма и высоком уровне его загрязнения сточными водами преимущественно сельскохозяйственной природы.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
населения. - Введ. 2011-07-29. - Москва: Федерал, центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора Минздрава России, 2011. - 114 с.
REFERENCES
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Чукалова Наталия Николаевна - Атлантический филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии («АтлантНИРО»); кандидат биологических наук; старший научный сотрудник лаборатории физико-химических и бактериологических исследований; E-mail: chukalova@gmail.com
Chukalova Nataliya Nikolaevna - Atlantic branch of the Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (AtlantNIRO); PhD; Senior Researcher of the Laboratory for chemical and microbiological researches; E-mail: chukalova@gmail.com
Кирилюк Надежда Юрьевна - Атлантический филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии («АтлантНИРО»); инженер лаборатории физико-химических и бактериологических исследований; E-mail: nadya-kiriluk@mail.ru
Kirilyuk Nadezhda Yurievna - Atlantic branch of the Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (AtlantNIRO); Engineer of the Laboratory for chemical and microbiological researches; E-mail: nadya-kiriluk@mail.ru
Шендерюк Владимир Владимирович - Атлантический филиал Всероссийского
научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии («АтлантНИРО»); кандидат химических наук; ведущий научный сотрудник; руководитель Лабораторного центра «АтлантНИРО»; E-mail: Vvs@ae03.ru
Shenderyuk Vladimir Vladimirovich - Atlantic branch of the Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (AtlantNIRO); PhD; Lead Researcher; Head of the «AtlantNIRO» Laboratory center; E-mail: Vvs@ae03.ru
