Фитопланктон водоемов-охладителей Курской и Смоленской АЭС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.18, кандидат биологических наук Лихачева, Наталия Евгеньевна

• Лихачева, Наталия Евгеньевна
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Лихачева, Наталия Евгеньевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Факторы формирования и общая характеристика планктонных альгоценозов водоемов охладителей электростанций.

1.1. Влияние работы элктростанций на гидролого-гидрохимический режим водоемов-охладителей.

1.2. Общая характеристика планктонных альгоценозов водоемов-охладителей электростанций.

ГЛАВА II. Материалы и методы.

2.1. Общая характеристика исследуемых водоемов.

2.2 Методы исследования фитопланктона.

ГЛАВА III. Влияние атомных станций на формирование планктонных альгоценозов.

3.1. Характеристика планктонных альгоценозов исследуемых водоемов.

3.1.1. Флористический состав.

3.1.2. Степень термофильности водорослей, обитающих в исследуемых водоемах.

3.1.3. Степень галофильности фитопланктона.

3.2. Особенности фитопланктона, обитающего в различных водных массах.

3.3. Доминирующие и массовые виды водорослей водоемов-охладителей.

3.3.1. Водоросли, наиболее часто входящие в состав массовых видов.

3.3.2. Доминирующие и массовые виды водорослей циркуляционного течения.

3.4. особенности сезонной динамики фитопланктона.

ГЛАВА IV. Влияние резкого нагревания на фитопланктон.

4.1. Влияние нагревания на изменение численности фитопланктона.

4.2. Влияние нагревания на морфологию микроводорослей.

4.3. Влияние нагревания на фотосинтетическую активность фитопланктона.

ГЛАВА V. Развитие представителей субтропической биоты в исследуемых водоемах-охладителях.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фитопланктон водоемов-охладителей Курской и Смоленской АЭС»

Прогнозируемое истощение запасов природного топлива и ухудшающееся экологическое состояние Земли вызывает необходимость более масштабного строительства и использования атомных электростанций (АЭС), поскольку их эксплуатация энергетически эффективна, а загрязнение окружающей среды при своевременной профилактике и поддержании в исправном состоянии технологических узлов относительно невелико.

Для охлаждения АЭС постоянно необходимы большие объемы воды, и с целью обеспечения водоснабжения устраивают специальные водоемы-охладители. Атомная электростанция и водоем-охладитель образуют единую природно-техногенную систему (Егоров, 1994; Егоров, Суздалева, 1999, 2001; Суздалева, 2001а,б), функционирование основных элементов которой взаимосвязано и взаимообусловлено. С одной стороны, формирование водной экосистемы происходит под постоянным воздействием техногенных факторов, с другой стороны, нормальная работа АЭС возможна только при условии поддержания качества вод и экологического состояния водоема-охладителя на определенном уровне.

Фитопланктон водоемов-охладителей не только является одним из основных создателей первичной продукции, но и играет важнейшую роль в процессах самоочищения воды. Его несбалансированное развитие является причиной возникновения различных биопомех, серьезно затрудняющих работу систем технического водоснабжения электростанции (Афанасьев, 1991; Кошелева, 1991). Кроме того, планктонные водоросли весьма чувствительны к различным изменениям в водной среде. Их состав служит надежным показателем экологических условий, складывающихся в водоеме. В связи с этим, исследование фитопланктона водоемов-охладителей необходимо как для оценки и прогноза развития экологической ситуации, так и для обеспечения безопасной работы АЭС.

Цель и задачи исследования. Основной целью наших исследований являлось изучение состава и сезонной динамики фитопланктона водоемов-охладителей двух разных ландшафтно-климатических зон (зоны смешанных лесов и лесо-степной зоны). В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать качественный и количественный состав планктонных альгоценозов водоемов-охладителей.

2. Выявить различия в составе планктонной альгофлоры.

3. Исследовать видовой состав фитопланктона водоемов, расположенных в разных ландшафтно-климатических зонах.

4. Исследовать влияние подогрева на состав и функционирование фитопланктона.

Научная новизна. В работе впервые было проведено целенаправленное исследование фитопланктона водоемов-охладителей Курской и Смоленской АЭС. Определен качественный и количественный состав планктонных фитоценозов, изучены особенности сезонной динамики фитопланктона исследуемых водоемов-охладителей. Была проведена комплексная оценка термо- и галофильности планктонной альгофлоры. В составе фитопланктона подогреваемых зон нами были обнаружены экзотические виды и формы, характерные для термальных источников. В результате проведенной работы были выявлены характерные различия в составе фитопланктона исследуемых водоемов, связанные со спецификой режима их эксплуатации и условиями ландшафтно-климатических зон. Практическое значение. Научно-практическая значимость выполненного исследования заключается в возможности использования полученных результатов в следующих областях: 1. Для контроля качества воды в водоемах-охладителях.

2. Для прогнозирования возможных экологических последствий увеличения техногенной нагрузки на водоемы-охладители.

3. При проектировании АЭС и других энергетических объектов, имеющих системы технического водоснабжения.

4. Для рационального ведения рыбного хозяйства в подогреваемых водоемах.

5. При планировании мероприятий по обеспечению безопасности работы технического водоснабжения АЭС и предотвращению в ее работе чрезвычайных ситуаций.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на научной конференции "Проблемы экологии и физиологии микроорганизмов (Москва, 2000); на международных научных конференциях "Водные экосистемы и организмы-3" и "Водные экосистемы и организмы-4" (Москва, 2000, 2002), на конференциях Московского государственного университета природообустройства (Москва, 2001, 2001), на VIII съезде Гидробиологического общества РАН (Калининград, 2001), на заседании кафедры гидробиологии МГУ (Москва, 2003). Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Диссертация включает 13 таблиц и 10 рисунков. Список литературы содержит 179 наименований работ, в том числе 55 работ зарубежных авторов.

Заключение диссертации по теме «Гидробиология», Лихачева, Наталия Евгеньевна

ВЫВОДЫ.

1. Основу фитопланктонных сообществ водоемов-охладителей Курской и Смоленской АЭС составляют эвритермные виды водорослей.

2. Флористический состав фитопланктона водоемов-охладителей, расположенных в разных ландшафтно-климатических зонах, достаточно близок, что обусловлено сходным характером техногенной нагрузки на исследуемые водные объекты.

3. По видовому разнообразию фитопланктон исследуемых водоемов-охладителей не уступает естественным водоемам умеренной зоны.

4. В водоеме-охладителе Курской АЭС преобладают диатомовые водоросли, что обусловлено их относительно более высокой толерантностью к интенсивному воздействию работы системы водоснабжения АЭС.

5. Несмотря на то, что подогрев воды увеличивает длительность вегетационного периода, в развитии фитопланктона водоемов-охладителей наблюдается четко выраженная сезонная динамика.

6. Результат воздействия резкого повышения температуры в системе охлаждения АЭС на фитопланктон зависит как от типа водоема-охладителя, так и от физиологического состояния водорослей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Лихачева, Наталия Евгеньевна, 2003 год

1. БИОПРОДУКЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ в водохранилищах-охладителях ТЭС. Кишинев: Штиница, 1988. 271 с.

2. БОГАТОВА И.Б. О гидробиологическом режиме водоемов-охладителей ГРЭС. //Рыбоводство в теплых водах. М.: 1969.

3. БОГАТОВА И.Б. О гидробиологическом режиме водоемов-охладителей ГРЭС. // Рыбоводство в теплых водах. М.: 1969.

4. БОРШ З.Е. Первичная продукция и деструкция. // Биопродукционные процессы в водохранилищах-охладителях ТЭС. Кишинев: Штиница, 1988. С. 49-63.

5. ВАСИЛЬЧИКОВА А.П. Периодичность и динамика биомассы фитопланктона водоемов-охладителей Урала. // Симпозиум по влиянию подогретых вод теплоэлеюростанций на гидрологию и биологию водоемов. Борок: Изд-во ИБВВ, 1971. С. 7-8.

6. ВИНБЕРГ Г.Г. Первичная продукция водоемов. Минск, 1960. 329 с. ВИНБЕРГ Г.Г., KAJIEP В.П. Сравнительное исследование первичной продуктивности планктона радиоуглеродным и кислородным методами. // ДАН СССР. 1960. № 130. Вып. 2.

7. ВИНОГРАДСКАЯ Т.А. Влияние сброса подогретых вод Луганской ГРЭС на развитие фитопланктона в р. Северный Донец. // Вопросырыбохозяйственного освоения и сан.-биол. режима водоемов Украины. Киев: Наукова думка, 1970. № 41. С. 39-40.

8. ВИНОГРАДСКАЯ Т.А. Фитопланктон. // Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. Киев: Наукова думка, 1991. С. 57-77.

9. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ на гидробиологию и биологию водоемов. Мат. 2-го симпозиума. Борок: ИБВВ, 1974. 205 с. Водоросли. Справочник. Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П., и др. //Киев: Наукова думка, 1989. 608 стр.

10. ГИДРОХИМИЯ И ГИДРОБИОЛОГИЯ ВОДОЕМОВ-ОХЛАДИТЕЛЕЙ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ СССР. Киев: Наукова думка, 1971. 248 с.

11. ГОЛЛЕРБАХ М.М., КОСИНСКАЯ Е.К., ПОЛЯНСКИЙ В.И. Синезеленые водоросли. // Определитель синезеленых водорослей СССР. М.: Советская наука, 1953. Вып. 2. 652 с.

12. ГРИНЬ В.Г. Фитомикробентос и его продукция в некоторых водоемах-охладителях ГРЭС юга Украины. // Симп. По влиянию подогретых вод теплоэлектростанций на гидрологию и биологию водоемов. Борок: Изд-во ИБВВ, 1971а. С. 12-14.

13. ГУСЕВА К.А. К методике учета фитопланктона. // Тр. Ин-та биол. водохранилищ АН СССР. 1959. Т. 2. № 5. С. 44-51.

14. ГУСЕВА К.А. Роль синезеленых водорослей в водоеме и факторы их массового развития. // Экология и физиология синезеленых водорослей. Ь.-Л., 1965. С. 12-33.

15. ДЕВЯТКИН В.Г. Влияние термальных вод на фитопланктон приплотинного плеса Иваньковского водохранилища. // Гидробиологический журнал, 1970. № 6, 2. С.45-50.

16. ДЕВЯТКИН В.Г. Динамика фитопланктона в зоне влияния подогретых вод Конаковской ГРЭС. // Симп. по влиян. подогретых вод теплоэлектростанций на гидрологию и биологию водоемов. Борок: Изд-во ИБВВ, 1971. С. 14-15.

17. ДЕВЯТКИН В.Г. Влияние повышенной температуры на фотосинтез фитопланктона. // Информационный бюлл. ИБВВ АН СССР. 1973. № 18. С. 17-20.

18. ДЕВЯТКИН В.Г. О влиянии Конаковской ГРЭС на фитомикробентос Иваньковского водохранилища. // Влияние тепловых электростанций на гидрологию и биологию водоемов. Мат. 2-го симпозиума. Борок: Изд-во ИБВВ, 1974. С. 40-42.

19. ДЕВЯТКИН В.Г. Влияние подогретых вод на фитопланктон Иваньковского водохранилища. // Труды Ин-та биологии вн. вод "Экология организмов водохранилищ-охладителей". 1975. Вып. 27(30). С. 143-198.

20. ДЕДУСЕНКО-ЩЕГОЛЕВА Н.Т., ГОЛЛЕРБАХ М.М. Желто-зеленые водоросли. // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1962. Вып. 5. 272 с.

21. ДЕДУСЕНКО-ЩЕГОЛЕВА Н.Т., МАТВИЕНКО A.M., ШКОРБАТОВ М.А. Зеленые водоросли. Класс вольвоксовые. // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1959. Вып.8. 230 с.

22. ЕГОРОВ Ю.А., СУЗДАЛЕВА А.Л. Экологический мониторинг основа для обеспечения экологической безопасности человеческой деятельности для общества (на примере мониторинга в регионах АЭС). // Региональная экология. 1999. № 3. С. 17-22.

23. ЗАБЕЛИНА М.М., КИСЕЛЕВ И.А., ПРОШКИНА-ЛАВРЕНКО А.И., ШЕШУКОВА B.C. Диатомовые водоросли. // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Советская наука, 1951. 620 с.

24. КАЛИНИЧЕНКО Р.А. Первичная продукция фитоперифитона. // Гидробиол. водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. Киев: Наукова думка, 1991. С. 122-125.

25. Антропогенное эвтрофирование природных вод. Т.1. Черноголовка, 1977. С. 134-139.

26. КОЗИЦКАЯ В.Н. Изменение ростовых характеристик фитопланктона под влиянием светового и температурного фактора. // Гидробиол. журнал, 1990. Т. 26. №6. С. 42-49.

27. КОЛЬЦОВА Т.И., ЛИХАЧЕВА Н.Е., ФЕДОРОВ В.Д. О количественной обработке проб фитопланктона. // Биологические науки, 1979. № 6. С. 96100.

28. КОМАРЕНКО Л.Е., ВАСИЛЬЕВА И.И. Пресноводные зеленые водоросли водоемов Якутии. // М.: Наука, 1978. 283 с.

29. КРЮЧКОВ В.В., МОИСЕЕНКО Т.Н., ЯКОВЛЕВ В.А. Экология водоема-охладителя в условиях Заполярья. Апатиты: Изд-во Кольского филиала АН СССР, 1985. 131 с.

30. КУР ДИНА Т.Н., ДЕВЯТКИН В.Г. О влиянии подогретых вод Конаковской ГРЭС на содержание кислорода и развитие фитопланктона в Иваньковском водохранилище в зимний период. // Гидробиологический журнал, 1972. Т. 7. С.

31. ЛАВРЕНТЬЕВА Г.Г., ТЕРЕШЕНКОВА Г.М. Сравнительная оценка видового состава фитопланктона двух водоемов-охладителей, расположенных в разных географических зонах. // Сборник научн. трудов ГосНИОРХ. Вып. 309. Л.: 1990. С. 3-15.

32. ЛАРЦИНА Л.Е., ВОРОНКОВА Э.М. Влияние сбросных вод ТЭС и АЭС на биологический и химический режимы водохранилищ-охладителей. Л.: Ленинградское отд. Изд-во "Энергия", 1974. 56 с.

33. МОРДУХАЙ-БОЛТОВСКОЙ Ф.Д. Состояние вопроса о влиянии подогретых вод теплоэлектростанций на биологию водоемов. //Симп. по влиянию подогретых вод теплоэлектростанций на гидрологию и биологию водеомов. Борок: Изд-во ИБВВ, 1971. С. 45-47.

34. МОРДУХАЙ-БОЛТОВСКОЙ Ф.Д. Формы воздействия тепловых и атомных электростанций на жизнь водоемов. // Влияние тепловых электростанций на гидрологию и биологию водоемов. Материалы второго симп. Борок: Изд-во ИБВВ, 1975. С. 107-110.

35. МОРДУХАЙ-БОЛТОВСКОЙ Ф.Д. Проблема влияния тепловых и атомных электростанций на гидробиологический режим водоемов. // Тр. Ин-та биол. внутр. вод. Вып. 27 (30). Экология организмов водохранилищ-охладителей. Л.: Наука, 1975. С. 7-69.

36. ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ НИЗШИХ РАСТЕНИЙ. ВОДОРОСЛИ. // Под общей ред. Л.И. Курсанова. 1953. Т.т. 1,2.

37. ПРОШКИНА-ЛАВРЕНКО А.И. Диатомовые водоросли показатели солености воды. // Диатомовый сборник. Л.: изд-во АН СССР, 1963. С. 187-205.

38. ПЫРИНА И.Л. Фотосинтез пресноводного фитопланктона при различных световых условиях в водоеме. // Кпуговорот веществ и энергии в озерных водоемах. М., 1967. С. 202-210.

39. СИРЕНКО Л.А. Физиологические основы размножения синезеленых в водохранилищах. Киев: Наукова думка, 1972. С. 1-203.

40. ФЕДОРОВ В.Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. М.: Изд. МГУ, 1979. 167 с.

41. ФЕДОРОВ В.Д., КАПКОВ В.И., под ред. Гидробиологический практикум. 4.2. Методы определения биологической продуктивности. М.: Христианское изд-во, 1999. 110 с.

42. ХРОМОВ В.М., СЕМИН В.А. Методы определения первичной продукции в водоемах. М.: Изд-во МГУ, 1975. 123 с.

43. ШАЛАРЬ В.М., ЯЛОВИЦКАЯ Н.И. Развитие фитопланктона в Кучурганском лимане-охладителе Молдавской ГРЭС. // Гидрохимия и гидробиология водоемов-охладителей тепловых электростанций СССР. Киев: Наукова думка, 1971. С. 117-135.

44. ШКУНДИНА Ф.Б. Фитопланктон рек СНГ. Уфа: Изд-во Башк. Ун-та, 1993.219 с.

45. ЯРОШЕНКО М.Ф., БЫЗГУ С.Е., КОЖУХАРЬ И.Ф. Солевой баланс. // Кучурганский лиман охладитель Молдавской ГРЭС. Кишинев: Штиница, 1973. С. 18-21.

46. APPOURCHAUX G.E. Effects de la temrerature de l'eau sur la faune et la flore aquatiques. L'eau. 1965. 52. 7.

47. ASTON R.A. The effects of temperature and dissolved oxygen concentration on reproduction in Limnodrilus hoffmeisteri (Clap.) and Tubifex (Mull.) Sympos. Freshwat. biol. and electr. power gener. 1971. II.

48. BROOK A.J., BAKER A.L. Chlorination of power plants: impact on phytoplankton productinity. // Sciense. 1972. N.176. P.1414-1415. CAIRNS J., JR. The effects of increased. Temperatura upon aquatic organisms. Indust. Wastes. 1956. 1(4). P.

49. CASTENHOLZ R.W. Thermophilic blue-green algae and the thermal environment. // Bact. Rev., 1969. V. 33. P. 476-504.

50. EPPLEY R.W. Temperature and phytoplankton growth in the sea. // Fish Bull. 1972. V. 70. P. 1063-1085.

51. HARGIS W., IR. AND L.E. WARINNER. Impacts of thermal alterations on estuarine and coastal environments. Envir. Aspects nucl.power stat. Proceed. Sympos. Vienna. 1971. P.

52. HEGEWALD E., HESSE M., JEEJI-BAI N. Okologische und physiologische Studien an Pkankonalgen aus ungarischen Gewassern. // Arch. Hydrobiol., 1981. Syppl. V. 60. №2. P. 172-201.

53. HINDAK F. Studies on the chlorococcal algae (Chlorophyceae) // Biol. Pr. 18, 1977. N. 4(23), 190 p.; 1980. N. 6(26). 3. 1984. 308 p.

54. HUBER-PESTALOZZI Y. Das Phytoplancton des Susswassers; systematic und Biologie Binen-gewasser. // 1938. T. 17. P. 1-342; 1942. T.2. P. 1-549; 1950. T.3. P. 1-310; 1955. T.4.P.1-580.

55. KOZAROV G. Characteristic of the phytoplankton of the lake Ohrid in dependence on the temperature. // Bull. Sci. Cons. Acad. Sci. et Arts RSEJ, 1976. V.A21. N. 10-12. P.208-209.

56. KRISTIANSEN J. A swey of invectigation of freshwater phytoplankton in Denmark. // Folia Limnol. Scand., 1977. V.17. P.37-44.

57. KRISTIANSEN J., MATHISEM H. Phytoplankton of the Tystrup-Bevelse Lakes. Primary production and standing crop. // Oicos. 1964. V.15. N. 1. P. 143.

58. KULLBERG R.G. Algal diversity in several thermal spring effuens. // Ecology, 1968/ V.49. P.751-755.

59. KULLBERG R.G. Algal distribution in six thermal spring effuens. // Trans. Am. Microsc. Soc., 1971. N. 90. P.412-434.

60. ZERTE B. The stationary phase of a natural population of Asterionella formosa (Bacillariophyceae) limited by silica. // Arch. Hydrobiol., 1980. N.l. P.26-38.

61. HMAN J.T. Physical and chemical factors affecting the seasonal abundanse of Asterionella formosa Hass. in a small temperate lake. // Arch. Hydrobiol., 1979. V. 87. N.3.P. 274-303.

62. ND J.W.Y. The seasonal cycle of plankton diatoms Melosira ital. subsp. subarctica O.Mull. // J. Ecol. 1965. N.42. P.151-179.

63. ND J.W.Y. Phytoplancton // Eutrophication: causes, consequences, correctives. Wisconsin, 1969. P. 306-330.

64. MERRIMAN D. Does industrial calefaction jeopardize the ecosystem of a long tidal river? // Environm. aspects nucl. power stat. Vienna, Proceed. Sympos., 1971.

65. MORGAN R.P., STROSS R.G. Destruction of Phytoplankton in the cooling water supply of a stream electric station. //Chesapeak Sci. 1969. V.10. №3/4. P.165-171.

66. PEARSALL W.H. Phytoplankton in the English lakes. The composition of the phytoplankton in relation to dissolved substances. // J. Ecol. 1932. V. 20. P. 241262.

67. PEARSALL W.H., PENNINGTON W. Ecologicae history of the English lake district. // Ibid. 1947. V. 24. P. 137-148.

68. RODHE W. Environmental requirements of fresh-water plankton algae. // Symp. Bot. Upsara. 1948. V. 10. P. 146.

69. ROTHWELL D.R. The calefaction of lake Tranwsfynydd. // Sympos. freshwat. biol. and electr. power gener. 1972, II.

70. SOROKIN C. New high-temperature Chlorella. // Sciense. 1971. N.158. P.1204-1205.

71. SPRENGER E. Bacillariales aus den Thermen und der Umgebung von Karlsbad. // Arch. Pristenk., 1971. N.71. P. 502-542.

72. STOCKNER J.G. Observations of thermophilic algal communities in Mount Rainier and Yellowstone National Parks. // Limnol. Oceanogr., 1967. N.12. P.13-17.

73. STOCKNER J.G. The ecology of a diatom community in a thermal stream. // Br. Phycol. Bull., 1968a. V.3. P.501-514.

74. STOCKNER J.G. Algal growth and primaiy productivity in a thermal stream. // J. Fish. Res. Bd. Canada, 1968b. N. 25. P. 2037-2058.

75. STRICKLAND J.D., PARSONS T.R. A manual of sea water analysis. // Bull. Fish. Res. Board. Canada, 1960. 185 p.p.

76. THERMAL EFFECTS and U.S. Nuclear power stations. Jan. 1971. Divis. Reactor develop, technol. U.S. atom, energy commis.

77. THOUSLAND A. Potential uses of waste and heated effluents. // Rome, 1971. EIFAC Occasion papers, N. 5. FAO.

78. TILMAN D., KILHAM S.S., KILHAM P. Morphometry changes in Asterionella formosa colonies under phosphate and silicate limitation. // Limnol. Oceanogr., 1976. V.21. N. 6. P.883-886.

79. TREMBLY F.J. effects of cooling water from steam-electric power plants on stream biota. Biol. Probl. In water pollut. U.S. Public health service. 1965. Publ. No 999-WP-25.

80. TUROBOYSKI L. Chemiczno-biologicsne badania wod nad wplywem wod podgrzewanych z electrowni w Skawinie na Wisle i skawinke. Mater. Bad., Inst. Gospodarski wodnei. 1969. Tom IV. Z.2.

81. ZAVACH W. Substaneze organiczne rozpuszszone w wodzie, ich pochodzenie: udzial w Krazeniu materii. // Wiod. ecoL 1971. 17. 2.P.