Закономірності формування вмісту та розподілу сполук фосфору у річках Тернопільщини у зв’язку із ступенем антропогенного навантаження

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вивченню закономірностей формування рівня та трансформації сполук фосфору у воді малих річок Тернопільщини у зв’язку з рівнем антропогенним навантаження. Уперше здійснено дослідження та аналіз гідроекосистем Тернопільської області в сезонному аспекті з різним характером антропогенного навантаження щодо вмісту і співвідношення сполук фосфору в їх абіотичних та біотичних складових. Досліджено, що рівень антропогенного навантаження істотно впливає на формування вмісту сполук фосфору у досліджених річках: найефективніший рівень їх регуляції виявлений у річці природно-заповідної території, потім – аграрної, а найнижчий – у річках техногенно-трансформованої і урбанізованої територій. Виявлено суттєвий вплив фізико-хімічних факторів (температура, рН, кисневий режим) на вміст і співвідношення сполук фосфору у воді досліджуваних річок, особливо у водоймі з урбанізованої території. З’ясовано взаємозв’язок між вмістом лужних, лужно-земельних, ессенціальних та неесенціальних важких металів та вмістом і співвідношенням сполук фосфору в біотичних та біотичних складових гідроекосистем. Визначено швидкість біохімічних перетворень сполук фосфору вищими водними рослинами малих річок з різним рівнем антропогенного навантаження. Експериментально встановлено, що Myosotis scorpiоides (L.) L. має найвищий коефіцієнт акумуляції фосфору із води, що дозволяє вважати її найефективнішою з досліджуваних рослин, для зменшення забруднення водойм сполуками фосфору.

Диссертационная работа посвящена изучению закономерностей формирования уровня и трансформации соединений фосфора в воде малых рек Тернопольской области в связи с уровнем антропогенной нагрузки. Впервые осуществлено исследование и анализ гидроэкосистем Тернопольской области в сезонном аспекте с различным характером антропогенной нагрузки на содержание и соотношение соединений фосфора в их абиотических и биотических составляющих. Доказано, что уровень антропогенной нагрузки существенно влияет на формирование содержания соединений фосфора в исследованных реках: эффективный уровень их регуляции обнаружен в реке природно-заповедной территории, затем - аграрной, а самый низкий - в реках техногенно-трансформированной и урбанизированной территории. Выявлено существенное влияние физико-химических факторов (температура, рН, кислородный режим) на содержание и соотношение соединений фосфора в воде исследуемых рек, особенно в водоеме с урбанизированной территории. Установлена взаимосвязь между содержанием щелочных, щелочно-земельных, эссенциальных и неесенциальних тяжелых металлов и содержанием и соотношением соединений фосфора в биотических и биотических составляющих гидроэкосистем. Определены скорость биохимических превращений соединений фосфора выше водными растениями малых рек с разным уровнем антропогенной нагрузки. Экспериментально установлено, что Myosotis scorpiоides (L.) L. имеет самый высокий коэффициент аккумуляции фосфора из воды, что позволяет считать ее эффективной из исследуемых растений, для уменьшения загрязнения водоемов соединениями фосфора.

The PhD thesis is devoted to the study of mechanisms of phosphorus level formation and transformation in water of Ternopil region small rivers due to the level of anthropogenic pressure. The contents of phosphates in water of researched rivers are determined with its migration in the soil-water-bottom sediments system, that has seasonal character. The most significant influence on the change of dissolved oxygen indexes and pH of water was recorded on the urbanized area – significant indexes of phosphate concentrations (serum value 0.033 mg / dm3) cause acidification of water (pH 5.42-7.05) and a decrease of the content of dissolved oxygen (3.55-4.78 mgO2 / dm3). There is a close connection between the content of phosphates and alkaline (Na, K) and heavy metals (Zn, Fe, Pb, Ni) in water that form the salts of phosphoric acid. In bottom sediments such alkaline and alkaline earth metals as K, Ca, Mg and heavy metals - Mn, Fe, Cu, Cd link phosphates the most, and form various organophosphorus compounds. The metals in the coastal soil play an insignificant role in the formation of compounds with phosphates, since they are strongly bound with humus acids. The highest indexes of the contents of phosphorus in G. maxima on nature reserved, agrarian and techno-transformed territories are recorded in leaves, which decrease from May to September. In a plant from the urbanized territory the maximum contents of phosphorus in the root, characterized by rapid increase from May to September. It was established that the contents of phosphorus compounds in G. maxima directly correlates with phosphates in water, and C. demersum is inversely correlate, that means their accumulation capacity for phosphates from water and further its transformation in the plant. It was established that the biggest influence on the phosphorus contents in plants is made by the ions of Cadmium, Plumbuum, Calcium, Zinc and Ferum, which indicates the binding of phosphorus with these metals. It was established that with increasing phosphorus in the plant, the activity of enzymes increases, that indicates the active occurrence of phosphorylation and dephosphorylation reactions. In the researched rivers, Bacillariophyta and Chlorophyta characterized with the largest species wealth and as quantitative indicators. It was established that when phosphate concentration in water decreases, the number and biomass of phytoplankton increases, with the exception of a river from an urbanized territory, where this regularity is interruped due to increased anthropogenic loading on the reservoir. It was established that M. scorpioides has the highest coefficient of accumulation of phosphorus from water – 33.9 in control and 51.8 in experimental samples. Therefore, to remove phosphates from the water, it is suggested to cultivate – M. scorpioides.