Содержание сестона и хлорофилла «а» в воде пруда
Хлорофилл является неотъемлемым элементом любой растительной клетки и играет первостепенную роль в осуществлении фотосинтеза. Содержание хлорофилла «а» имеет хорошее соответствие с трофическим статусом водоёмов. В настоящее время содержание хлорофилла широко используется для оценки степени эвтрофикации и интенсивности самоочищения вод.
Методика определения содержания хлорофилла
Содержание хлорофилла определяют спектрофотометрическим способом с экстракцией пигментов 90% ацетоном (Scor-Unesco, 1966). В основе метода лежат уникальные оптические свойства хлорофилла – узкий максимум поглощения света в красной области видимого спектра (663-665 нм).
Определение концентрации хлорофилла включало следующие процедуры: фильтрование проб фитопланктона, экстракцию пигментов растворителем (ацетон) и измерение оптической плотности экстрактов. Пробы для определения хлорофилла отбираются способами, обеспечивающими сбор сестона, и обрабатываются после взвешивания высушенных фильтров (определения содержания сестона).
Фильтрование проб фитопланктона осуществлялось через мембранные фильтры с диаметром пор 1,5 мкм под вакуумом (до -0,4 атм.). Фильтры с пробами хранились в темноте в эксикаторе при температуре 1-4 °С.
Экстракция пигментов проводилась в затененном помещении, чтобы избежать фотодеструкции пигментов, 90% раствором ацетона.
Расчет количества хлорофилла определяют с помощью уравнения (1):
СХЛ=(11,64 Е663-2,16 Е645-0,1Е63)*v/V*L, (3)
где: Е663и Е630, Е645-оптическая плотность экстракта при соответствующих длинах волн 663,645,630 нм. соответственно за вычетом поглощения на 750 нм.
v -объем экстракта, мл
V-объем пробы, л
L-длина светового пути в экстракте.
Измерение содержания феопигментов
Известно, что хлорофилл «а» и феофитин «а» абсорбируют практически при одних и тех же длинах волн. Поэтому в экстракты добавляли раствор 0,1 н H2SO4 (или HCL), при этом общая концентрация кислоты в кювете не должна была превышать 3*10-3 М. Добавление кислоты в экстракты пигментов приводит к потере хлорофиллом атомов магния, превращая его в феофитин.
Экстракты пигментов (около 3 мл) спектрофотометрировали в 1см кювете при длинах волн 664 нм и 750 нм до подкисления пробы. Затем в кювету добавляли 0,1 мл 0,1 н HCL, и спустя 90 секунд вновь измерялась оптическая плотность при 665 нм и 750 нм.
Пробы фитопланктона в 2012 г. отбирались на пяти станциях: 1, 2, 3, 4 и 5. Концентрацию хлорофилла измеряли в трех повторностях для каждой станции.
Результат определения сестона и хлорофилла приведены в таблице 5.
Таблица 5
Результаты измерения концентрации хлорофилла «а» и его процент в сестоне
Станция |
№ фильтра |
Объем пробы, мл |
Сестон, мг/л |
Хлорофилл, мкг/л |
Доля хлорофила в сестоне,% |
Доля феопигментов в суммарном форбине, % |
|||||
в пробе |
среднее |
Sd. |
в пробе |
среднее |
Sd. |
среднее |
Sd. |
||||
1 |
56 |
40 |
7,5 |
7,13 |
1,97 |
56,78 |
55,47 |
2,78 |
0,78 |
27,43 |
1,2 |
74 |
40 |
5 |
57,36 |
||||||||
124 |
45 |
8,9 |
52,28 |
||||||||
2 |
73 |
50 |
12 |
13,33 |
2,31 |
46,12 |
48,57 |
4,27 |
0,36 |
24,07 |
1,24 |
32 |
50 |
16 |
53,5 |
||||||||
75 |
50 |
12 |
46,08 |
||||||||
3 |
66 |
40 |
12,5 |
10,00 |
2,50 |
59,49 |
60,57 |
6,92 |
0,61 |
22,77 |
0,74 |
50 |
40 |
7,5 |
54,25 |
||||||||
54 |
40 |
10 |
67,96 |
||||||||
4 |
43 |
50 |
4 |
4,67 |
1,15 |
51,85 |
49,04 |
2,64 |
1,05 |
29,27 |
1,78 |
55 |
50 |
4 |
46,62 |
||||||||
34 |
50 |
6 |
48,66 |
||||||||
5 |
48 |
40 |
17,5 |
19,17 |
2,89 |
43,05 |
48,47 |
7,26 |
0,25 |
20,30 |
1,51 |
41 |
40 |
22,5 |
45,63 |
||||||||
61 |
40 |
17,5 |
56,72 |
||||||||
Среднее |
|
|
|
10,8 |
|
|
52,4 |
|
0,61 |
24,7 |
|
Исходя из данных таблицы 5 среднее значение хлорофилла в водоеме – 52,4 мкг/л, процент хлорофилла в сестоне – 0,61. Среднее значение сестона в водоеме составило 10,8 мг/л. Был проведен расчет феофитина на каждой станции и в результате среднее содержание в воде пруда Карапуз составило 24,7.
Сравнивая с предыдущими годами, можно сказать, что среднее содержание хлорофилла уменьшилось по сравнению с 2008 годом (тогда наблюдалось гиперцветение пруда, содержание хлорофилла составило 153,3 мкг/л). В 2009 г. содержание хлорофилла было несколько ниже - в пределах 17,2 мкг/л (рисунок 4).
Рисунок 4. Изменение содержания хлорофилла «а» по годам
Таблица 6
Основные параметры качества и количества воды в 2008-2012 г.
Параметр |
2008 |
2009 |
2010 |
2011 |
2012 |
Температура воды, °С |
14,7 |
17,5 |
15,3 |
14,3 |
12 |
Содержание кислорода, мг/л |
7,3 |
9,2 |
8,1 |
- |
9,2 |
Содержание сестона, мг/л |
- |
- |
26,9 |
14,1 |
10,8 |
Содержание хлорофилла, мкг/л |
153,3 |
17,2 |
30,2 |
53,0 |
52,4 |
ВПП, мг О2/л*сут |
10,8 |
1,8 |
- |
- |
6,1 |
Деструкция, мг О2/л*сут |
1,2 |
1,78 |
- |
- |
0,8 |
Биомасса фитопланктона, г/м3 |
- |
28,9 |
23,6 |
26,7 |
23,7 |
Биомасса зоопланктона, г/м3 |
56,5 |
4,5 |
179,1 |
535,6 |
3253,8 |
По данным таблицы 6 был проведен кластерный анализ и построена дендрограмма.
Рис.
5
В результате кластерного анализа было выявлено, что 2008 и 2009 года входят в два разных кластера, а 2010-2012 – в третий кластер. Наиболее схожими по данным являются 2010 и 2011 года. Это объясняется тем, что года каждого кластера характеризуются сходными численными данными.
Выводы:
На всех измеряемых станциях содержание кислорода было высоким (71 – 96 %);
Наибольшая концентрация кислорода наблюдалась в 2007 году, а наименьшая в 2008 году. В 2009 и 2010 годах концентрация кислорода держится примерно на одном уровне, а к 2012 году наблюдается тенденция увеличения содержания кислорода в воде пруда Карапуз;
В сравнении с показателями предыдущих лет исследования продукционно-деструкционных процессов в воде пруда Карапуз показали, что данные за 2012 и 2008 годы отличаются незначительно. За 2009 год показатели дыхания практически совпадают с 2012 годом, а показатели ВПП – значительно меньше;
Среднее значение хлорофилла в водоеме – 52,4, процент хлорофилла в сестоне – 0,61. Среднее значение сестона в водоеме составило 10,8.