
О нас \| История и Успехи \| Миссия \| Манифест
Сети МСоЭС

  Члены МСоЭС
  Как стать
  членом МСоЭС
Дела МСоЭС

  Программы МСоЭС
  Проекты и кампании
   членов МСоЭС

СоЭС-издат

  Новости МСоЭС
  "Экосводка"
  Газета "Берегиня"
  Журнал Вести СоЭС
  Библиотека
  Периодика МСоЭС
Предыдущий выпуск | Архив | Следующий выпуск
*******************************************************************
*  П Р О Б Л Е М Ы  Х И М И Ч Е С К О Й  Б Е З О П А С Н О С Т И  *
*******************************************************************
****       Х И М И Я *  И *  Ж И З Н Ь              ***************
*******************************************************************
**                       Сообщение UCS-INFO.1018, 17 июля 2003 г. *
*******************************************************************
                                                    Отходы и доходы

                         МЕТАЛЛЫ ВОКРУГ НАС


    БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ
ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
    ПОМОЩНИКИ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ
    Среди методов контроля за уровнем загрязнения окружающей среды
тяжелыми металлами все более широкое распространение получает метод
биогеохимической индикации [3]. Биогеохимическая индикация загрязнения
окружающей среды является новым научным направлением, в основу которого
положены теоретические идеи В.И.Вернадского. Основополагающее понятие,
введенное им в биогеохимическую науку - это представление о
концентрационной функции живого вещества. Концентрирование химических
элементов живыми организмами, в первую очередь, определяется их
собственными физиологическими потребностями. Поэтому, как указывал
В.И.Вернадский, содержание химических элементов <для каждого организма
есть видовой признак> [1].
    Последующие исследования показали, что это положение справедливо лишь
для территорий со средним для региона геохимическим фоном в природных средах
(почва, вода, донные отложения). На территориях, где содержание тех или иных
элементов повышенное, происходит их избыточное накопление в некоторых живых
организмах, которые могут использоваться в качестве биогеохимических
индикаторов. Первоначально методы биогеохимической индикации использовались
в поисковой геохимии для поиска рудных месторождений [8]. Впоследствии эти
методы стали широко применяться для оценки степени загрязнения природной
среды в результате антропогенного воздействия [3,5,6].
    При оценке экологического состояния водных экосистем в качестве
индикаторных биообъектов могут быть использованы планктон, водные растения,
бентос, ткани и органы рыб. При выборе индикаторных видов водных организмов
следует учитывать особенности вида, привлекательные для биогеохимического
мониторинга - достаточную для анализа биомассу, широкий ареал
распространенности, способность к накоплению микроэлементов. Одно из
важнейших требований, предъявляемых к организму-монитору, - способность
реагировать изменением элементного состава на изменение условий обитания в
широком интервале значений [9].
    Индикаторные возможности планктона можно особенно эффективно использовать на
начальных этапах поступления тяжелых металлов в водоем и для идентификации
точечного источника загрязнения, поскольку эле-ментный состав планктона
несет информацию о загрязнении среды обитания в короткий отрезок времени,
равный жизненному циклу планктонных организмов. Таким образом, элементный
состав планктона может быть использован для обнаружения начальных этапов
поступления металлов в водоемы, в том числе залповых сбросов сточных вод
предприятий. Тем самым идентифицируется конкретный источник загрязнения
водных экосистем [7].
    Донные беспозвоночные (моллюски, малощетинковые черви и др.) следует
рассматривать в основном как индикаторы гидрохимического состояния
придонного слоя воды и донных отложений. Особенно широко используются
для биомониторинга загрязнения донных осадков двустворчатые моллюски. К
числу несомненных достоинств этого объекта следует отнести способность
<интегрировать> медленные изменения уровня загрязнения в течение всей
жизни в условиях относительно ограниченного биотопа [2,9].
     Такой же интегрирующей способностью обладают и ткани рыб. По этой
причине представители ихтиофауны традиционно рассматриваются как наиболее
подходящие и удобные индикаторы медленных изменений фоновых уровней
токсичных металлов (особенно ртути) в природных водах. С учетом высоких
коэффициентов накопления металлов в мышцах и печени рыб последние
являются весьма привлекательными объектами мониторинга [4,5].
     Несомненным достоинством водных растений является простота сбора
растительного материала и возможность формирования чистых проб из
отдельных видов растений (в отличие от проб планктона). Сопоставление
различных по экологии видов растений позволило установить, что, как
правило, чем больше растение погружено в воду, тем интенсивнее оно
накапливает микроэлементы [9].
    ВЫРУЧИЛИ ЗНАНИЯ И ОПЫТ
    Методом биогеохимической индикации проведена экспертиза экологического
состояния некоторых искусственных и естественных водоемов Западной и
Восточной Сибири (водохранилища - Иркутское, Братское, Новосибирское;
озера Алтайского края и Ямало-Ненецкого автономного округа; реки - Обь,
Томь) [4-7].
    По результатам многолетних исследований дана оценка современного
экологического состояния опробованных водных экосистем в отношении
загрязненности тяжелыми металлами (Hg, Cd, Pb, Cu, Zn, As, Cr, Ni, Co, Mn,
Fe). Для каждого из изученных регионов определены интервалы концентраций
металлов в тканях гидробионтов разных трофических уровней, характеризующие
природный геохимический фон. При определении фоновых содержаний металлов в
биологических объектах использовались следующие критерии: во-первых,
учитывался фактор удаленности водоема или его участка от промышленных
источников, во-вторых, уровни элементов в исследованных компонентах биоты
сравнивались с таковыми для незагрязненных пресноводных экосистем [2].
Выявлены антропогенно-трансформированные водные экосистемы, в которых уровни
накопления отдельных элементов в водных организмах значительно превосходят
фоновые значения. Оценка степени антропогенной трансформации водных
экосистем проводилась по соотношению средних содержаний микроэлементов в
биообъектах водоемов, подверженных антропогенному воздействию, к
естественному биогеохимическому фону. Идентифицированы локальные источники
загрязнения водных экосистем.
    Элементный анализ проб водной биоты проведен в Аналитическом центре
при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии Сибирского
отделения РАН методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (прибор
Perkin-Elmer 3030 B). Ртуть определена атомно-абсорбционным методом
холодного пара с использованием техники амальгамации (химики-аналитики -
Н.Андросова, Ж.Бадмаева, В Ильина).
    ХИЩНИКАМ НЕ ВЕЗЕТ
    Братское водохранилище отнесено к антропогенно-трансформированным водным
экосистемам. В верхней его части (от г. Усолье-Сибирское до п. Балаганск)
выявлено ртутное загрязнение компонентов биоты всех трофических уровней,
связанное со сбросами ртутьсодержащих отходов химкомбината по производству
каустической соды АО <Усольехимпром>. Установлена общая закономерность
пространственного распределения ртути в компонентах биоты - концентрации
металла в планктоне, водных растениях, мышцах рыб достигают своих
мак-симальных значений на верхнем участке водохранилища и уменьшаются в
направлении к нижней, приплотинной, части. Средние содержания Hg в
доминирующих по биомассе видах зоопланктона Daphnia galeata (удельное
обилие 35-72 %) и Mesocyclops leuckartii (13-42 %) на верхнем участке
водохранилища находятся в интервале значений 0.42-0.66 мкг/г сухой массы.
В таких же пределах изменяются концентрации Hg в водных растениях рдестах
(Potamogeton pectinatus).
    Наиболее информативными биоиндикаторами в отношении загрязнения водной
среды ртутью являются ткани и органы рыб как консументов высшего трофического
звена. В Братском водохранилище окунь (Perca fluviatilis), наряду со щукой
(Esox lucius), является замыкающим трофическим звеном, относясь к типичным
хищным видам рыб, что обуславливает значительное, по сравнению с мирными
видами рыб, накопление ртути, особенно у крупных экземпляров. Наиболее
высокие концентрации ртути в мышечной ткани всех исследованных видов рыб
характерны для участка г.Усолье-Сибирское - г.Свирск, где у 75 % рыб
выявлено значительное превышение нормативного значения ПДКHg (0.5 мкг/г
сырой массы): для окуня в 2-10 раз (0.95-6.0мкг/г), плотвы (Rutilus
rutilus) в 2-3 раза (1.0-1.5 мкг/г), леща (Abramis brama) в 2-4 раза
(1.2-2.6 мкг/г сырой массы). Наиболее чистыми в отношении ртути являются
нижний приплотинный участок водохранилища и некоторые заливы. В ка-честве
фонового водоема для Братского водохранилища принято незагрязненное ртутью
Иркутское водохранилище. Средние содержания ртути в идентичных видах
гидробионтов Иркутского водохранилища составляют для планктона и водных
растений 0.005 и 0.007 мкг/г сухой массы, соответственно, для мышечной ткани
рыб - 0.022 мкг/г сырой массы. В ряду <ранжирования> уровней накопления
металла в мышечной ткани изученные виды рыб располагаются в следующем
порядке: карась - лещ - плотва - окунь - щука. В качестве индикаторного
вида целесообразно использовать окуня возрастом около 4-х лет (достаточно
выборки 10-15 экземпляров).
    Биогеохимические исследования, проведенные на семи озерах Алтайского
края, выявили антропогенную трансформацию одного из них. В озере Большое
Яровое установлено локальное пятно ртутного загрязнения в зоне воздействия
отходов химического комбината АО <Алтайхимпром>, производящего химические
реактивы, в том числе оксид ртути, сырьем для производства которого служит
металлическая ртуть. Опробование проведено на двух станциях: вдали от
населенных пунктов и вблизи Славгорода, в зоне непосредственного воздействия
химкомбината. В качестве индикаторных объектов выбраны зоопланктон,
представленный единственным видом Artemia salina (100 % биомассы), и
нитчатая зеленая водоросль Cladophora fracta. В зоне воздействия комбината
средние содержания ртути в зоопланктоне достигают значений 1,5 мкг/г сухой
массы, при значениях в зоопланктоне на фоновом участке - 0,6 мкг/г.
Рассчитанные коэффициенты биологического накопления ртути относи-тельно ее
содержания в донных отложениях составляют для зоопланктона - 2, для нитчатых
водорослей - 4, что свидетельствует об активной аккумуляции ртути в живом
веществе.
    Обследован участок реки Томь от устья до г.Томска (65 км). С целью
выяснения роли Сибирского химического комбината (СХК) как возможного
источника техногенного поступления тяжелых металлов в экосистему реки
выбраны пункты отбора проб выше впадения р.Ромашка, представляющей по
сути технологический канал СХК, и ниже р.Ромашка, а также <сквозные>
индикаторные биообъекты (окунь, елец). Сравнительный анализ данных показал,
что в печени рыб, отловленных ниже устья р. Ромашка, концентрации ряда
элементов (Cd, Pb, Cu, Fe) значительно превышают таковые в печени рыб
условно-фонового района (выше впадения р.Ромашка). В нижнем течении Томи
выявлены локально-загрязненные участки - протоки Чернильщиковская и
Лабазная. В нитчатой водоросли Cladophora glomerata из протоки Лабазная
установлены самые высокие для опробованных биообъектов концентрации As
(11.6), Ni (15), Mn (4590), Fe (12800 мкг/г сухой массы). В этом же
<сквозном> биообъекте в районе г.Томска содержания вышеуказанных элементов
значительно ниже.
    Таким образом, дана оценка современного экологического состояния
некоторых водных экосистем Западной и Восточной Сибири. Предложен
биогеохимический подход, который считается наиболее перспективным для
выявления зон риска и экологического бедствия, поскольку биогеохимические
циклы занимают центральное место в водной экосистеме и объединяют все ее
потоки в единое целое.
    Выявлены антропогенно-трансформированные водные экосистемы,
идентифицированы локальные источники загрязнения водной среды и обоснована
роль живого вещества в идентификации антропогенной составляющей загрязнения.
Установлено, что именно живое вещество реагирует на изменение состава
окружающей среды задолго до того, как эти изменения будут обнаружены в
составе донных отложений и вод...
    ЛИТЕРАТУРА
 1. Вернадский В.И. Живое вещество. М.: Наука, 1978. 358 с.
 2. Ветров В.А., Кузнецова А.И. Микроэлементы в природных средах региона
озера Байкал. Новосибирск: Изд-во СО РАН НИЦ ОИГГМ, 1997. 234 с.
 3. Ивашов П.В. Биогеохимическая индикация природных и техногенных
концентраций химических элементов в окружающей среде. Владивосток:
Изд-во ДВО АН СССР, 1992. 179 с.
 4. Кузнецова А.И., Зарубина О.В., Леонова Г.А. Микроэлементы в тканях
рыб Усть-Илимского и Братского водохранилищ: оценка уровней содержания и
правильности аналитических данных // Экология промышленного производства.
2003. No 1. С.33-38..
 5. Леонова Г.А., Андрулайтис Л.Д., Демин А.И., Храмцов В.А. Источники
поступления техногенной ртути в Братское водохранилище и аккумуляция ее
промысловыми видами рыб // Экология промышленного производства. 2002.
No 3. С.23-29.
 6. Леонова Г.А., Аношин Г.Н., Бычинский В.А. и др. Ландшафтно-геохимические
особенности распределения тяжелых металлов в биоте и донных отложениях
водных экосистем озер Алтайского края // Геология и геофизика. 2002.
No 12. С. 1080-1092.
 7. Леонова Г.А., Бычинский В.А. Гидробионты Братского водохранилища как
объекты мониторинга тяжелых металлов // Вод. ресурсы, 1998. Т.25. No 5.
С.603-610.
 8. Малюга Д.П. Биогеохимический метод поиска рудных месторождений: принцип и
практика поисков. ММ.: Изд-во:АН ССР, 1963. 264.
 9. Никаноров А.М., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных
экосистемах. Л.: Гидрометео-издат, 1991. 312 с.

         Г.Леонова, Объединенный институт геологии, геофизики и
                    минералогии Сибирского отделения РАН. Новосибирск,
                    leonova@uiggm.nsc.ru

Источник: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ВЕСТИ, No 11 (27), 7 июля 2003 г.
          rc-ecoforum@carec.kz

**************************************************************
* Бюллетень выпускается Союзом "За химическую Безопасность"  *
*                       (http://www.seu.ru/members/ucs)      *
* Редактор и издатель Лев А.Федоров.   Бюллетени имеются на  *
* сайте:        http://www.seu.ru/members/ucs/ucs-info       *
* ***********************************                        *
*      Адрес:  117292 Москва, ул.Профсоюзная, 8-2-83         *
*      Тел: (7-095)-129-05-96, E-mail: lefed@online.ru       *
**************************     Распространяется              *
* "UCS-PRESS" 2003 г.    *     по электронной почте          *
**************************************************************
Предыдущий выпуск | Архив | Следующий выпуск
Подпишитесь на электронный бюллетень "Химия и жизнь"