Критерии оценки экологического риска воздействия фенолов на водную экосистему

Информационные технологии и безопасность

Знак минус указывает на то, что перемещения происходят в сторону, противоположную котловану. Значения максимальных горизонтальных перемещений поверхности грунтового массива, зафиксированных вблизи шпунтовой стенки, удовлетворительно совпадают со значениями, полученными при помощи геодезических наблюдений за перемещениями верха шпунта, что говорит о достоверности полученных результатов.

Заключение

На основании натурных наблюдений, проведенных на опытной площадке, можно сделать следующие выводы.

1. Горизонтальные перемещения грунтового массива носят четко выраженный затухающий во времени характер, причем за первые 30 суток деформации достигают 95% от конечных значений. На расстоянии порядка 6 м от оси шпунта максимальные горизонтальные перемещения уменьшаются в 2 раза.

2. Максимальные вертикальные перемещения поверхности грунта происходят на расстоянии 6 м от оси шпунта; на расстоянии 19 м осадки составляют 25% от максимальных.

3. Максимальные горизонтальные перемещения поверхности грунтового массива зафиксированы вблизи шпунтовой стенки и составляли порядка 35 мм. На расстоянии 5 м от оси шпунтовой стенки горизонтальные перемещения меняют свой знак.

Библиографический список

1. Гибкие подпорные стенки / А. Я. Будин. - Л. : Стройиздат, 1974. - 191 с.

2. Статическое и динамическое давление грунтов и расчет подпорных стенок / Н. К. Снитко. - Л.; М. : Госстройиздат, 1963. - 295 с.

УДК 504.4.054 Е. В. Сычёва

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ФЕНОЛОВ НА ВОДНУЮ ЭКОСИСТЕМУ

Рассмотрены различные критерии оценки экологического риска воздействия фенолов на водные экосистемы. Показана необходимость учета вторичного образования этого вида загрязнения, эффектов синергизма с хлоридами и сезонного

ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС

2008/3

Информационные технологии и безопасность

259

критерия, качественного состава фенольного загрязнения помимо количества поступающих в водоем фенолов в составе сточных вод. экологический риск, фенолы, сине-зеленые водоросли.

Введение

Адекватность оценки экологического риска при фенольном загрязнении водных экосистем зависит не только от методов определения фенолов, но и от выбора критериев экологической опасности. Органолептические показатели и критерий превышения предельно допустимой концентрации не учитывают токсикологического воздействия фенолов на различные группы гидробионтов, возможность аккумуляции и высвобождения этих токсикантов, существования локальных зон с повышенным содержанием природных фенолов, которыми могут являться пойменные озера и водохранилища в период массового развития синезеленых водорослей [1]. Вследствие этого при оценке экологического риска водоема необходимо основываться на анализе целого комплекса критериев, рассмотренных в статье.

1 Исследуемая водная экосистема

Исследуемая водная экосистема расположена в восточной части Выборгского залива и представляет собой узкий, небольшой, но глубоко впадающий в сушу водоем, вытянутый с северо-запада на юго-восток. Бухта Радуга находится непосредственно в черте города Выборга и состоит из двух частей: Верхнего и Нижнего озер, отделенных друг от друга и Выборгского залива узкими протоками, через которые построены авто- и железнодорожные переезды. Течение в дневное время - из Выборгского залива в бухту Радуга, ночью наблюдается обратное течение из бухты Радуга в Выборгский залив, что является показателем опасности попадания фенолов в воды Выборгского залива.

2 Краткая характеристика фенолов как потенциальных источников экологического риска

Фенолы относятся к числу наиболее распространенных поллютантов водных экосистем наряду с нефтепродуктами, пестицидами,

полихлорированными бифенилами.

Токсический эффект фенолов проявляется на клеточном (нарушение дыхания, пигментогенеза, биосинтеза белков, барьерных функций мембран) и на организменном (подавление роста и размножения у водорослей, нарушение рефлекса равновесия, дыхания, потеря двигательной активности у рыб и т. д.) уровнях [2].

Фенолы могут поступать в организм людей через легкие, неповрежденную кожу и слизистые оболочки.

ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС

2008/3

Информационные технологии и безопасность

Одноатомные фенолы являются нервными ядами, действующими на центральную нервную систему, оказывают также сильное прижигающее и раздражающее действие на кожу.

Галогенопроизводные одноатомных фенолов, в особенности ди- и трихлорфенолы, а также гексахлорфен могут в процессе производства и при реакции разложения образовывать исключительно токсичные диоксины, из которых наиболее известен 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин, или ТХДД. Диоксины даже в очень малых количествах проявляют дерматотоксические, гепатотоксические и нейротоксические свойства с отдаленным воздействием на генотип.

Многоатомные фенолы проявляют свойства кровяных ядов, вызывая образование метгемоглобина, гемолиз с развитием гемолитической желтухи.

3 Первичное загрязнение фенолами водной экосистемы

При анализе первичного загрязнения фенолами водоемов следует руководствоваться информацией о качественном и количественном составе этого вида поллютантов, поступающих со сточными водами предприятий. Однако определение только количественного содержания суммы фенолов не позволяет дать объективную оценку степени экологического риска загрязнения водной экосистемы фенолами. Необходимы дополнительные сведения о качественном составе фенолов и механизмах их преобразования в ходе внутриводоемных процессов.

4 Внутриводоемные процессы

4.1 Вторичное загрязнение

Длительное вторичное загрязнение является критерием оценки экологического риска воздействия фенолов на водную экосистему. Источниками вторичного загрязнения водоема фенолами могут стать продукты метаболизма сине-зеленых водорослей в период их массового развития [3]. Высокие концентрации фенольных соединений, не связанные со сбросом сточных вод, могут быть обнаружены в придонной воде при высвобождении низкомолекулярных ароматических соединений в ходе деструкции растительных лигнинсодержащих субстратов, пестицидов, полиароматических циклических соединений, тяжелых фракций углеводородов нефти, аккумулированных в донных отложениях.

Качественное и количественное содержание фенольных соединений в природных водах определяется балансом между самоочищением и вторичным загрязнением, зависящим от сочетания физико-химических параметров водной среды, присутствия биогенных элементов и механизмов разложения фенолов.

ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС

2008/3

Информационные технологии и безопасность

261

4.2 Эффекты синергизма

Для фенолов во взамодействии с некоторыми веществами характерно явление синергизма, т. е. усиление токсичности обоих компонентов этого взаимодействия.

Фенолы, вступая в реакции с хлорсодержащими сточными водами, могут превращаться в стойкие токсичные вещества [1]. В связи с этим концентрации данных токсикантов, не превышающие предельно допустимую концентрацию (ПДК), не гарантируют экологической безопасности для гидробионтов и человека, что позволяет говорить о необходимости учета критерия синергизма веществ при оценке экологического риска воздействия фенолов.

4.3 Сезонный критерий

Одинаковое суммарное содержание фенольных соединений, определенное в различные сезоны в одной и той же точке отбора, может значительно отличаться по качественному составу, обусловленному их происхождением, а значит и характером токсичности. В летний период среди фенолов, кроме продуктов микробиологического разложения органических соединений, присутствуют продукты жизнедеятельности гидробионтов и промежуточные метаболиты их микробиологической деструкции.

В зимний период накопление фенольных соединений обусловлено медленным процессом их расщепления за счет низкотемпературного ингибирования ферментных систем микробных сообществ, которые участвуют в трансформации трудноминерализуемых ароматических соединений аллохтонного и автохтонного происхождения, аккумулированных в донных отложениях. Также одной из причин накопления фенолов в зимний период может являться особый характер взаимодействия двух микробных ферментов - пероксидазы и каталазы. Пероксидаза катализирует окисление полифенолов и ароматических аминов в присутствии органических перекисей или перекиси водорода. Температурный оптимум работы этого фермента составляет 20 °С. При снижении температуры его активность падает [1]. Каталаза разлагает перекись водорода при пониженных температурах, способствуя снижению пероксидазной активности, вследствие чего наблюдается накопление промежуточных продуктов распада органических соединений, имеющих фенольную природу.

Низкая температура и высокий градиент солености ингибируют разрушение токсиканта. Микроорганизмы, способные утилизировать природные фенольные соединения, обладают ограниченными ферментативными возможностями по отношению к фенолам техногенного

ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС

2008/3

Информационные технологии и безопасность

происхождения [2]. Способность бактерий расщеплять ароматическое кольцо монофенола не гарантирует разрушения фенолов с более сложной структурой, следовательно, происходит накопление в природных водах антропогенных фенольных соединений.

5 Необходимость учета критериев оценки экологического риска

воздействия фенолов на экосистему бухты Радуга Выборгского залива

Критерий первичного загрязнения фенолами бухты Радуга вследствие поступления этого поллютанта со сточными водами предприятий оценен в результате химического анализа проб воды данного водоема, проведенного в июле и ноябре 1989 года лабораторией Ленгипроводхоза и в июле 1990 года лабораторией Ленинградского технологического института целлюлозно-бумажной промышленности, отображенного на рисунке, где точки 3, 4 и 5 принадлежат месту выпуска сточных вод и где отмечено превышение ПДК=0,001 мг/дм в десятки раз.

со

5

Ч

0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0

1 2 3 4 5 6 7 8

-

pJPI - -ИД НИ

Точки отбора проб

концентрация фенолов в летний период I. ..•] концентрация фенолов в зимний период .................ПДК фенолов

Концентрация фенолов в точках отбора проб бухты Радуга

В результате обнаружения присутствия фенолов на выходе из бухты Радуга (точка 8) ив результате выявления лидирующего положения в планктоне такого рода сине-зеленых водорослей, как Oscillatoriales, можно судить о причастности сине-зеленых водорослей к загрязнению данной части водоема фенолами.

Согласно прошлым данным, в водах бухты зафиксировано содержание хлор-иона в количествах, близких к значению предельно допустимой концентрации или превышающих ее (для точки 7 это значение

ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС

2008/3

Информационные технологии и безопасность

263

3

составляет 288 мг/дм ), что является предпосылкой эффекта синергизма вследствие содержания в водоеме фенолов.

Анализ экспериментальных данных показал, что зимой содержание фенолов в несколько раз превышает летние показатели (точки 1, 2, 6) в связи со снижением пероксидазной активности.

Заключение

При оценке экологического риска воздействия фенолов на водные экосистемы на примере бухты Радуга Выборгского залива, помимо критерия первичного загрязнения водоема стоками промышленных предприятий, показана необходимость учета таких критериев, как вторичное поступление фенолов в результате процесса метаболизма синезеленых водорослей, эффект синергизма фенолов и хлоридов и процесс снижения активности пероксидазы в холодное время года.

Библиографический список

1. Экологический риск загрязнения водных экосистем / Л. М. Кондратьева. -Владивосток : Дальнаука, 2005. - 299 с. - ISBN 5-8044-0616-7.

2. Оценка экологического риска фенольного загрязнения водных экосистем : дис. ... канд. биол. наук / Е. А. Каретникова. - Хабаровск, 2002. - 22 с.

3. Водоросли - продуценты токсических веществ / С. В. Горюнова, Н. С. Демина.

- М. : Наука, 1974. - 256 с.

ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС

2008/3