Особенности содержания экотоксикантов в донных отложениях реки Уй

Особенности содержания экотоксикантов в донных отложениях реки Уй

Е.А. Галатова, к.б.н., Уральская ГАВМ

Важнейшим фактором, определяющим экологический статус водного объекта, являются донные отложения. Исследование донных отложений является важнейшим аспектом изучения экологического состояния водных объектов, наиболее адекватно отражающих их современное состояние и содержащих информацию о загрязнении водотока на данной территории.

Донные отложения водоемов образуются в результате механического осаждения и химикобиологических процессов, протекающих внутри каждого водоема [1].

Отдельным фрагментом работы явилось определение содержания тяжелых металлов в донных отложениях реки Уй, отобранных в среднем ее течении по территории г. Троицка. Отбор проб донных отложений и биоматериала на содержание тяжелых металлов проводился в те же сроки, что и для гидрохимических показателей. Донные отложения отбирались с помощью грунтоотбор-ника. Содержание тяжелых металлов в подготовленных таким образом пробах определялось методом атомной абсорбции при атомизации в пламени и контролируемом температурном режиме (атомно-абсорбционный спектрофотометр АА$-30, ГОСТ 26929-94).

Полученные массовые концентрации тяжелых металлов сравнивали со значением величины кларка и официально установленными допустимыми уровнями или другими ранее полученными натуральными данными [2].

Об уровне загрязненности судили по коэффициенту обогащения (КО), показывающему, во сколько раз содержание тяжелых металлов в донных отложениях превышает их кларковые или фоновые значения [3, 4].

1. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях, мг/кг сухого вещества

Хими- ческие элементы Содержание в донных отложениях Кларки литосферы* Пресноводные ДО**

Бе 516,90±2,59 46,5 43,5

Си 6,65±0,59 47 43

2п 44,18±0,99 83 110

Со 2,67±0,09 18 -

РЬ 3,90±0,19 16 28

Мп 176,52±8,06 1,10 0,75

са 0,26±0,003 0,13 0,35

N1 9,29±0,48 58 55

Примечание: * — кларки литосферы; ** — пресноводные донные отложения

Полученные данные по содержанию тяжелых металлов в донных отложениях речной экосистемы (р. Уй) представлены в табл. 1. Анализ данных показал, что содержание марганца в донных отложениях составило 176,52±8,06 мг/кг, что превышает кларковые значения данного элемента в литосфере в 160,47 раза. Сравнение полученных результатов с допустимыми значениями марганца для пресноводных донных отложений, не подверженных антропогенному загрязнению, показали превышение в 235,36 раза (табл. 2).

Мы считаем, что одним из факторов, повлиявших на значительное накопление марганца в донных отложениях, является установленное нами смещение рН воды в реке Уй в кислую сторону (рН 6,5) на фоне повышения концентрации азотсодержащих ионов (N0^, N0^, NH4+), все это в целом изменяет окислительно-восстановительные условия среды. Так, подкисление водных экосистем может инициировать в них минерализацию катионов, адсорбцию анионов на твердых частицах донных отложений, повышение окислительно-восстановительного потенциала системы, эрозию и вымывание оксидных форм металлов с поверхности частиц твердого вещества и частичное растворение карбонатных пород, входящих в состав донных отложений.

Таким образом, кислая реакция среды и избыток органических соединений изменяют окислительно-восстановительные условия природных вод и тем самым снижают мобильность марганца в донных отложениях.

Необходимо отметить, что, вероятно, по этой же причине достаточно высоким является коэффициент обогащения донных осадков железом, содержание которого в донных отложениях составило 516,90±2,59 мг/кг. Расчет коэффициента обогащения железом по кларку литосферы соста-

2. Коэффициент обогащения по кларку литосферы и пресноводным донным отложениям

Химический элемент КО1* КО2**

Бе 11,11 11,18

Си 0,14 0,15

2п 0,53 0,40

Со 0,14 -

РЬ 0,24 0,13

Мп 160,47 235,36

са 2,0 0,74

N1 0,16 0,16

Примечание: * — КО, рассчитанные по кларкам литосферы; ** — КО, рассчитанные по пресноводным донным отложениям, не подверженным антропогенному воздействию

вил 11,11, а по пресноводным донным отложениям, не подверженным антропогенному загрязнению, — 11,88.

Создавшиеся условия в речной экосистеме, тестируемые нами по активной реакции среды воды реки Уй, создают благоприятные условия для мобильности кадмия. Несмотря на хорошую мобильность кадмия, содержание его оказалось достоверно высоким, что подтверждается коэффициентом обогащения, составившим 2,0. При этом необходимо отметить, что этот коэффициент оказался несколько ниже при сравнении с нормативными данными для пресноводных донных отложений (0,74).

Коэффициенты обогащения в донных отложениях цинком и кобальтом, рассчитанные по кларку литосферы и допустимым уровням содержания этого элемента в пресноводных донных отложениях, составили 0,53; 0,14 и 0,40 соответственно. По свинцу, никелю и меди коэффициенты обогащения, рассчитанные по кларку литосферы, составили 0,24; 0,16; 0,14 и 0,13; 0,16; 0,15 — по допустимым уровням в пресноводных донных отложениях, соответственно, что свидетельствует о хорошей мобильности данных элементов.

Таким образом, донные отложения в речной экосистеме обогащены металлами с переменной валентностью, в первую очередь, марганцем и железом. Мы считаем, что это происходит в значи-

тельной степени за счет диффузии из нижних слоев донных отложений их хорошо растворимых восстановленных форм. Наше мнение согласуется с мнением В.С. Вышемирского, указавшего на то, что обогащение окисленного слоя осадка данными металлами происходит за счет их преобразования в окисленном слое донных отложений в малорастворимые соединения, которые выпадают в осадок и, тем самым, способствуют дальнейшей их диффузии из нижних слоев. Этот процесс приводит к образованию в верхних окисленных слоях донных отложений железомарганцевых конкреций, в которых также могут присутствовать никель, кобальт, медь и др. металлы [5, 6].

Литература

1. Виженский, В.А. Мониторинг фонового загрязнения природных сред / В.А. Виженский, Б.А. Шныкин. Л.: Гидро-метеоиздат, 1990. Вып. 6. С. 15—22.

2. Попов, П.А. Тяжелые металлы в рыбах бассейна реки Оби // Тяжелые металлы и радионуклеиды в окружающей среде. Семипалатинск, 2002. С. 322—326.

3. Белоконь, В.Н. Содержание тяжелых металлов, органических веществ и соединений биогенных элементов в донных отложения Дуная / В.Н. Белоконь, Я.И. Басс // Вод. ресурсы. 1993. Т. 20. С. 469-478.

4. Басс-Бекинг, Л.Т.М. Пределы колебаний pH и окислительно-восстановительных потенциалов природной среды / Л.Т.М. Басс-Бекинг, И.Ф. Каплан, Дж. Мур // Геохимия литогенеза. М.: Изд-во иностр. лит., 1963. С. 11-84.

5. Вышемирский, В.С. Органическое вещество в Мировом океане. Новосибирск: Изд-во НГУ, 1986. С. 73-89.

6. Линник, П.Н. Донные отложения водоемов как потенциальный источник вторичного загрязнения водной среды соединениями тяжелых металлов // Гидробиологический журнал. 1999. Т. 35. № 2. С. 97-107.