Изучение динамики содержания тяжелых металлов в донных отложениях Омутнинского водохранилища

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Изучение динамики содержания тяжелых металлов в донных отложениях Омутнинского водохранилища Березин Г. И.1, Кутявина Т. И.2, Завалина С. А.3

1Березин Григорий Иванович /Berezin Grigorij Ivanovich - кандидат биологических наук,

доцент;

2Кутявина Татьяна Игоревна /Kutjavina Та^апа Igorevna - старший преподаватель, кафедра экологии и природопользования;

3Завалина Светлана Андреевна / Zavalina Буейапа Лп^ееша - студент, кафедра фундаментальной химии и методики обучения химии, Вятский государственный университет, г. Киров

Аннотация: в статье рассматривается актуальная экологическая проблема современности - загрязнение объектов окружающей среды тяжелыми металлами. Нами было исследовано содержание тяжелых металлов в донных отложениях Омутнинского водохранилища и влияние антропогенной деятельности на их накопление. В ходе исследования выявлено накопление тяжелых металлов от верховья к приплотинной части водоема, что можно объяснить техногенным влиянием.

Ключевые слова: тяжелые металлы, загрязнение, донные отложения, динамика, водохранилище.

Одной из актуальных экологических проблем до сих пор остается предотвращение загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ), в том числе донных отложений поверхностных водоемов. Донные отложения, образующиеся в результате отложения и седиментации взвешенного в воде неорганического и органического материала, играют значительную роль в формировании химического состава поверхностных водоемов.

Особенностью донных отложений как показателя состояния водного объекта является то, что они являются последним звеном поступления веществ в водоемы и водотоки, в силу чего интегрируют геохимические особенности водосборных площадей, техногенных сбросов и водных объектов.

К числу приоритетных загрязняющих веществ донных отложений относятся ТМ, отличающиеся максимальной аккумуляционной способностью и высокой токсичностью. В отличие от органических загрязняющих веществ в той или иной степени подверженных хемо-биодеградации, ТМ лишь перераспределяются в различных элементах водного объекта, аккумулируясь в различных компонентах экосистем, в том числе в гидробионтах [1].

Омутнинское водохранилище второе по размерам водохранилище Кировской области. Данный водоем находится на северо -востоке Кировской области; по типу является русловым. Водохранилище функционирует с конца XVIII века. Первоначально оно использовалось как источник воды для металлургического завода. До середины XX века по водоему осуществлялись молевой сплав древесины и судоходство. В настоящее время водохранилище используется для водоснабжения завода и хозяйственно-бытовых нужд города. Оно испытывает большую антропогенную нагрузку. Современный состав и количество природно -техногенных отложений, скопившихся в Омутнинском водохранилище, является малоизученной проблемой.

Ранее на данном водохранилище изучали только химический состав воды. Работ по изучению химического состава донных отложений не проводилось. В 2011 году было начато комплексное исследование по изучению состояния Омутнинского

водохранилища [2; 3; 4]. В рамках этого исследования в 2011 - 2014 гг. были отобраны пробы донных отложений для определения содержания в них валовых форм ТМ.

Отбор проб производили с трех различных участков водохранилища, отличающихся по степени антропогенной нагрузки: верховье, средняя и приплотинная части (рис. 1).

Рис. 1. Участки отбора проб донных отложений на Омутнинском водохранилище: 1 - верховье; 2 - срединная часть; 3 - приплотинная часть

Содержание валовых форм ТМ определяли методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии.

Содержание ТМ в донных отложениях с разных участков водоема в 2011-2014 гг. представлено в таблице 1.

Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях Омутнинского

водохранилища, мг/кг

Год Зона водохранилища Химический элемент

РЬ еа Си ги

2011 Верховье 4,4±0,9 0,07±0,02 16,2±3,7 41±13

Средняя часть 8,1±1,7 0,07±0,02 12,1±2,8 41±14

Приплотинная часть 10,2±2,1 0,15±0,04 34±8 78±26

2012 Верховье 8,5±1,8 0,13±0,04 8,9±2,0 58±19

Средняя часть 6,4±1,3 0,12±0,04 8,6±2,0 42±14

Приплотинная часть 25±5 0,34±0,09 19±4 108±36

22013 Верховье 7,6±1,6 0,23±0,06 10,6±2,4 66±22

Средняя часть 7,2±1,5 0,25±0,06 11,2±2,6 73±24

Приплотинная часть 8,7±1,8 0,30±0,08 9,0±2,1 96±32

22014 Верховье 5,4±1,1 0,10±0,03 7,0±1,6 34±11

Средняя часть 4,0±0,9 0,17±0,04 6,3±1,5 19,0±6,3

Приплотинная часть 7,6±1,6 0,22±0,06 13,5±3,1 44±15

В результате исследований нами была выявлена тенденция к увеличению содержания ТМ в донных отложениях в направлении от верховьев к приплотинной

части водохранилища. Вероятно, это связано с увеличением антропогенного влияния в приплотинной части водоема, так как на этой территории располагаются Омутнинский металлургический завод, автомобильная дорога и городская застройка. Все перечисленные объекты могут быть источником дополнительного поступления ТМ в воду, а затем и в донные отложения. Берега в приплотинной части регулярно укрепляют путем отсыпки шлаком, что также может привносить дополнительные количества ТМ в донные отложения в этой части водохранилища. Также нами отмечено, что в приплотинной части содержание ТМ увеличивается с ростом глубины почти в 2 раза. Это может быть обусловлено смывом поллютантов с менее глубоких участков в более глубокие в направлении русла.

Содержание ТМ в донных отложениях, отобранных в 2011 - 2014 гг. также значительно отличалось. В пробах 2012 года концентрации металлов были выше по сравнению с 2011 и 2013 годами. Известно, что тяжелые металлы активно мигрируют из воды во взвешенные наносы, а затем в донные отложения, где происходит их накопление [5]. Вероятно, во временной промежуток между первым и вторым отбором проб поллютанты поступали в воду и накапливались в донных отложениях. Это и поспособствовало росту концентраций металлов.

Таким образом, было выявлено загрязнение донных отложений приплотинной части водоема ТМ в городской черте. Этот факт связан с повышенной антропогенной нагрузкой данной территории.

Литература

1. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970. 487 с.

2. Кутявина Т. И., Домнина Е. А. Изучение экологического состояния Омутнинского водохранилища // Формирование и реализация экологической политики на региональном уровне: материалы V всероссийской научно-практической конференции. Часть 1 / науч. ред. А. Г. Гущин. Ярославль. Изд-во ЯГПУ, 2011. С. 92-95.

3. Кутявина Т. И., Домнина Е. А., Ашихмина Т. Я. Биоиндикация состояния воды Омутнинского водохранилища по высшим водным растениям // Материалы II (X) Международной Ботанической Конференции молодых ученых в Санкт -Петербурге. СПб., 2012. С. 123-124.

4. Кутявина Т. И., Домнина Е. А., Ашихмина Т. Я., Савиных В. П. Морфометрические, гидрохимические и биологические особенности водохранилищ северо-востока Кировской области // Теоретическая и прикладная экология, 2013. № 2. С. 50-55.

5. Кужина Г. Ш., Янтурин С. И. Исследование загрязнения тяжелыми металлами донных отложений верхнего течения р. Урал // Вестник ОГУ. № 6 (100), 2009. С. 582-584.