Сравнительный анализ токсичности атмосферных осадков в Татарстане, Чувашии и Марий Эл

Сравнительный анализ токсичности атмосферных осадков в Татарстане, Чувашии и

Марий Эл

Колупаев В. Б., Колупаев Б.И.

Марийский государственный технический университет

Загрязнение атмосферного воздуха является в настоящее время одним из важных факторов риска для здоровья населения. Анализ данных загрязнения воздуха в 3-х регионах Волжского бассейна, различающихся по уровню экономического и технического развития, показывал, что в Татарстане выбрасывается в атмосферу в пять раз больше вредных веществ, чем в Чувашии и Марий Эл. Число же умерших (на одну тысячу человек), наоборот, в Марий Эл и Чувашии значительно выше, чем в Татарстане [1]. При этом количество заболеваний органов дыхания в Марий Эл было в 2 раза, а отравлений и травм -в 1,6 раза больше, чем в Татарстане. Объяснение объективных причин несоответствия между степенью загрязнения среды обитания и количеством умерших затруднено из-за недостатка данных, как о социальных особенностях регионов, так и токсичности загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферных осадках, которые переносятся с осадками в воду и почву.

В настоящее время исследователи обращают внимание, в основном, на содержание загрязняющих веществ в талых (снеговой покров) водах и почвах. Однако фрагментарная информация о содержании вредных веществ недостаточна для интегральной оценки экологической опасности загрязнений. Это связано со сложностью взаимодействия (синергизм, антагонизм, аддитивность, сенсибилизация) химических веществ. Полная оценка экологической опасности загрязненных элементов природной среды может быть получена с помощью биологических методов анализа. Недостаточная информация об особенностях токсического действия химических агентов выпадающих с атмосферными осадками, на биологические объекты и процессы не позволяет правильно оценивать экологическое состояние, прогнозировать последствия загрязнения и правильно решать вопросы размещения промышленных и жилых массивов.

В связи с этим целью настоящей работы явилась оценка токсичности снегового покрова, дождевых вод и почв из пунктов с разным уровнем антропогенного воздействия в г. г. Казани, Чебоксарах, Йошкар-Олы. Токсичность атмосферных осадков определяли путем биотестирования талых (снеговой покров), дождевых вод с помощью тест-объектов биотестирования, имеющих неодинаковую чувствительность и устойчивость к загрязняющим веществам разной химической природы (Daphnia magna (Str) и Paramezium caudaum). Биотестирование токсичности почв проводили с помощью червей Eisenia Fоеtida (Sav.).

Реакцию дафний на токсичность вод анализировали по выживаемости рачков, количеству молоди, числу нежизнеспособных особей, наличию абортивных яиц, состоянию функции пищеварения и другим морфо-функциональным показателям. Реакцию парамеций - по двигательной активности, пространственному распределению особей, количеству вакуолей,

скорости размножения. Реакцию червей на загрязняющие вещества определяли по приросту биомассы, размерам тела, плодовитости и состоянию молоди.

Отбор проб снега по всей глубинке его залегания проводили ежегодно 3-5 марта; пробы дождевых вод собирали в летний период, а пробы почв - в октябре. Пробы для анализа собирали в городах Татарстана, Чувашии и Марий Эл в точках с разным уровнем техногенного воздействия.

Анализ данных, представленных в государственных докладах [5,6] и отчетах [1], показал, что выброс в атмосферу большей части из анализируемых химических веществ (более 20 наименований) в г. г. Казани, Чебоксарах, Йошкар-Оле соответствовал предельно допустимым концентрациям в населенных пунктах. В Казани не соответствовали ПДК следующие загрязняющие вещества - оксид углерода, формальдегид и бенз(а)пирен; в Йошкар-Оле - оксид углерода, диоксид азота, аммиак, хлористый водород; в г. Волжске (Марий Эл) - двуокись азота, двуокись серы; в г.г. Чебоксары, Новочебоксарск - оксид углерода, фенолформальдегид.

Данные исследований по изучению влияния талых вод (снегового покрова) на дафний показали, что наиболее чувствительными к действию загрязнений у этих тест-объектов является тест-функция размножения, а у парамеций - размножения и двигательной активности.

Данные об устойчивости (выживаемости) рачков и размножении парамеций (изменении числа клеток), находящихся в талых водах (снеговой покров), аккумулирующих загрязняющие вещества в исследуемых городах представлены в таблице 1.

Таблица 1

Токсичность снегового покрова

Точки отбора проб снега дафнии парамеции

Выживаемость, % Изменении числа клеток, %

Контроль 100 +225

г. Казань:

спальный район 86,6 - 25

жилой массив в

районе «Оргсинтез» 73,3 - 28

жилой массив в

районе «Полимерфото» 0 - 9

г. Зеленодольск

жилая зона в районе 86,6 -

железнодорожного

вокзала

г. Йошкар-Ола:

рекреационная зона 93,3 +138

жилой массив

в районе ТЭЦ 73,3 +160

г. Волжск

жилой массив в районе

Марбумкомбината 73,3 -

г. Чебоксары:

лесопарковая зона 33,3 -

центр города 3,0

г. Новочебоксарск 3,0 -

Анализ результатов биотестирования, представленных в таблице 1, показывает, что токсичность снегового покрова для дафний зависит от удаленности точки отбора проб от промышленных предприятий. Снеговой покров в спальных и рекреационных районах имеет меньшую токсичность, чем вблизи (0,5 км) промышленных предприятий. При этом отчетливо выраженной связи между количеством и качеством загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу и токсичностью снегового покрова выявить не удалось.. Последнее, связано как с ограниченным количеством анализируемых химических веществ, снижающих (антагонизм) или же повышающих (синергизм) острую токсичность.

Реакция другого тест-объекта биотестирования токсичности - Paramezium caudaum на загрязняющие вещества в снеге отличалась от реакции дафний. Это связано с различиями в чувствительности и устойчивости ракообразных и простейших. Объяснение причин этого явления будет возможно после определения тех химических ингредиентов в снеге, которые оказывают специфическое действие на процессы деления клеток простейших.

Данные по биотестированию токсичности дождевых вод в исследуемых городах представлены в таблице 2.

Таблица 2

Токсичность дождевых вод

Точки отбора проб Выживаемость, в % Воды становятся витальными после разведения их, в раз

Контроль, чистая вода 100 -

г. Казань, дождевые воды с крыш жилых зданий в районе «Оргсинтез» 0 6

г. Казань, дождевые воды непосредственно из атмосферы в районе «Оргсинтез» 73,3

г. Йошкар-Ола, дождевые воды с крыш жилых зданий в районе ТЭЦ 0 3

г. Йошкар-Ола, дождевые воды непосредственно из атмосферы в районе ТЭЦ 93,3

Анализ результатов экспериментов, представленных в таблице 2, показал, что дождевые воды собранные непосредственно из атмосферы (0,5 км) от промышленных предприятий имеют меньшую токсичность по сравнению с водами, отобранными с крыш зданий. Для приобретения витальных свойств

такие воды необходимо было разбавить чистой водой в 3-6 раз. Токсичными такие воды становятся в результате смывания с крыш жилых домов загрязнений, которые накапливаются на их поверхности.

Таблица 3

Репродуктивная способность червей в почвах

Точки отбора проб почв Количество молодых особей, в % к контролю

Контроль 100

г. Казань, жилой массив в районе «Оргсинтез» 68

г. Казань, спальный район 102

г. Йошкар-Ола, жилой массив в районе ТЭЦ 86

г. Йошкар-Ола рекреационная зона 106

Данные исследований по биотестированию токсичности почв, показали, что наиболее чувствительными к действию загрязнителей являются показатели репродуктивности червей. Данные экспериментов по изучению этой тест-функции у червей, находящихся в исследуемых точках городов представлены в таблице 3.

Анализ показывает (таблица 3), что наиболее неблагоприятными для размножения червей являются почвы из жилых массивов, расположенных на расстоянии 0,5 км от промышленных предприятий. В этих же точках регистрируется наибольшая токсичность снегового покрова для дафний.

Таким образом, данные исследований по изучению токсичности атмосферных осадков показали, что экологическая опасность исследуемых проб снега, дождевых вод и почв связана в большей степени с удаленностью от промышленных предприятий, чем от уровня экономического и промышленного развития исследуемых регионов. Данные таких исследований целесообразно учитывать при организации экологического мониторинга и при выборе территорий для строительства жилых и производственных комплексов.

Литература

1. Экологическое состояние окружающей среды бассейна реки Волга (1995-2001 г.г.) федеральная целевая программа «Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы)» Нижний Новгород, 2002

2. Василенко В.Н. Мониторинг загрязнения снегового покрова/ В.Н. Василенко, И.М. Назаров, И.О. Фридман. - Л. : Гидрометеоиздат, 1985. - 181 с.

3. Малахов С.Г. О переносе в атмосфере и выпадении на землю токсичных металлов в районах промышленных городов/ С.Г. Малахов, П.Е. Тулупов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 217 с.

4. Edwards C.A. Biology of larthworms/ C.A. Edwards, J.P. Lotty. London, 1977. - 333 p.

5. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и охраны окружающей среды республики Татарстан в 2001 году. Казань, 2002

6. Государственный доклад о санитарном состоянии республики Марий Эл в 2001 году. Йошкар-Ола, 2002