Содержание тяжёлых металлов в донных отложениях озера Асылыкуль Республики Башкортостан

Удержание тяжёлых металлов в донных отложениях озера Асылыкуль Республики Башкортостан

Ф.Х. Бикташева, к.б.н., Г.Ф. Латыпова, к.б.н., Башкирский ГАУ

Загрязнение большинства используемых человеком водоёмов тяжёлыми металлами, нарушение в них экологического равновесия, ухудшение товарных качеств добываемой и разводимой рыбы — одна из проблем, имеющая ряд теоретических и практических аспектов, важных для современных рыболовных и рыбоводных хозяйств. Количество токсических веществ, поступающих в водоёмы с промышленными, хозяйственными и бытовыми стоками, исчисляется десятками тысяч, и с каждым годом этот список пополняется множеством новых, синтезированных человеком химических соединений, которые могут составить опасность для животных, в том числе гидробионтов [1]. Многие из этих веществ проявляют мутагенные, канцерогенные свойства, нарушают структурно-функциональные системы клетки, оказывая влияние на мембранные образования, ферментный и генетический аппараты. Поллютанты, входящие в промышленные стоки, изменяют физические и химические свойства воды, отрицательно воздействуют на водные сообщества.

В результате многочисленных исследований установлены прямой и косвенный пути влияния токсикантов на рыбопродуктивность водоёмов, то есть непосредственное токсическое влияние на все стадии жизненного цикла рыб, начиная с оплодотворённой икринки и кончая взрослым организмом, а также на кормовую базу рыб и условия обитания, на физико-химический и гидробиологический режимы водоёмов [2].

Особенно подвержены воздействию загрязнений водные объекты — коллекторы всех видов загрязнений. В водоёмы они попадают как из естественных источников (вымывание горных пород, эрозия поверхности почвы, подземные воды), так и со сточными водами промышлен-

ных предприятий и атмосферными осадками. В настоящее время одним из основных загрязнителей живой природы тяжёлыми металлами являются сточные воды предприятий горнодобывающей промышленности, чёрной и цветной металлургии, машиностроительных заводов. Им свойственна высокая биологическая активность, способность задерживаться в организме, распространённость и лёгкость переноса в окружающей среде [3].

Донные отложения пресноводных водоёмов образуются в результате механического осаждения и химико-биологических процессов, протекающих внутри каждого водоёма. Донные осадки континентальных водоёмов до настоящего времени мало изучены, а данные о содержании тяжёлых металлов в донных отложениях носят различный характер [4].

Попавшие в озеро тяжёлые металлы в основном депонируются в донных отложениях, часть их поступает в пищевые цепи и по ним переходит в другие компоненты природной среды, а при определённых условиях — в воду. Загрязняющие вещества аккумулируются донными отложениями и затем в результате жизнедеятельности попадают в водные организмы. Биоаккумуляция и переход загрязняющих веществ по пищевым цепям — сложные процессы, на которые влияют геохимические особенности окружающей среды, физиологические и биохимические особенности организма [4].

Донные отложения отражают многолетние процессы накопления и трансформации вещества в водоёме. Содержание тяжёлых металлов в донных отложениях — один из наиболее объективных и надёжных показателей загрязнения водоёма. Сосредоточение в илах высоких концентраций тяжёлых металлов представляет значительную опасность при переходе из донных отложений в воду.

Элементный состав донных отложений отражает биогеохимическую ситуацию конкретного

субрегиона биосферы, т.е. зависит от состава материнских пород и почв, климата, рельефа местности, свойств воды, жизнедеятельности гидробионтов. Поэтому содержание микроэлементов в грунтах различных водоёмов сильно варьирует [5].

Содержание микроэлементов в донных отложениях служит важной характеристикой степени загрязнения природных вод [4].

Цель работы — изучение содержания тяжёлых металлов в донных отложениях озера Асылыкуль, расположенного в бассейне реки Дёмы в широкой котловине в северо-восточных отрогах Бугульминско-Белебеевской возвышенности, в Давлекановском районе Республики Башкортостан.

Объекты и методы. Для оценки уровня загрязнённости природных вод применяют различные варианты сравнения определяемых концентраций растворённых форм тяжёлых металлов с законодательно регламентированными предельнодопустимыми или фоновыми концентрациями. В нашей работе мы использовали наиболее распространённый метод — сравнение полученных массовых концентраций тяжёлых металлов со значением величины кларка литосферы, фоновыми концентрациями, официально установленным допустимым уровнем или другими, ранее полученными натуральными данными [4, 6].

Уровнем загрязнённости в этом методе служит коэффициент обогащения, показывающий, во сколько раз содержание тяжёлых металлов в донных отложениях превышает их кларковые или фоновые значения.

Следует отметить, что по коэффициенту обогащения оценить уровень загрязнённости донных отложений можно чисто условно, так как не существует нормально определённых значений коэффициента обогащения, а приводимые в литературе значения величин фоновых концентраций различными авторами рассчитываются и трактуются по-разному.

Результаты исследований. В ходе исследований установлен доминирующий по массовой концентрации элемент — железо (табл. 1). Необходимо отметить достаточно высокий коэффициент обогащения донных осадков железом, содержание которого в донных отложениях составило 9680+1204 мг/кг. Расчёт коэффициента обогащения железом по кларкам литосферы составил 208,16, а по пресноводным донным отложениям, не подверженным антропогенному загрязнению, — 222,53. По отношению к ПДК для почвы превышения не обнаружено (табл. 2).

Показано, что содержание марганца в донных отложениях — 612+184 мг/кг, что также превышает кларковые значения данного элемента в литосфере в 556,37 раза. Сравнение полученных результатов с допустимыми значениями марганца для пресноводных донных отложений, не подверженных антропогенному загрязнению, показало, что эти значения превышены в 816 раз. По отношению к ПДК для почвы превышения не наблюдалось (табл. 1).

Превышение по содержанию марганца и железа по сравнению с кларками литосферы объясняется физико-географическими условиями территории Башкортостана, оказывающими определяющее влияние на питание, распреде-

1. Содержание тяжёлых металлов в донных отложениях озера Асылыкуль, мг/кг

сухого вещества

Химический элемент Содержание в донных осадках (ДО) о. Асылыкуль ПДК (ОДК)* Кларки литосферы** Пресноводные ДО***

7п 21,90 ±6,60 23,0 83 110

Си 7,00±2,10 3,0 47 43

Мп 612,00 ±184,00 1500 1,10 0,75

Cd 0,16±0,05 0,5 0,13 0,35

Fe 9680,00±1204,00 - 46,5 43,5

Примечание: * — ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2042-06; ** — кларки литосферы [6];

*** — пресноводные донные отложения [8]. Р<0,05

2. Коэффициенты обогащения по ПДК (ОДК) для почвы, по кларку литосферы и пресноводным донным отложениям

Химический элемент КО1* КО2** КО3***

7п 0,95 0,26 0,2

Си 2,33 0,15 0,16

Мп 0,4 556,37 816

Cd 0,32 1,23 0,46

Fe - 208,16 222,53

Примечание: * - КО: рассчитаны по ПДК (ОДК; ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2042-06);

** — КО2 рассчитаны по кларкам литосферы;

*** — КО3 рассчитаны по пресноводным донным отложениям, не подвергшимся антропогенному воздействию

ление и формирование поверхностных и подземных вод. Условия формирования подземных вод в первую очередь определяются геологотектоническими особенностями и историей развития геологических структур Урала и сопредельных регионов [7].

Весьма распространённым и токсическим компонентом антропогенного загрязнения водоёмов является кадмий. Содержание кадмия оказалось невысоким, что подтверждается коэффициентом обогащения, составившим 1,23. При этом необходимо отметить, что при сравнении с ПДК коэффициент обогащения оказался несколько ниже и составил 0,32 и 0,46 соответственно (табл. 2).

Уровень обогащения по меди составил 2,33; по кларкам литосферы и для пресноводных донных отложений — 0,15 и 0,16 соответственно. По цинку коэффициент обогащения свидетельствует о хорошей мобильности данного элемента — 0,95; по кларкам литосферы и для пресноводных донных отложений — 0,26 и 0,2 соответственно.

Вывод. Таким образом, результаты исследований донных отложений показывают высокий коэффициент обогащения по содержанию марганца и железа, рассчитанный по кларкам литосферы; по кадмию, меди и цинку этот по-

казатель невысокий. Коэффициент обогащения, рассчитанный по ПДК для почвы, показывает содержание тяжёлых металлов на близком уровне к данному значению, что свидетельствует о нормальной экологической ситуации по содержанию тяжёлых металлов в донных отложениях озера Асылыкуль.

Литература

1. Моисеенко Т.И. Водная токсикология: теоретические прин-ципыи практическое предложение // Водные ресурсы. 2008. Т. 35. № 5. С, 554-565.

2. Попов А.П. Содержание и характер накопления металлов в рыбах Сибири // Сибирский экологический журнал. 2001. № 2. С. 237-247.

3. Соколов Э.М. Антропогенное загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами // Экология и промышленность России. 2008. № 11. С. 5-6.

4. Даувальтер В.А. Химический состав отложений пресноводных водоёмов Европейской Субарктики как показатель состояния водных ресурсов // Природопользование в Евро-Арктическом регионе опыт XX века, перспективы и последствия / под ред. акад. РАН. В.Т. Калиникова. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2001. С. 192-201.

5. Сидоров B.C., Немова Н.Н., Регеранд Т.Н. Система экологобиохимического мониторинга водоёмов Сибири // Ладожское озеро: мониторинг, исследование современного состояния и проблемы управления Ладожским озером и другими большими озёрами. Петрозаводск: Изд-во КНЦ РАН, 2000. С, 75-81.

6. Виноградов А.П. Введение в геохимию океана. М.: Наука, 1967. 190 с.

7. Абдрахманов Р.Ф., Чалов Ю.Н., Абдрахманова Е.Р. Пресные подземные воды Башкортостана. Уфа: Информреклама, 2007. 184 с.

8. Forstner U. Heavy metals in the Baltic Sea // Marinee Pollution. Bullution 12. 1977. P. 214-218.