Роль биологических факторов в процессах самоочищения водной среды природных водоемов от полихлорированных бифенилов

АВГУСТ №8

23

му необходимо использовать их в комплексе как взаимодополняющие.

Таким образом, разработана система ускоренной оценки токсичности и опасности веществ в воде, которая позволяет прогнозировать класс опасности, выбирать наиболее опасные (приоритетные) вещества для обоснования нормативов и оценки риска, рассчитывать ориентировочные уровни веществ, определять объем исследований, обоснованно выбирать дозы в хроническом эксперименте и набор тестов для изучения влияния на организм с учетом механизма действия. Система может применяться при планировании расширенных исследований и выборе по их результатам показателей для контроля в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 и СанПиН 2.1.5.980-00 [1], а также при поиске заменителей высокотоксичных веществ, используемых в промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вода. Санитарные правила, нормы и методы безопасного водопользования населения: Сборник документов. 2-е издание, переработанное и дополненное. Составители:

Ю.А.Рахманин, З.И.Жолдакова, Г.Н. Красовский. М.: «ИнтерСЭН», 2004. 768 с.

2. Жолдакова З.И. Прогноз токсичности веществ в воде на основе зависимостей структура-активность //Гигиена и санитария. 1987. № 7. С. 9—13.

3. Жолдакова З.И. и др. Количественная зависимость между структурой и активностью ксенобиотиков при их биотрансформации / З.И. Жолдакова, Н.В. Харчевникова //Общая токсикология / Под ред. Б.А. Курляндского, В.А. Филова. М.: Медицина, 2002 . С. 76—88.

4. Харчевникова Н.В. и др. Применение ДСМ метода и кван-товохимических расчетов для прогноза канцерогенности и хронической токсичности галогензамещенных алифатических углеводородов / Н.В. Харчевникова, В.Г. Блинова, Д.А. Добрынин, М.В. Максин, З.И. Жолдакова //Автоматическое порождение гипотез в интеллектуальных системах / Под ред. В.К. Финна. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. С. 322—335.

5. Штабский Б.М. Учение о кумуляции и его применение в профилактической токсикологии. Ч. 2.: Методы исследования //Актуальные проблемы транспортной медицины. 2013. № 3 (33). С. 8—14.

Контактная информация:

Харчевникова Нина Вениаминовна,

тел.: 8 (499) 246-71-73,

e-mail: kharchevnikova_n@mail.ru

Contact information:

Kharchevnikova Nina, phone: 8 (499) 246-71-73, e-mail: kharchevnikova n@mail.ru

УДК 504.054

РОЛЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ПРОЦЕССАХ САМООЧИЩЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМОВ ОТ ПОЛИХЛОРИРОВАННЫХ БИФЕНИЛОВ

Н.В. Винокурова, Г.Н. Соловых ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия», г. Оренбург

Проведены исследования по перераспределению полихлорированных бифенилов (ПХБ) между компонентами водной экосистемы в Оренбургской области. Дана оценка роли макрофитов в процессах самоочищения природных водоемов, являющихся источниками водоснабжения населения.

Ключевые слова: полихлорированные бифенилы (ПХБ), водная экосистема.

N.V. Vinokurova, G.N. Solovykh  ROLE OF BIOLOGICAL FACTORS IN PROCESSES OF SELF-CLEANING OF THE WATER ENVIRONMENT OF NATURAL RESERVOIRS FROM THE POLYCHLORINATED BIPHENYLS  SBEI HPE «Orenburg State Medical Academy», Orenburg.

Researches on redistribution of the polychlorinated biphenyls (PHB) between components of a water ecosystem in the Orenburg region have been conducted. The role assessment of macrophytes in processes of self-cleaning of the natural reservoirs which are sources of water supply of the population is given.

Key words: the polychlorinated biphenyls (PHB), water ecosystem.

В биосфере циркулирует огромное число ксенобиотиков антропогенного происхождения, среди которых наибольшую опасность представляют высокотоксичные хлорсодержащие органические соединения, в том числе и полихлорированные бифенилы (ПХБ). Попавшие в поверхностные воды ПХБ сорбируются на взвешенных в воде частицах, оседают на дно, где происходит их накопление и поглощение гидробионтами, а по трофическим цепям они попадают и к человеку. При

этом ПХБ устойчивы к гидролизу и биотрансформации в воде, но при фотолизе на солнечном свету ПХБ могут в процессе ряда последовательных реакций образовывать диоксины, гораздо более токсичные загрязнители по сравнению с ПХБ.

Хроническое воздействие ПХБ на население приводит к увеличению заболеваемости, снижению неспецифической резистентности, увеличению групп риска по туберкулезу, снижению поствакцинального иммунитета у детей и подростков.

24

ЗНиСО АВГУСТ №8

ПХБ практически не разрушаются и способны накапливаться в биологических объектах и продуктах питания. Именно поэтому эти соединения с 1973 г. запрещены к производству и применению в странах ЕЭС, США и Канаде, где осуществляется обязательный мониторинг ПХБ в объектах окружающей среды и продуктах питания.

Оренбургская область по обеспеченности водными ресурсами относится к маловодным районам страны и вопрос о рациональном использовании и охране водоемов является одним из актуальных для региона.

Водные экосистемы являются конечным звеном миграции большинства поступающих непосредственно в атмосферу или литосферу загрязняющих веществ, а потому могут служить индикаторами экологической ситуации среды обитания человека на примыкающих к водоемам территориях. Естественными аккумуляторами веществ природно-техногенного происхождения в водоемах являются донные отложения и обитающие в водной среде гидробионты [3].

Высшие водные растения — макрофиты, обладающие способностью к накоплению из водной среды и донных отложений загрязняющих веществ, представляют собой средообразующий и первично продуцирующий компонент экосистемы [4].

Для оценки накопления поллютантов растениями используется коэффициент биологического поглощения (Кб), который отражает уровень биогенной миграции загрязнителя и показывает во сколько раз содержание того или иного элемента больше в золе растения по сравнению со средой обитания.

Задачи исследования: установить суммарное содержание ПХБ в воде, донных отложениях и растениях различных эколого-морфологических групп и оценить степень биологического поглощения отдельными видами макрофитов ПХБ. Решение поставленной задачи позволило бы нам оценить роль макрофитов в процессах выведения токсикантов из водной среды, а значит и в процессах самоочищения природных водоемов, являющихся источниками водоснабжения населения.

Объектами исследования явились 8 доминирующих видов макрофитов, произрастающих в р. Урал в районе г. Оренбурга. Все растения были отнесены к разным экологическим группам: прибрежно-водные укореняющиеся

гигрофиты (Carexriparia Curt. — осока берего- ^ вая); погруженные укореняющиеся гидрофи- 3

ты (Potamogetonperfoliatus L. — рдест пронзенно- i_

листный, Potamogetoncrispus L. — рдест курчавый, _

ZannichelliapalustrisL. — занникеллия болотная); гидрофиты погруженные в воду и не укореняющиеся (Ceratophyllumdemersum L. — роголистник ^ погруженный); гелофиты (Sagittariasagittifolia L.

— стрелолист стрелолистный, Butomusumbellatus L. ^

— сусак зонтичный, Typhaangustifolia L. — рогоз -у узколистный). ^

Жизненные формы водных растений выделялись на основе классификации, предложенной А.П. Шенниковым, В.М. Катанской [2], которая учитывает эколого-биологические особенности видов, степень их связи с водной средой, грунтом, воздухом. Выбор растений определялся частотой их распространенности и высокой численностью в пределах исследуемых станций водного объекта.

Кб растениями ПХБ рассчитывали, учитывая, что данные поллютанты попадают в водные растения как из воды, так и из донных отложений.

Макрофиты отбирали сопряжено с пробами воды и донных отложений в июне 2009 г., июне и сентябре 2011 г. на 3 станциях р. Урал: «Очистные сооружения», «Автодорожный мост», «Водозабор». Суммарное содержание ПХБ в исследуемых образцах определяли хроматографиче-ским методом на хроматографе «Хромос ГХ-1000» на базе испытательной лаборатории Федерального государственного учреждения Государственный центр агрохимической службы «Оренбургский».

Оценка накопления ПХБ была проведена с использованием ПДК для воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования [5], ориентировочных допустимых количеств в почве (ОДК) ПХБ (суммарно) [1].

Результаты анализа содержания ПХБ в воде и ДО на разных станциях р. Урал представлены в табл. 1

Установлено, что только в 2009 г. на станции «Очистные сооружения» было зафиксировано небольшое превышение ПДК поллютантов (0,0012 мг/л) как в воде, так и в ДО (0,07 мк/кг), в то время как в 2011 г. выявлено снижение процессов накопления ПХБ как в воде, так и ДО на всех станциях, за исключением станции «Автодорожный мост», где в сентябре 2011 г. зарегистрировано небольшое увеличение содержания ПХБ в ДО с 0,015 до 0,021 мг/кг.

Таблица 1. Содержания ПХБ в воде и ДО на разных станциях реки Урал

№ п/п Название станции Концентрация ПХБ в воде, мг/л Концентрация ПХБ в донных отложениях, мг/кг

Июнь 2009 г. Июнь 2011 г. Сентябрь 2011 г. Июнь 2009 г. Июнь 2011 г. Сентябрь 2011 г.

1 Очистные сооружения 0,0012 0,001 0,0008 0,07 0,065 0,05

2 Автодорожный мост 0,0008 0,00074 0,00061 0,017 0,015 0,021

3 Водозабор 0,0008 0,0007 0,0005 0,04 0,037 0,028

Примечание: ПДК для воды 0,001 мг/л; ПДК для почвы 0,06 мг/кг.

АВГУСТ №8

ЗНиСО

2Е

Таблица 2. Коэффициента биологического поглощения ПХБ в макрофита

№ п/а Станция Растение Коэффициент биологического поглощения

Июнь 2009 г. Июнь 2011 г. Сентябрь 2011 г.

1 Очистные сооружения Стрелолист стрелолистный Sagittariasagittifolia L. 11,38 - -

2 Сусак зонтичный Butomusumbellatus L. 12,08 - -

3 Осока береговая Carexriparia Curt. 40,45 9,70 13,98

1 Автодорожный мост Рдест пронзеннолистный Potamogetonperfoliatus L. 78,65 6,1 24,99

2 Рогоз узколистый Typhaangustifolia L. 89,89 - -

3 Сусак зонтичный Butomusumbellatus L. 54,49 - -

4 Осока береговая Carexriparia Curt. - 3,72 28,69

5 Занникеллия болотная Zannichelliapalustris L. - 4,48 -

1 Водозабор Рдест курчавый Potamogetoncrispus L. 25,25 - -

2 Роголистник поргуженный CeratophyllumdemersumL. 1225 - -

3 Занникеллия болотная Zannichelliapalustris L. 25,25 - -

4 Рдест пронзеннолистный Potamogetonperfoliatus L. 31,86 27,58 31,58

5 Осока береговая Carexriparia Curt. - 22,02 26,67

Проведенные расчеты коэффициента биологического поглощения ПХБ макрофитами приведены в табл. 2.

Не выявлено прямой корреляционной связи между содержанием ПХБ в воде и ДО и их содержанием в макрофитах, однако установлены межвидовые различия в накоплении ПХБ в макрофитах: более высокий Кб был отмечен в июне 2009 г. (от 11,38 до 1225), а в июне 2011 г. этот показатель составил от 6,1 до 27,58.

В 2011 г. анализ накопления ПХБ в макрофитах был проведен в два сезона исследования и показано увеличение содержания ПХБ от лета к осени. В сентябре 2011 г. произошло значительное возрастание коэффициента накопления поллю-тантов во всех макрофитах, так если в июне его значения колебались от 3,72 до 27,58, то в сентябре он составил 13,98—31,58, и превышение на отдельных станциях составило 1,4; 4,26; 7,7 раза.

Анализ коэффициента накопления ПХБ у макрофитов выявил четкие различия в процессах накопления данных поллютантов у разных видов. Наиболее высокий Кб был отмечен для роголистника погруженного (СегаЩНуПишйешегзыш Ь.) — 1 225, а также для рдеста курчавого (Potaшogetoncrispus Ь.) — 78,65 и рогоза узколистного (Туркаащши/оНа Ь.) — 89,89, а наиболее низкий Кб был у стрелолиста стрелолистного (Sagittariasagittifolia Ь.) — 11,38 и сусака зонтичного (Butoшusuшbellatus Ь.) — 12,08. Полученные данные свидетельствуют об избира-

тельной способности макрофитов к аккумуляции ПХБ.

Таким образом, за вегетационный период отмечено перераспределение ПХБ между компонентами водной экосистемы: их содержание снизилось в среде (в воде и донных осадках), но увеличилось в макрофитах, в которых произошло накопление данных поллютантов, и это способствовало их выведению из водной среды за счет усиления процессов самоочищения воды природных водных экосистем, являющихся источником водоснабжения населения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: ГН 2.1.5.1315—03.

2. Катанская В.М. Высшая водная растительность континентальных водоёмов СССР. Л.: Наука, 1981. 188 с.

3. Куриленко В.В. и др. Основы экогеологии, биоиндикации и биотестирования водных экосистем / В.В. Куриленко, О.В. Зайцева, Е.А. Новикова [и др.] / Под ред. В.В. Кри-ленко. СПб.: Ид-во СПбГУ, 2004. 448 с.

4. Куриленко В.В. и др. Биогеохимическая индикация загрязнений / В.В. Куриленко, Н.Г. Осмоловская, А.Н. Новиков //Водные объекты Санкт-Петербурга / Под ред. С.А. Кондратьева, Г.Т. Фрумина. СПб.: Символ, 2002. С. 141 — 147.

5. Курляндский Б.А. и др. О классифицировании опасности химических канцерогенов / Б.А. Курляндский, С.М. Новиков //Токсикологический вестник. 1998. № 1. С. 2—6.

Контактная информация:

Соловых Галина Николаевна, тел.: 8 (353) 27-58-78, e-mail: bio_ogma@mail.ru, Contact Information: Solovich Galina, phone: 8 (353) 27-58-78, e-mail: bio_ogma@mail.ru