страница - 0
Оценка биодоступности и потенциальной опасности химических форм тяжелых металлов в экосистеме озера Большое Яровое (Алтайский край)
Леонова Г.А. (leonova@uiggm.nsc.ru) (1), Богуш А.А. (1), Бычинский В.А. (2), Бобров В.А. (1), Маликов Ю.И. (1)
(1) Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии Сибирского отделения Российской академии наук, пр. ак. Коптюга, 3, Новосибирск, 630090
(2) Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Фаворского, 1а, Иркутск, 664033
Введение
Озеро Большое Яровое расположено в западной части Кулундинской равнины Алтайского края. В силу специфических естественно-географических условий (большое количество бессточных котловин, близкое залегание к поверхности уровня грунтовых вод, превышение испарения над осадками и др.) Кулундинская равнина является огромной соленосной провинцией и характеризуется наличием большого количества природных минеральных солей: сульфата натрия, поваренной соли, соды, гипса, карбонатов кальция и магния, брома. Эти соли приурочены к отдельным минерализованным озерам и заключены в их рассолах и донных отложениях [1]. Как правило, наиболее минерализованные озера занимают самые низкие участки водосборов. Основным источником солей в озерах Алтайского края считаются грунты, засоленность которых обычна в пределах 0.1 - 1.5 %. Механизмом, собирающим соли при их большой рассеянности, служат грунтовые воды и реки, сносящие их в бассейновые котловины, где они накапливаются вследствие бессточности и сухости климата [2].
С начала 80-х гг. XX века соляные и солоновато-водные озера Алтайского края стали базой заготовки биологического сырья водного происхождения: кормовых беспозвоночных и фитомассы водной растительности. Наиболее ценным видом кормовых беспозвоночных в сибирских соляных озерах является жаброногий рачок Artemia salina L. В настоящее время во всем мире признано, что A. salina является наилучшим живым кормом при промышленном выращивании личинок рыб и ракообразных, что обусловлено исключительно высоким темпом роста рачка, высоким содержанием белка и жира, наличием необходимых аминокислот и гормонов. В Алтайском крае находятся самые большие запасы A. salina, включающие свыше 50 озер, расположенных в Кулундинской степи [3]. Одним из самых перспективных водоемов региона для заготовки A. salina
является оз. Большое Яровое, на котором промышленная заготовка ведется с 1978 г. За период более 20 лет освоения ресурса артемии объемы его заготовки в озере возросли с 13.6 до 483 т. [4].
Ранее нами показано [5-6], что расположенный на берегу оз. Большое Яровое химкомбинат ОАО «Алтайхимпром» создает неблагоприятную в экологическом отношении обстановку в озере в ближней зоне своего влияния. Данное предприятие является мощным производителем химических реактивов в России, в том числе оксида ртути, сырьем для производства которого служит металлическая ртуть. В непосредственной близости от химкомбината в г. Яровое расположена уникальная по масштабам России краевая физиотерапевтическая бальнеогрязелечебница, созданная на базе лечебных илов, в массе образующихся в озере при отмирании рачка A. salina [7]. В связи с тем, что оз. Большое Яровое является уникальным по своим сырьевым ресурсам (лечебные грязи, биосырье), особую актуальность приобретают вопросы оценки современного экологического состояния озера, в том числе количественная оценка степени влияния комбината ОАО «Алтайхимпром» на экосистему озера, и особенно на ее биотическую составляющую.
Потенциальная опасность тяжелых металлов для водных организмов напрямую зависит от химических форм существования металлов в водном растворе, а также их биодоступности. Из анализа литературных данных следует, что наиболее доступными для гидробионтов являются комплексные соединения металлов с органическими веществами с низкой и средней молекулярной массой, а также свободные гидратированые ионы металлов и их соединения с неорганическими лигандами [8-11]. Высокомолекулярные комплексные соединения металлов, по мнению ряда исследователей, нетоксичны не только потому, что подавлена активность свободных незакомплексованных ионов, но и вследствие недоступности их для гидробионтов, т. е. они биологически неактивны [12].
Унифицированного метода, позволяющего идентифицировать в природных водах все множество форм миграции металлов, все еще не предложено, что в настоящее время практически не достижимо вследствие сложности состава природных вод и разнообразия состояния элементов. На помощь приходит химическая термодинамика, которая помогает рассчитывать формы нахождения элементов в растворах, зная их концентрацию, свойства вод и так называемые константы диссоциации химических соединений, приводимые в справочниках по физической химии. В последние годы появились компьютерные программы, которые позволяют определять формы существования металлов за исключением форм, связанных с высокомолекулярными соединениями [13, 14].
Цель данной работы - попытка авторов оценить степень бионакопления галофильным рачком A. salina подвижных, наиболее доступных, а следовательно потенциально опасных для живых организмов, химических форм тяжелых металлов. Кроме того, ставилась задача охарактеризовать современное экологическое состояние озера в отношении загрязнения тяжелыми металлами по некоторым геохимическим критериям. В качестве фонового водоема было выбрано оз. Малое Яровое, не испытывающее воздействие техногенных источников загрязнения.
Объекты и методы исследования
Оз. Большое Яровое не имеет речного питания, бессточное, занимает глубокую котловину (около 25 м). Берега озера крутые и обрывистые с перепадами высот 10-15 м, изрезаны глубокими оврагами. Юго-западные берега имеют вид крутых яров высотой до 20 м, в области уреза имеются выходы грунтовых вод. Берега же восточной части возвышаются над уровнем озера на 1.5 - 2.0 м. Площадь акватории составляет 70 км , со средней глубиной - 4 м. На озере встречаются глубины и более 7 м. Длина озера 11 км, ширина 7.9 км. Донные отложения в виде илов с мощностью залегания около 0.6-1.5 м. Основные составляющие приходного водного баланса озера - весенний сток с водосбора, выходы грунтовых вод у крутых берегов, зимние и летние осадки. В расходной части -испарение [15].
Отбор проб основных компонентов экосистемы озера проводили по общепринятым методикам на основных мониторинговых станциях (рис. 1). Пробы воды отбирали в стеклянные бутылки. Сразу после отбора воду фильтровали через мембранные фильтры с диаметром пор 0.45 мкм с целью раздельного определения растворенных и взвешенных форм микроэлементов. Фильтрат для последующего определения в нем тяжелых металлов консервировали азотной кислотой квалификации о.с.ч. из расчета 4 мл кислоты на литр пробы. Донные отложения отбирали в прибрежной части на глубину 30 - 50 см цилиндрическим пробоотборником с лепестковым затвором. Керн осадка делили на фрагменты по 3 см. В каждой пробе определялась естественная влажность. Сбор рачка A. salina проводили малой планктонной сетью. Сырые пробы мезопланктона взвешивали, затем высушивали до воздушно-сухого состояния и в таком виде доставляли в лабораторию.
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] обесцвечивание перекисью водорода