РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2010, том 50, № 2, с. 217-225
РАДИОЭКОЛОГИЯ
УДК 574::539.1.04
ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОЕМА В-11 ТЕЧЕНСКОГО КАСКАДА ВОДОЕМОВ
© 2010 г. Е. А. Пряхин1*, Г. О. Богданов1, Г. А. Тряпицына1, Л. В. Дерябина1, П. М. Стукалов2,
О. А. Александрова3, А. В. Аклеев1
1ФГУН "Уральский научно-практический центр радиационной медицины", Челябинск
2ЦЗЛПО "Маяк", Озерск
3ГОУВПО "Уральский государственный технический университет — Уральский политехнический институт",
Екатеринбург
Проведены экотоксилогические исследования донных осадков водоема В-11 Теченского каскада и контрольного водоема (Шершневское водохранилище). На основании результатов радиохимических анализов (диапазон удельной активности радионуклидов в донных отложениях водоема В-11 для составлял 240—360 кБк/дм3, а для С8 — 10—161 кБк/дм3 сухой массы) был выполнен расчет мощности поглощенных доз для олигохет. Полученные результаты свидетельствуют о меньшей численности олигохет в водоеме В-11 по сравнению с Шершневским водохранилищем. При проведении биотестирования не выявлено токсического действия поллютантов, содержащихся в донных отложениях водоема В-11 на Т. ШЪИех и достоверного изменения их численности, выживаемости и плодовитости в зависимости от мощности поглощенной дозы облучения. Однако в эксперименте отмечена несколько сниженная плодовитость животных при более высокой лучевой нагрузке.
Олигохеты, донные отложения, биоиндикация, биотестирование, поглощенные дозы, Теченский каскад водоемов.
В настоящее время водоем В-11 является замыкающим в системе Теченского каскада промышленных водоемов-хранилищ (ТКВ) жидких низкоактивных отходов комбината ПО "Маяк".
Водоем В-11 эксплуатируется в бессточном режиме с момента его создания и характеризуется слабым типом водообмена. По своему происхождению он представляет собой искусственный пруд, образованный в результате зарегулирования р. Теча. Плотина П-10 отделяет водохранилище от предыдущего водоема В-10, а плотина П-11 перегораживает пойму реки, замыкая каскад. Окружающая местность представляет собой равнину. На севере, востоке и юге построены дамбы, отделяющие водоем от логов (разливов) левобережного и правобережного обводных каналов [1].
Промводоем В-11 является уникальной экосистемой, уже более 40 лет находящейся в условиях воздействия радиационного и химического факторов техногенной природы. В 1950-1960-х годах в водоемы Теченского каскада поступали не только радиоактивные отходы, но и продукты химического производственного цикла ПО "Маяк", что привело к значительному химическому загрязнению вод и донных отложений.
* Адресат для корреспонденции: 454079 Челябинск, ул. Воровского, 68А, корп. 2, ФМБА ФГУН УНПЦ РМ; тел.: 23279-25; факс: 232-79-13; e-mail: pryakhin@urcrm.chel.su.
Токсические вещества и радионуклиды накапливаются преимущественно в донных отложениях [2—6], которые являются неотъемлемым компонентом любой водной экосистемы [7]. Аккумулируя поллютанты, донные отложения играют роль буфера, способствуя тем самым очищению воды в водоеме. Однако по достижении предела буферной емкости отложения превращаются во вторичный источник поступления загрязнений в водную среду. Часто именно в донных отложениях находятся соединения, содержание которых превышает предельно допустимые нормы. Такие отложения могут оказывать прямое неблагоприятное воздействие прежде всего на бентосную фауну водоема.
Экологический мониторинг, осуществляемый специалистами ПО "Маяк", сосредоточен преимущественно на радиохимических и гидрохимических исследованиях воды и донных грунтов промышленных водоемов. Изучение биоты водоемов за все время их существования носило фрагментарный характер.
В настоящее время биологические исследования, проводимые для оценки экологического риска неблагоприятных воздействий на экосистемы, включают два основных подхода: биологическую индикацию загрязнения, основанную на реакциях естественных видов-индикаторов,
Рис. 1. Расположение станций отбора проб на водоеме В-11.
входящих в экосистему, и лабораторное тестирование компонентов абиотической среды с использованием биологических тест-объектов. При этом в биотестировании часто применяются те же виды, что служат индикаторами при натурных наблюдениях за состоянием экосистем.
Одной из важнейших групп донных беспозвоночных являются малощетинковые черви (Oli-gochaeta). Олигохеты — постоянные обитатели донных отложений, и такие показатели, как их численность, плотность популяций, биомасса, видовой состав и др., часто используются для биологической индикации и экотоксикологиче-ской оценки состояния придонного слоя воды и донных отложений водоемов [7].
В последнее время интенсивно разрабатываются методы оценки токсичности донных отложений, в частности, Американским агентством по охране окружающей среды (US EPA), Американским обществом по испытанию материалов (ASTM) разработаны стандартизованные методи-
ки [8—10], которые в качестве тест-объектов предполагают использование олигохет, хироно-мид, гаммарид и других представителей донных сообществ. В России опубликованы работы [11], в которых в качестве тест-организмов использовали хирономид.
Целью данного исследования была экотокси-кологическая оценка донных отложений водоема В-11 по биологическим показателям обитающих в нем олигохет и в лабораторных условиях с использованием культуры тест-организма ТиЪИех ШЪИех.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
В 2007 г. были проведены комплексные эко-токсикологические исследования водоема В-11, в ходе которых отбирали пробы донных отложений, воды, анализировали их гидрохимический и радиохимический состав и изучали видовой состав и состояние популяций гидробионтов.
Отбор проб проводили в июле, августе и сентябре 2007 г. на пяти станциях, расположенных в акватории водоема В-11 (рис. 1). По старому руслу р. Теча располагались станции В11/1 (в 370 м от плотины П-10), В11/3 (центральная часть водоема на расстоянии 4.5 км ниже плотины П-10) и В11/5 (в 1 км от плотины П-11). Станции В11/2 и В11/4 находились в прибрежной зоне водоема на расстоянии 300 м от левого и 200 м от правого берега соответственно. Координаты станций были определены с помощью GPS-навигатора. Глубины на указанных станциях составляли: В11/1 — 7 м, В11/2- 3.5 м, В11/3 - 8.5 м, В11/4 - 4.8 м, В11/5 - 13.2 м.
В качестве контрольного водоема было выбрано Шершневское водохранилище (г. Челябинск, Челябинская область), расположенное на р. Ми-асс. Водохранилище представляет собой искус-
ственный водоем, предназначенный для водоснабжения г. Челябинска. На нем отбор проб проводили на трех станциях (рис. 2). Станции ШВ3 и ШВ4 находились в центральной части водохранилища, ШВ5 — около плотины. Глубины на указанных станциях составляли: ШВ3 — 6.0 м, ШВ4- 8.1 м, ШВ5 - 10.5 м.
Отбор проб зообентоса на каждой станции осуществляли с помощью ковшового дночерпа-теля с площадью захвата 0.025 м2 [12, 13]. Содержимое дночерпателя промывали в воде водоема через сито для зообентоса. Промытый остаток помещали в полиэтиленовое ведро объемом 1 л, которое заранее заполняли до половины 4%-ным раствором формалина, нейтрализованного содой. На каждой станции отбирали по 2 пробы зообен-тоса. Разбор проб зообентоса осуществляли в лаборатории в соответствии с руководством по гид-
робиологическому мониторингу пресноводных экосистем [14]. Видовую принадлежность гидро-бионтов устанавливали по определителям [15, 17], используя микроскопы МБС-10 и Лю-мам И-2.
Тестом для оценки органического загрязнения придонных слоев воды служила численность оли-гохет (количество экземпляров/м2). Для определения уровня органического загрязнения рассчитывали индексы Райта, Карра и Хилтонена с дополнением Вашингтона и олигохетный индекс (ОИ) Гуднайта—Уитлея [14].
Пробы воды отбирали с помощью батометра Молчанова. Для радиохимического анализа брали средневзвешенную пробу: 5 л с поверхности и 5 л из придонного слоя. Пробы воды для биотестирования отбирали из придонного горизонта. Отобранные пробы наливали в полиэтиленовые канистры (средневзвешенная проба 10 л; придонные пробы — 10 л с каждой станции), плотно запечатывали и маркировали в соответствии с номерами контрольных станций и по порядку.
Пробы донных отложений из водоема В-11 отбирали отдельно с помощью дночерпателя с площадью захвата 0.025 м2. Содержимое дночерпателя после подъема на поверхность помещали в таз. Затем для радиохимического анализа пластиковым совком отбирали из полученной иловой массы 1 кг и расфасовывали в 2 полиэтиленовых пакета. Для биотестирования пробы донных отложений помещали в чистые пластиковые контейнеры объемом 1 л, заполняя их до краев, после этого герметично закрывали и упаковывали в ящики для транспортировки.
Радиохимический анализ проб воды и донных отложений проводили в Отделе внешней среды ФГУН УНПЦ РМ. Пробы подготавливали к анализу согласно методическим рекомендациям по санитарному контролю за содержанием радиоактивных веществ в объектах внешней среды [18].
Удельную активность 137Cs в различных компонентах экосистемы водоема В-11 определяли у-спекторометрическим методом на установке с полупроводниковым детектором ДГДК-80В-3 и компьютеризированным анализатором типа LP-4900B фирмы "Nokia". Погрешность измерений не превышала 20%.
Удельную активность 90Sr в пробах определяли посредством радиохимического выделения 90Y с последующим измерением его активности на малофоновых ß-метрических установках УМФ-1500 и УМФ-2000 и пламенно-фотометрическим контролем выхода носителя стронция. Погрешность измерения 90Sr составляла 20% при активности <0.7 Бк/г, и 10% при больших активностях.
Мощность поглощенной олигохетами дозы рассчитывали с помощью пакета RESRAD-BIO-TA version 1.21 [16]. При расчетах были использованы следующие предположения: (1) олигохеты
обитают в верхнем слое донных отложений; (2) коэффициент накопления всех радионуклидов в организме олигохет по отношению к донным отложениях равен 1; (3) геометрия организма представляет собой эллипсоид вращения с характерными размерами 1.0 х 0.1 х 0.1 см массой 0.01 г [16].
В качестве т
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.