АГРОХИМИЯ, 2012, № 3, с. 71-76
Экотоксикология
УДК 632.15:574.5
НОРМИРОВАНИЕ АГРОТЕХНОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ
© 2012 г. Р.В. Галиулин, Р.А. Галиулина
Институт фундаментальных проблем биологии РАН 142290 Пущино Московской обл., ул. Институтская, 2, Россия E-mail: galiulin-rauf@rambler.ru
Поступила в редакцию 22.03.2011 г.
Проведены анализ, систематизация и обобщение информации по проблеме нормирования агро-техногенных веществ (пестицидов, промышленных ингредиентов) в донных отложениях водных экосистем. Сделано заключение о возможности решения данной проблемы с использованием геохимических и биогеохимических критериев нормирования, включающих различные показатели вредности для разработки предельно допустимых концентраций веществ в донных отложениях. Ключевые слова: нормирование, агротехногенные вещества, донные отложения, водные экосистемы.
ВВЕДЕНИЕ
Донные отложения являются неотъемлемым компонентом водных экосистем и важнейшим фактором формирования качества водной массы в них [1]. По уровню и характеру загрязнения донных отложений различными агротехногенны-ми веществами (пестицидами, промышленными ингредиентами) можно составить объективное представление о состоянии водных экосистем, находящихся под антропогенным воздействием. Известно, что состояние водных экосистем может ухудшаться в связи с тем, что донные отложения, аккумулировавшие агротехногенные вещества, при определенных условиях становятся источником вторичного загрязнения водной массы. Объективный контроль за загрязнением донных отложений можно осуществлять при наличии экспериментально обоснованного санитарно-гигиенического норматива отдельного вещества в виде его предельно допустимой концентрации (ПДК). Под последним понимается концентрация вещества в донных отложениях, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени не оказывает негативного воздействия на организм человека при поступлении в него тем или иным путем. Располагая подобного рода средством санитарно-гигиенического контроля, можно не только судить о состоянии водных экосистем, но и прогнозировать их ухудшение вследствие вторичного загрязнения водной массы агро-техногенными веществами из донных отложений.
Однако санитарно-гигиенические нормативы для донных отложений в нашей стране отсутствуют даже на приоритетные вещества [2-5]. В этой связи закономерно возникают вопросы: 1) Как в настоящее время оценивается загрязнение донных отложений агротехногенными веществами в этом компоненте водных экосистем? 2) Как можно решить проблему нормирования агротехногенных веществ в донных отложениях?
Цель работы - анализ, систематизация и обобщение информации по проблеме нормирования агротехногенных веществ (пестицидов, промышленных ингредиентов) в донных отложениях водных экосистем для ответа на поставленные вопросы.
ОСОБЕННОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ АГРОТЕХНОГЕННЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Загрязнение водных экосистем и их неотъемлемого компонента - донных отложений агротех-ногенными веществами происходит различными путями: поверхностным и грунтовым стоком из дренируемых территорий, промышленными сточными водами и т. д. Например, оросительная вода при выпуске с полей увлекает с собой частицы поверхностного слоя почвы с сорбированными пестицидами, и их последующее переотложение обусловливает попадание веществ в донные отложения. Наблюдения за накоплением
72
ГАЛИУЛИН и др.
таких стойких хлорорганических пестицидов, как ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и ГХЦГ (гексахлорциклогексан) в донных отложениях Азовского моря показали, что величина их содержания повторяет такой же среднегодовой показатель в водной массе с отставанием на один год [6]. При этом амплитуда изменений среднегодовых величин содержания пестицидов в донных отложениях была меньше по сравнению с их концентрацией в воде, что связано с многократным взмучиванием и переосаждением поверхностных слоев донных отложений. Одной из характерных особенностей пространственного распределения пестицидов в донных отложениях Азовского моря является наличие локальных участков с более высоким содержанием веществ по сравнению с их средней величиной, что обычно приурочено к местам впадения рек, несущих вещества в растворенном виде, сорбированными на взвесях и в коллоидальных формах.
Что касается таких промышленных ингредиентов как ПХБ (полихлорбифенилы), также относящихся к стойким хлорорганическим соединениям, широко применявшимся в прошлом в качестве диэлектриков, теплоносителей, гидравлических жидкостей, пластификаторов, наполнителей пе-стицидных препаратов и т. д., то их массированное поступление в водные экосистемы со стоками привело к тому, что загрязненность ими донных отложений оказалась существенно больше, чем ДДТ и ГХЦГ [7]. Другие промышленные ингредиенты -тяжелые металлы (более 40 химических элементов с массой >50 атомных ед. массы) - могут поступать в водные экосистемы со стоками из техногенных образований (отвалов и терриконов забалансовых руд, минерализованных пород, шлако- и золоот-валов и др.), имеющихся в бассейнах рек, а также непосредственно со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии и т. д. Кроме того, разнообразные труднорастворимые соединения тяжелых металлов, минеральные и органические сорбенты, включающие металлы, а также субстраты, покрытые тонкой пленкой, содержащие эти вещества, под действием сил гравитации поступают из водной массы в донные отложения [8].
ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ВОДНОЙ МАССЫ АГРОТЕХНОГЕННЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Вторичное загрязнение водной массы посредством десорбции из донных отложений, например, пестицидов обычно происходит при соотношении содержания веществ в донных отложениях и
воде >1. Например, вероятной причиной недавнего загрязнения воды р. Чапаевка, в 1 км ниже г. Чапаевск (Самарская обл.) ГХЦГ в количествах от 5 до 20 ПДК, согласно [9], явилось вымывание данного вещества из донных отложений, загрязненных за годы функционирования в прошлом завода по производству стойких хлорорганических пестицидов [10]. Десорбция в воду поглощенных пестицидов из донных отложений не исключается и при резком изменении рН или возрастании температуры водной массы. Это становится возможным при попадании в водные объекты промышленных сточных вод с экстремальными величинами рН (сильнокислые, сильнощелочные) или с относительно высокой температурой при их сбросе из тепловых или атомных электростанций.
Вторичное загрязнение водной массы тяжелыми металлами может происходить, например, за счет взмучивания поверхностных слоев донных отложений при ветровом воздействии, резком увеличении скорости потока, драгировании, т. е. изъятии донных отложений при дноуглубительных работах и т. д. [8, 11, 12]. Другими факторами, способствующими загрязнению воды тяжелыми металлами из донных отложений, являются снижение рН и окислительно-восстановительного потенциала (ЕЙ) на границе раздела фаз донные отложения-вода, создание дефицита растворенного кислорода в водной массе и самих донных отложениях и т. д. [13].
ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ, ЗАГРЯЗНЕННЫЕ
АГРОТЕХНОГЕННЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ, КАК ФАКТОР НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ИХТИОФАУНУ И ЧЕЛОВЕКА
Накопление таких стойких хлорорганических соединений, как ДДТ, ГХЦГ и ПХБ в донных отложениях представляет немалую опасность для рыб-бентофагов, т. е. рыб, питающихся организмами, живущими на дне водоема, или опускающихся на дно в поисках пищи. Кумулятивным эффектом ДДТ и ГХЦГ можно объяснить патологические изменения в печени камбалы (диффузная вакуолизация гепатоцитов, воспалительная реакция в виде скопления лимфоцитов и т. п.), выловленной в Амурском заливе (залив Петра Великого, Японское море), а также высокую степень поражения поперечно-полосатой мышечной ткани у осетровых рыб (истончение мышечных волокон, появление лизирующих миофибрилл и т. п.) на западных побережьях средней и южной
части Каспийского моря, а также в предустьевых пространствах рек Кура и Терек [14, 15]. Известно, что кумулятивный эффект связан с накоплением веществ в организме при многократном поступлении относительно небольших их количеств, приводящих в результате к различного рода патологиям. Например, для самок осетровых рыб Азовского моря с относительно высоким содержанием ДДТ, ГХЦГ и ПХБ в их тканях были характерны следующие признаки патологии: изменения параметров детоксикационной системы печени и содержания белка во всех тканях, асин-хронность созревания ооцитов и т. п. [16]. Кроме того, в икре осетров с патологией внутренних органов было найдено повышенное содержание такого тяжелого металла как свинец.
Стойкие хлорорганические соединения в рыбе и других гидробионтах (организмах, обитающих в водной среде) передаются по пищевой цепи к человеку как потребителю рыбной и нерыбной продукции речного и морского промысла, накапливаются в его организме, вызывая патологию крови и печени, увеличивая частоту злокачественных новообразований и т. п. Наибольшее содержание ПХБ было обнаружено в крови людей, потреблявших рыбу из оз. Мичиган (США), значительно меньшее - у людей, потреблявших рыбу из оз. Гурон и оз. Эри (США - Канада), что объясняется относительно низким загрязнением этих водных объектов, входящих в систему Великих озер [17]. В работе [10] отмечен факт, что ~80% женщин, больных раком молочной железы, питались рыбой, выловленной в водоемах, близко расположенных к вышеупомянутому заводу по производству в прошлом стойких хлорорганических пестицидов в г. Чапаевск.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ НОРМИРОВАНИЯ АГРОТЕХНОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ
Анализ литературы показал, что для оценки загрязненности донных отложений агротехноген-ными веществами в настоящее время используются геохимические и биогеохимические критерии нормирования, где первые включают показатели вредности, связанные с миграцией веществ из одной физической среды в другую или их относительным накоплением в пределах одной среды, вторые - показатели вредности, связанные с взаимодействием веществ с организмами. К числу показателей вредности первого типа можно отнести
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.