ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 84, № 4, с. 335-339
ПРОБЛЕМЫ == ЭКОЛОГИИ
Б01: 10.7868/80869587314040045
Авторы статьи обращают внимание читателей на актуальную проблему загрязнения окружающей среды триадой стойких поллютантов — пестицидами ДДТ и ГХЦГ и веществами промышленного назначения ПХБ. На примере юго-восточной части Азовского моря рассмотрены импактные зоны этих соединений и предложена система профилактических и ремедиационных мер по снижению риска их попадания с суши в море.
СТОЙКИЕ ПОЛЛЮТАНТЫ СУШИ И МОРЯ
Р.В. Галиулин, Р.А. Галиулина
К числу стойких поллютантов, которых обнаруживают в окружающей среде в наше время, относятся широко применявшиеся в прошлом в сельском хозяйстве (против вредителей культурных растений) и здравоохранении (против переносчиков инфекционных заболеваний) пестициды ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и ГХЦГ (гексахлорциклогексан), а в промышленности — ПХБ (полихлорированные бифенилы). Невероятно широкие масштабы использования и чрезвычайно высокая стойкость этих поллютантов повлекли за собой тяжёлые экологические последствия:
♦ глобальное загрязнение воздуха, атмосферных осадков, растительности, почв, поверхностных вод, донных отложений, тканей птиц и млекопитающих;
♦ образование в местах их использования им-пактных зон на суше, характеризующихся аномально высоким (по сравнению с фоном) содер-
1—1 м
Н А Ш
ш ЩВ
Авторы работают в Институте фундаментальных проблем биологии РАН. ГАЛИУЛИН Рауф Валиевич — доктор географических наук, ведущий научный сотрудник. ГАЛИУЛИНА Роза Адхамовна — научный сотрудник.
galiulin-rauf@rambler.ru; rosa_g@rambler.ru
жанием стойких поллютантов в почве как основной депонирующей среде наземных экосистем;
♦ формирование в непосредственной близости от импактных зон на суше подобных зон в море в результате выноса поллютантов речными и оросительными водами в растворённой, коллоидальной и адсорбированной на взвеси формах с последующим распределением и осаждением; импактные зоны в море также отличаются повышенным содержанием данных веществ в донных отложениях как основной депонирующей среде водных экосистем.
Следует отметить, что после запрещения применения ДДТ в большинстве стран мира с 1970 г. и резкого сокращения применения ГХЦГ с 1986 г. их продолжали использовать в развивающихся странах Азии, Африки и Латинской Америки. Поэтому следовало ожидать дальнейшего загрязнения окружающей среды этими веществами и, более того, переноса их на большие расстояния ветром из мест непосредственного применения с последующим выпадением и накоплением в различных природных компонентах. Именно воздушным переносом из регионов Южной Америки, Африки и Австралии можно объяснить факт недавнего обнаружения триады поллютантов в почвах и донных отложениях водной экосистемы о. Джеймса Росса (Антарктика, море Уэдделла) [1].
В данной работе проанализирована и обобщена информация об особенностях поведения (миграции, трансформации, токсического действия и т.д.) ДДТ, ГХЦГ и ПХБ в окружающей среде, а также представлены результаты недавних исследований их содержания в различных природных компонентах на примере юго-восточной части Азовского моря. В настоящее время усилилось внимание к экологической ситуации в пределах участка Темрюкский залив — Ахтарский лиман по причине проведения здесь геологоразведочных работ, обусловленных поиском и оценкой место-
рождений нефти и природного газа [2]. В этом контексте важно было изучить современную экологическую ситуацию в юго-восточной части моря, которая может усугубиться в результате возможных аварийных инцидентов при поиске, разведке, добыче и транспортировке нефти и природного газа. Ниже будет предложена система профилактических и ремедиационных мер по снижению риска попадания триады стойких поллютантов из импактной зоны на суше в море.
Начнём с выяснения вопроса об особенностях поведения рассматриваемых веществ, распространённых на Земле повсеместно и до сих пор создающих серьёзные экологические проблемы.
Пестициды ДДТ и ГХЦГ. Известно, что за более чем 50 лет использования, к примеру, ДДТ в сельском хозяйстве и здравоохранении в мире было применено свыше 5 млн. т данного пестицида, вследствие чего до сих пор наблюдается поступление его остатков из загрязнённой почвы в растения, воду, животных, птиц, рыб и человека. Результаты наших исследований, проведённых ещё в начале 1990-х годов в дельте р. Кубань, впадающей в Темрюкский залив Азовского моря, показали, что содержание остатков ДДТ и его метаболитов ДДЭ (дихлордифенилдихлорэтилена) и ДДД (дихлордифенилдихлорметилметана) в почвах из-под риса, капусты и садов в 2—22 раза превышало предельно допустимую концентрацию (ПДК 100 мкг/кг), что свидетельствует о наличии импактной зоны поллютантов на суше. Следует отметить, что в своё время предельно допустимые концентрации ГХЦГ, ДДТ и его метаболитов были разработаны на основе так называемого транслокационного (фитоаккумуляционного) лимитирующего показателя вредности, характеризующего процесс их миграции из почвы в культурные растения, используемые в качестве продуктов питания или фуража, и накопление веществ в фито-массе, что свидетельствует о риске загрязнения почвы.
Чрезвычайно высокая стойкость пестицидов ДДТ и ГХЦГ в почве определяется следующими факторами:
♦ необычностью структуры молекул пестицидов для микроорганизмов, очищающих почву от органических соединений путём их трансформации до более простых по строению химических веществ;
♦ отсутствием оптимальных для процесса микробиологической трансформации пестицидов значений температуры, влажности, содержания питательных веществ, аэрации, окислительно-восстановительного потенциала (ЕЙ) и кислотности (рН) почвы;
♦ трудностью перехода пестицидов из иммобилизованного состояния на почвенных частицах
в почвенный раствор, где обычно происходит их микробиологическая трансформация.
Поэтому ДДТ в почве претерпевает лишь частичное превращение с образованием ДДЭ (реакция дегидрохлорирования) и ДДД (реакция дехлорирования); ГХЦГ (смесь восьми изомеров) также подвергается частичной трансформации, когда, например, его у-изомер переходит в а-изо-мер, и уже в таком составе данные вещества долго сохраняются в окружающей среде. По нашим расчётам, выполненным по экспоненциальной зависимости, в зоне сухих степей и полупустынь период практически полного исчезновения (Т99) остатков ДДТ и ГХЦГ из различных почв может составлять от 14 до 142 лет.
Характерным для ДДТ и ГХЦГ является то, что определённое их количество, находящееся в почве, выносится с поверхностным стоком и оросительной влагой в водные объекты. Так, в случае дельты р. Кубань эти поллютанты попадают в Темрюкский залив и лиманы (открытые или закрытые мелководные заливы), гидравлически взаимосвязанные между собой (в пределах отдельных групп) и с Азовским морем. О невероятно длительном, растянутом на многие годы процессе поступления остатков ДДТ и ГХЦГ в поверхностные воды свидетельствует тот факт, что степень их смыва и выщелачивания из почвы сравнительно небольшая и составляет десятые доли процента в год. Попав в водотоки, они мигрируют с водной массой на значительные расстояния в растворённой, коллоидальной и адсорбированной на взвеси формах. Остатки пестицидов, находящиеся в состоянии адгезии на взвешенных частицах, выводятся из толщи воды, оседают и накапливаются на дне водных объектов. Наблюдения за накоплением ДДТ и ГХЦГ в донных отложениях Азовского моря показали, что их содержание повторяет среднегодовой показатель в воде с отставанием на один год [3]. При этом амплитуда колебаний среднегодовых показателей содержания пестицидов в донных отложениях была меньше по сравнению с их концентрацией в воде, что связано с многократным взмучиванием и переосаждением поверхностных слоёв донных отложений.
Одной из характерных особенностей пространственного распределения пестицидов на дне Азовского моря является наличие локальных участков с более высоким (по сравнению со средними значениями) содержанием веществ, что обычно связано с местами впадения рек, несущих поллютанты. Донные отложения оросительной системы, рек, лиманов и самого Азовского моря становятся местом аккумуляции загрязняющих веществ вследствие их высокой адсорбции на частицах грунта и низкой температуры на дне, что способствует торможению процесса микробиологической трансформации.
СТОЙКИЕ ПОЛЛЮТАНТЫ СУШИ И МОРЯ
337
Поступая с поверхностным стоком или оросительной водой в водные экосистемы, ДДТ и ГХЦГ мигрируют в цепи вода — донные отложения — гидробионты (организмы, обитающие в водной среде) и, помимо донных отложений, накапливаются в последнем звене этой цепи. Однако отсутствие на сегодня ПДК хлорорганических соединений для донных отложений не позволяет дать объективную оценку качественного состояния водных объектов. Крайняя необходимость в разработке этих ПДК связана с существованием риска вторичного загрязнения водной массы хлорорганическими соединениями из донных отложений. Попадание поглощённых пестицидов таким образом в воду происходит при следующих обстоятельствах: взмучивании донных отложений под действием ветра или из-за увеличения скорости течения, а также при драгировании, то есть изъятии донных отложений при дноуглубительных работах; при резком повышении рН или температуры воды. Последнее становится возможным при попадании в водные объекты сточных вод из химических комбинатов или тепловых и атомных электростанций.
Важно отметить, что ДДТ и ГХЦГ, аккумулируясь в гонадах (половых железах) рыб, в силу своего токсического действия поражают не только родительские, но и последующие поколения, что может привести к появлению летальных мутаций, уродств, останавливать процессы индивидуального развития и провоцировать смерть икры на ранних этапах. Кроме того, токсическое действие данных пестицидов ведёт к рождению нежизнеспособной молоди, дающей впоследствии малочисленное или плохо размножающееся, биологически неполноценное потомство. Пестициды, накапливающиеся в рыбе и других гидро-бионтах, передаются по пищевой цепи человеку как потребителю продуктов речного
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.