УДК 550.424
ТОКСИЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ В ЭЛЕМЕНТАХ БИОГЕОЦЕНОЗОВ РЕКИ АМУР
С. М. Радомский, В. И. Радомская, В. М. Катола
Институт геологии и природопользования ДВО РАН
Рассмотрено распределение токсичных металлов в пределах бассейна р. Амур. Выявлены закономерности перераспределения токсичных металлов в воде, взвеси и донных отложениях. Приводятся данные о содержании токсичных металлов в ихтиофауне Верхнего, Среднего и Нижнего Амура.
The distribution of toxic metals within the Amur river basin is considered. The laws of redistribution of toxic metals in water, filtered suspensions, bottom sediments are revealed. The data on the contents of toxic metals in ichtyofauna of the Upper, Middle and Lower Amur are given.
Для выявления связей в биогеохимических системах Приамурья было проведено комплексное изучение всех компонентов биогеоценозов р. Амур: раствор — донные осадки, взвешенное вещество — биота.
Объекты и методы исследования. Район исследований включал реку Амур в верхнем, среднем и нижнем течении. Производился отбор проб воды, донных отложений, осуществлялся отлов рыб в осенне-летний период в экспедициях АмурКНИИ по Амуру с 1997 по 2004 гг. Отбор проб воды осуществлялся по фарватеру стандартным пробоотборником и у береговой линии около водомерных постов в условиях стационарных наблюдений. Вода отделялась от взвеси фильтрованием через фильтр «синяя лента» с размерами пор 2 мкм.
Образцы донных отложений из поверхностного слоя были отобраны с глубины менее 1 м. Образцы донных отложений высушивали до воздушно сухого состояния и просеивали через сито с диаметром отверстий 0,1 мм, фракцию <0,1 мм растирали в ступке.
Исследованию подвергались рыбы. У крупной рыбы размерами большими 0,15 м, перед измельчением удаляли голову и внутренности. Мелкую рыбу анализировали без разделки. Расчёт концентраций тяжелых металлов произведён на сырой вес. Образцы рыбы измельчали и высушивали при температуре 105°С в течение нескольких часов в фарфоровых чашках. В фарфоровую чашку брали навеску сухой пробы с точностью до 0,01 г и обугливали на электроплитке. Затем помещали чашки в холодную муфельную печь и повышали температуру на 50°С через каждые 30 минут, доводя температуру печи до 500°С, выдерживали при этой температуре до тех пор, пока зола не становилась белой или слегка окрашенной в серо-жёлтые тона без обугленных частиц [1].
Показатели качества поверхностных вод, массовые доли токсичных металлов в донных отложениях определяли по стандартным методикам [2, 3, 4]. Правильность определений проверяли с помощью государственных стандартных образцов состава
Примечание: п — количество проанализированных проб, в числителе — разброс значений от минимального до максимального, в знаменателе — среднее значение * — приведены ПДКвр для морских водоемов
Таблица 2
Токсичные металлы в донных отложениях и взвешенном веществе реки Амур
в г/т (мг/кг)
Таблица 1
Концентрации токсичных металлов в поверхностных водах реки Амур мг/дм3
Элемент Верхний Амур (п = 124) Средний Амур (п = 43) Нижний Амур (п = 18) Океан [10] пдк/ [4] пдк [3]
Ртуть 0,0001-0,0004 0,0003 0,0001-0,0005 0,0002 0,0001-0,0003 0,0001 0,00003 0,0001 0,0005
Мышъяк 0,008-0,014 0,011 0,011-0,024 0,016 0,013-0,019 0,015 0,003 0,01 0,05
Свинец 0,001-0,003 0,002 0,002-0,005 0,003 0,001-0,003 0,002 0,03 0,01 0,03
Кадмий 0,0002-0,0008 0,0005 0,0004-0,0010 0,0007 0,0006-0,0012 0,0008 0,00011 0,01 0,001
Медь 0,002-0,007 0,004 0,005-0,060 0,010 0,009-0,050 0,013 0,003 0,005 1,0
Цинк 0,01-0,05 0,03 0,020-0,100 0,045 0,010-0,020 0,012 0,01 0,05 5,0
Элемент Верхний Амур (п = 124) Средний Амур (п = 43) Нижний Амур (п = 18) ПДК в почве [5]
Ртуть 0,01-0,14 0,07 0,10-0,65 0,48 0,1-0,7 0,3 5,0
Мышъяк 2-8 5 5-40 15 7-20 И 10,0
Свинец 100-200 120 40-120 50 20-100 40 32
Кадмий 1-4 2 3-8 5 0,5-2 1 2,0
Медь 4-40 20 20-60 40 20-50 30 3,0
Цинк 10-1200 90 40-980 70 50-840 80 37,0
Примечание: п — количество проанализированных проб, в числителе — разброс значений от минимального до максимального, в знаменателе — среднее значение
(ГСО) с известными концентрациями микроэлементов. Для характеристики места обитания ихтиофауны, данные по содержанию токсичных элементов во фракции донных отложений <1 мм и взвешенных отложениях объединены.
Результаты и их обсуждение
Большинство водных объектов Верхнего Амура по классу качества воды относится к 3 классу (умеренно загрязнённые). Основной загрязнитель — взвешенные вещества. Воды Нижнего Амура уже относятся к 6 классу (очень грязные) [5, 6, 7].
Распределение токсичных металлов в поверхностных водах и донных осадках Амура представлено в таблицах 1 и 2.
Из приведенных таблиц видно, что распространение мышьяка, свинца, меди, цинка носит ярко выраженный техногенный характер.
По данным В. А. Чудаевой [8] для проб воды Амура, исследованных в 1982— 1989 г., отмечаются нестабильные значения концентраций тяжёлых металлов, связанных со взвешенными веществами и обусловленных промышленной активностью. Наибольшие колебания
концентраций отмечены у г. Хабаровска с тенденцией дальнейшего понижения и большей стабильности на Нижнем Амуре. Так, значения концентраций металлов варьировали для Си в пределах от 0,005 до 1100 мг/дм3, для Zn от 0,02 до 2666 мг/дм3, для РЬ от 0,001 до 350 мг/ дм3 п для Cd от 0,0005 до 190 мг/дм3. Средний уровень концентраций меди и цинка, полученных в работе этого автора, чуть ниже уровня, представленного в таблицах 1, 2. Кроме максимальных значений содержания токсичных металлов возле больших промышленных городов, доказательством преимущественного техногенного заражения является их присутствие во взвесях реки, в концентрациях, превышающих соответствующее нахождение в донных отложениях от десятков до тысяч раз.
Донные отложения имеют существенное значение при формировании качества воды. Им принадлежит особая роль в непрерывно протекающих процессах массообмена в двухфазной системе «водная среда — донные отложения», в накоплении и деструкции веществ. Поскольку именно растворимость первичных минералов горных пород и вторичных осадков, в конечном итоге определяет концентрацию токсичных металлов в речной воде. Осадко-накопление можно рассматривать как результат самоочищения водной массы от избытка веществ. Высокой способностью к самоочищению обладает Верхний Амур. Но при переходе в Средний Амур у г. Благовещенска при впадении в него крупного левого притока реки Зея, качество поверхностных вод резко ухудшается, и явления загрязнения начинают нарастать, достигая максимальных значений после впадения в Амур крупного правого притока реки Сунгари. На Нижнем Амуре после г. Хабаровска отмеченные загрязнения разбавляются, выпадают в осадок и депонируются в больших количествах взвесями, илами и донными отложениями, снижая тем самым концентрации растворимых форм токсичных металлов (см. табл. 1).
Таким образом, рыбное сообщество в реке Амур существует в условиях загрязнения, превышающего допустимое для ПДКвр по ртути, мышьяку, а для Среднего и Нижнего Амура — дополнительно по меди и цинку.
Рыбы являются экологическим индикатором, чутким к загрязнению водной экосистемы. Особенности жизненного цикла рыб позволяют накапливать информацию об антропогенных влияниях на водную среду за продолжительное время, а также показывают ответную реакцию видов рыб на изменение экологических параметров водной среды.
Были проанализированы рыбы, отловленные в Амуре: постоянно обитающие виды (горчак обыкновенный, косатка-скрипун, пескарь, конь-губарь, сом, краснопер, амурский чебак, сиг, верхогляд, ленок, лещ, рыбная мелочь) и полупроходные виды, обитающие в море, но заходящие на нерест либо зимовку (корюшка, кефаль, красноперка).
По характеру питания проанализированных рыб можно условно поделить на 3 группы: а — животоядные, питающиеся беспозвоночными и являющиеся бентофагами (лещ, пескарь, сазан, конь-губарь, косатка, чебак, корюшка, красноперка); б — хищные, питающиеся рыбой (краснопер, сом, верхогляд, сиг, ленок); в — растительноядные (горчак, пиленгас).
Данные по содержанию токсичных металлов в мышечной ткани и внутренних органах рыб приведены в таблицах 3, 4. Рыба, выловленная в осенне-летний период, соответствовала санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к рыбной продукции по содержанию тяжелых металлов [1]. Из таблицы 3 следует, что концентрации токсичных металлов в рыбе Верхнего Амура (РЬ, Сс1, Си, Ъп) выше, а Ав ниже, чем их содержание в рыбе, обитающей в низовьях Амура. Нужно отметить, что значительное содержание токсичных металлов было обнаружено во внутренних органах и жабрах, так как это основные каналы поступления металлов в организм рыб для всего сообщества ихтиофауны бассейна Амура.
Высокие концентрации рассматриваемых элементов были выявлены в мелкой рыбе, выловленной в Верхнем и Среднем Амуре, и в рыбной мелочи низовья. Так как бентофаги не совершают длительных миграций, то это обстоятельство позволяет получить материал с привязкой к уровням загрязнения в пределах ареала обитания популяции. В связи с этим бентофагов и рыбную
Таблица 4
Массовые доли токсичных металлов мг/кг в проходных рыбах
Таблица 3
Массовые доли токсичных металлов мг/кг в рыбах, постоянно обитающих в реке Амур
Река Амур Образец Массовая доля элемента, мг/кг
Hg As Pb Cd Cu Zn
Верхний Амур Горчак обыкновенный (Rhodeus sericeus) <0,004 0,07 0,29 0,062 0,37 14,3
Косатка (Pseudobagrus fulvidraco) <0,004 0,07 0,43 0,088 0,53 14,1
Краснопер (Pseudaspius leptocephalus) <0,004 0,08 0,34 0,080 0,64 25,4
Пескарь (Gnathopogon chankaensis) <0,004 0,09 0,36 0,096 0,57 20,5
Внутренности рыб и головы <0,004 0,10 0,29 0,088 3,05 24,1
Средний Амур Горчак обыкновенный (Rhodeus sericeus) <0,004 0,11 0,42 0,072 0,46 16,1
Сазан (Cyprinus carpió) <0,004 0,10 0,44 0,079 0,66 21,5
Конь-губарь (Hemibarbus labeo) <0,004 0,11 0,33 0,054 0,41 12,8
Амурский сом (Parasilurus asotus) <0,004 0,10 0,22 0,062 0,32 8,06
Амурский чебак (Leuciscus waleckii) <0,004 0,11 0,41 0,086 0,44 12,3
Нижний Амур Верхогляд (Chanodichthys erythropterus) 0,013 0,23 <0,20 0,020 0,75 8,55
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.