научная статья по теме БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ РТУТИ ПЛАНКТОНОМ БРАТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (ПРИБАЙКАЛЬЕ) Биология

Текст научной статьи на тему «БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ РТУТИ ПЛАНКТОНОМ БРАТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (ПРИБАЙКАЛЬЕ)»

УДК 550.47:546.49+574.583(571.53)

биогеохимические особенности накопления ртути планктоном братского водохранилища (прибайкалье)

м. В. Пастухов

научный сотрудник Института геохимии СО РАН, pasf@igc.irk.ru

В. И. гребенщикова

старший научный сотрудник Института геохимии СО РАН, vgreb@igc.irk.ru

Н. г. шевелева

старший научный сотрудник, Лимнологический институт СО РАН,

sheven@lin.irk.ru

Ртутное загрязнение Братского водохранилища, основная часть которого связана с работой цехов ртутного электролиза на химических комбинатах «Усольехимпром» и «Саянскхимпласт», является одной из серьезных экологических проблем Иркутской области.

Первые результаты о загрязнении ртутью экосистемы Братского водохранилища, полученные в 1992—1993 гг., свидетельствовали о крайне высоком загрязнении гидробионтов водохранилища этим токсикантом. Так, в планктоне превышение фоновых концентраций в среднем составляло 60 раз, в макрофитах — 12 раз, в мышцах рыб — 20—30 раз [1, 2]. Последующее прекращение ртутного электролиза на комбинате «Усольехимпром» в 1998 г. привело к суммарному снижению эмиссии ртути в водохранилище более, чем вдвое и к почти четырехкратному уменьшению притока ртути из техногенных источников [3]. Для оценки изменений содержания ртути в биотических и абиотических компонентах экосистемы Братского водохранилища после прекращения работы цеха ртутного электролиза на комбинате «Усольехимпром», нами проводятся ежегодные комплексные мониторинговые работы.

Одним из наиболее перспективных объектов мониторинга ртутного загрязнения водной среды является планктон. Содержание ртути в представителях фито- и зоопланктона, имеющих непродолжительный жизненный цикл, достоверно отражает степень загрязнения водоема в ближайший временной период. Как «отправная точка» входа ртути в пищевую цепочку водоемов планктон играет одну из важнейших ролей, определяя в значительной

Приводятся результаты многолетних исследований ртутного загрязнения планктона Братского водохранилища в период снижения техногенной эмиссии ртути, после остановки ртутного электролиза на комбинате «Усольехимпром» в 1998 г. Обсуждаются особенности биоаккумуляции ртути планктоном в зависимости от гидрологических условий водоема и биомассы различных групп фито- и зоопланктона.

The paper provides the results of many years investigations of mercury-polluted plankton at the Bratsk water reservoir in time of reduction of man-caused emission of mercury after mercury electrolysis was stopped at the «UsoljeChemProm» Enterprise in 1998. The discussion concerns the bioaccumulation of mercury by plankton depending on hydrological conditions of the water reservoir and biomass of different groups of phyto and zoo plankton.

Ключевые слова: биогеохимия, водохранилище, планктон, загрязнение, ртуть.

степени судьбу остальных компонентов экосистемы [4, 5].

Материалом для представленной работы послужили пробы планктона, собранные по всей акватории Братского водохранилища в августе 2002—2008 гг. Для сравнительной характеристики собирались аналогичные пробы из Иркутского водохранилища (фоновый водоем), не подверженного техногенной эмиссии ртути, байкальские воды которого в среднем составляют 65% в питании Братского водохранилища. Сбор планктона проводился с борта судна вертикальными и горизонтальными тралениями в поверхностном слое воды 0—10 м. Использовалась планктонная сеть Джеди с диаметром входного отверстия 37 см, из мельничного сита № 65. Часть пробы планктона фиксировалась спиртом, для дальнейшего определения видового состава. Обработка проб фито- и зоопланктона проводилась по общепринятым в гидробиологии методикам [6, 7, 8]. При делении зоопланктона на трофические группы мы объединили животных с одинаковым типом питания и характером пищи вне зависимости от принадлежности их к таксономическому виду. К фильтра-торам отнесены виды рода Daphnia (Daphnia galeata, Daphnia cristata) и Bosmina (Bosmina crassicornis, Bosmina longirostris), Diaphanosoma brachyurum, Eudiaptomus graciloides, к хищникам (хватателям) — Cyclops vicinus, Mesocyclops leuckarti, Eudiaptomus graciloides. При определении роли коловраток Asplanchna herricki и Asplanchna priodonta в трофическом статусе было принято, что доля животной пищи в их питании составляет 50% [9]. Доминирующие виды фитопланктона разделялись по отделам: диатомовые (Aulacoseira granulata, Aulacoseira islandica, Asterionella formosa, Fragilaria crotonensis, Synedra acus subsp. radians), динофитовые (Ceratium hi-rundinella) и сине-зеленые водоросли (Aphanizomenon flos-aquae, Anabaena flos-aquae, Anabaena scheremetievi, Anabaena lemmermannii, Microcystis aeruginosa). Одновременно с отбором планктона на каждой станции производились сборы проб воды и донных осадков. Ртуть в пробах определялась атомно-абсорбционным методом

холодного пара на ртутном анализаторе РА-915+.

Проведенные многолетние исследования, показали значительные межгодовые колебания концентраций ртути в планктоне Братского водохранилища (табл.). Такие колебания могут зависеть от многих факторов окружающей среды и, в первую очередь, от гидрологических и гидрохимических показателей водоема, а также от состава самого планктона — преобладания в нем тех или иных трофических группировок. С целью определения причин таких довольно резких изменений концентраций ртути в планктоне был проведен межгодовой сравнительный анализ данных между содержаниями ртути в планктоне и воде верхней, наиболее загрязненной части водохранилища. Как и ожидалось, нами была обнаружена ярко выраженная положительная корреляционная зависимость (рис. А, г= 0,96, ^<0.001). Однако встал новый вопрос — с чем связаны такие колебания ртутного загрязнения воды, при близких межгодовых показателях техногенной эмиссии ртути в Братское водохранилище? Как видно из таблицы, высоким содержанием ртути в воде и планктоне сильно выделяется маловодный 2003 г. Чтобы проверить зависимость содержания ртути в планктоне от водности года был проведен сравнительный анализ концентраций ртути в планктоне с уровнем воды Братского водохранилища за период 2002—2008 гг. (данные по уровню воды были любезно предоставлены Иркутским УГМС). Было установлено, что содержание ртути в планктоне обратно пропорционально уровню воды в Братском водохранилище (рис. Б, г= -0,99, ^<0.01). С одной стороны, проявление такой зависимости связано с тем, что в маловодные годы происходит меньшее разбавление производственных выпусков предприятий химической промышленности и поверхностного стока с загрязненных ртутью территорий. С другой, в эти периоды заметно снижается количество поступающей незагрязненной минеральной взвеси, вносимой в Братское водохранилище с боковыми притоками р. Ангары — р. Ир-кутом, Китоем, Белой и Окой. Обилие взвеси в полноводные годы, оседающей в верхней и окинской частях водоема, играет важную роль в «захоронении»

Рис. 1. Зависимость средних концентраций ртути в планктоне верхней части Братского водохранилища от ее концентраций в воде (А) и уровня воды (Б). 1 — концентрации ртути в планктоне; 2 — концентрация ртути в воде (А),

уровень воды (Б)

загрязненных ртутью слоев донных отложений, тем самым, препятствуя ее поступлению в водную среду. В годы же с низким уровнем воды, при перемыве донных осадков на небольших глубинах, происходит высвобождение слоев с повышенным содержанием ртути, ее десорбция и, как следствие, вторичное загрязнение водных масс и планктона. Исходя из полученной зависимости, в маловодные годы, с большой степенью вероятности, можно прогнозировать значительное повышение концентраций этого поллютанта в планктоне и других звеньях пищевой цепи водоема.

В 2006 г. были проведены более детальные исследования ртутного загрязнения планктона по всей акватории Братского водохранилища. Результаты анализа обнаружили значительные отличия в уровне накопления ртути планктоном в различных частях водоема. Положительный «отклик» на спад ртутной эмиссии в водохранилище особенно заметен в его нижней и центральной частях, находящихся на значительном расстоянии от источников загрязнения. Однако этого пока нельзя сказать про верхнеангарский и верхнеокинский участки водохранилища, где в донных отложениях аккумулировано большое количество ртути, а уровень загрязнения планктона остается по-прежнему высоким. Так, в верхней, наиболее загрязненной, части водоема содержание

ртути в планктоне на разных станциях превышало фоновый уровень от 7 до 24 раз, в окинской части — в 7—21 раз, центральной и нижней частях — в 4—9 раз. В верхней и в окинской частях Братского водохранилища отчетливо выделяются станции с наиболее высоким содержанием ртути в планктоне. Эти станции соответствуют зонам выклинивания водоупора — основным седиментационным барьерам водохранилища. Большая часть ртути, сорбированной на тонкой взвеси, выводится из водной толщи в осадок именно в барьерных участках, образуя зоны максимального загрязнения. Этим участкам соответствует и максимум летучих форм ртути в воде [10]. Здесь же установлено и максимальное загрязнение рыбы, что, безусловно, указывает на усиление процессов метилирования на этих участках [11]. Вторые, менее значимые, но выраженные пики содержания ртути в планктоне верхней и окинской частей водохранилища наблюдаются на станциях, расположенных в пограничных участках седиментационных зон. В этих районах, характеризующихся возрастанием глубин и замедлением течения, также обнаружены повышенные концентрации ртути в донных осадках. Следует отметить, что подобные пиковые повышения концентраций ртути в планктоне отмечались на одних и тех же станциях и в другие годы исследований.

Таблица 1

Содержание ртути (мкг/г сухого веса) в общем (фито-, зоо-) планктоне Братского и Иркутского водохранилищ (1992—2008 гг.)

Время отбора проб п Концентрация ^

Мт. Мах. М

Иркутское водохранилище

1993* 14 - - 0,005

2006, июль 15 0,003 0,009 0,007

Верхняя часть Братского водохранилища

1992—1993 3 0,20 0,650 0,510

2002, август 6 0,80 0,360 0,284

2003, август 11 0,160 1,280 0,720

2004, август 8 0,012 0,188 0,041

2005, август 10 0,074 0,2

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.

Показать целиком