ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2008, том 35, № 2, с. 239-244
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ^^^^^^^^^^ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 546.56:550.42
МЕДЬ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ ЗАБАЙКАЛЬЯ
© 2008 г. В. К. Кашин, Г. М. Иванов
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 Поступила в редакцию 08.11.2006 г.
Определено содержание Cu в поверхностных (речных, озерных) и подземных водах Забайкалья. Установлены географические особенности распределения Cu в природных водах, которые обусловлены различиями ее содержания в дренируемых породах, почвах и геохимическими окислительно-восстановительными условиями миграции. Выявлены территории с низкими, средними и относительно повышенными концентрациями Cu в природных водах. Отмечено в целом пониженное содержание Cu в природных водах региона в сравнении с кларковыми величинами.
При нормальных концентрациях Си является биологически важным микроэлементом, а при избыточных - опасным токсикантом для живых организмов. Си - один из важнейших незаменимых элементов для жизнедеятельности человека, животных и растений. Она входит в состав ряда ферментов-ок-сидаз (цитохромоксидазы, церулоплазмина, су-пероксиддисмутазы, тирозиназы, уратоксидазы и
др.) [1,19].
Недостаточное поступление Си в растения приводит к усыханию кончиков листьев у злаковых, нарушению образования генеративных органов у плодовых культур (суховершинность) [13]. Дефицит Си в кормах вызывает различные патологические состояния у животных, сопровождающиеся нарушением гемопоэза (анемия), дистрофическими изменениями в центральной нервной системе, изменением цвета и качества волосяного покрова [10]. Для взрослого человека поступление Си с пищей должно составлять 3-5 мг/сут, причем потребление <2 мг/сут может привести к развитию Си-дефицитных состояний, в частности анемии [1].
При повышенных концентрациях Си является высоко токсичным элементом для живых организмов. В этом случае она может вызывать признаки отравления, сопровождающиеся снижением активности и биосинтеза некоторых ферментов [5]. По негативному действию на организмы (наземные и водные) Си занимает одно из первых мест в ряду наиболее токсичных тяжелых металлов, располагаясь после ^ и Cd [20].
Таким образом, проблема Си имеет два важных аспекта: биологический, связанный с ее дефицитом, и экотоксикологический, связанный с ее избытком. В связи с этим необходим контроль за содержанием Си в объектах окружающей среды, в том числе в природных водах, являющихся одним из источников элементов для живых организмов и информа-
тивным индикатором наиболее доступных их форм в биосфере.
Большой интерес представляет изучение микроэлементного состава природных вод территорий, прилегающих к оз. Байкал - уникальному естественному хранилищу 20% мировых запасов пресных вод. Обстоятельные данные по содержанию и балансу микроэлементов в воде и биоте оз. Байкал представлены в [3]. Однако данных по содержанию Cu в поверхностных и подземных водах Забайкалья, являющегося основной водосборной площадью озера, крайне мало [12].
Задача исследований - определение особенностей содержания Cu в поверхностных и подземных водах бассейна р. Селенги (основной приток оз. Байкал), за счет которого формируется 50% водного стока озера (рисунок). Этот бассейн является наиболее населенной и экономически развитой территорией Республики Бурятия (Западное Забайкалье).
Отбор проб воды проводился по общепринятой методике [14, 17] в полиэтиленовые сосуды в меженный период (август-сентябрь) 1997-1998 гг. Концентрация Cu определялась при помощи атом-но-абсорбционного спектрометра Perkin Elmer c электротермической атомизацией после предварительного концентрирования путем выпаривания в кварцевых чашах. Предел обнаружения 0.5 мкг Cu/л. Воспроизводимость результатов 0.15-0.20 при допустимой по ГОСТ [4] до 0.5 для определения металлов в природных водах.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Содержание Cu в речных водах изученной части Забайкалья изменялось от 0.7 до 9.0 при среднем значении 2.3 мкг Cu/л (табл. 1), что в три раза ниже среднего мирового значения для речных вод (клар-
Район исследований 1 и места отбора проб природных вод 2 в сухостепных, степных, лесостепных и таежных ландшафтах юго-западного Забайкалья 3-6 соответственно.
ка), равного 7.0 мкг Си/л [18]. Различие между максимальным и минимальным содержанием достигало 13 раз. Оптимальные уровни содержания Си в питьевых водах для человека и животных (норма) не установлены. Предельно допустимая концентрация (ПДК) Си в пресных водах, в том числе и питьевых, составляет 1000 мкг Си/л [11]. ПДК химических веществ понимаются как их концентрации в природных средах, не оказывающие отрицательного действия на живые организмы.
Повышенные концентрации Си 5.1-9.0 мкг Си/л (в среднем равные кларку 6.8 мкг Си/л) отмечены в реках степной зоны Бичурского р-на, а самые низкие - в горных реках Селенгинского р-на в сухостеп-ном ландшафте и реках северной части лесостепных ландшафтов Заиграевского, Хоринского и Кижин-гинского р-нов (0.7-2.1, среднее 1.3 мкг/л). Средние концентрации Си выявлены в реках Мухоршибир-ского и Джидинского р-нов степной зоны, а также Кабанского и Прибайкальского р-нов, расположенных в таежной зоне и непосредственно прилегающих к оз. Байкал (1.8-3.4, среднее 2.3 мкг/л). По условному группированию полученных результатов из 33 пунктов определения Си в 9% отмечалось повышенное, в 51 - среднее и в 40% - низкое количество элемента в речных водах.
Повышенное содержание Си в природных водах степного ландшафта Бичурского р-на коррелирует с ее повышенным количеством 25-31 в почвообразующих породах и почвах, а пониженное - в лесостепных ландшафтах северных районов с ее низким содержанием 12-15 мг/кг (табл. 2). Однако такая зависимость проявляется не всегда четко. Так, например, к водам с низким содержа-
нием Си относятся природные воды сухостепного (реки Бургултайка, Желтура, Чикой, подземные воды сел Новопавловки и Калинишны) и лесостепного ландшафтов (реки Кижинга, Кудун, скважины сел Кижинги, Зырянска и др.), хотя различия валового содержания Си в почвообразующих породах и почвах значительны. Это, вероятнее всего, обусловлено разной подвижностью элемента в породах и почвах. По имеющимся данным, суммарная растворимость катионных и анионных форм Си понижается при рН 7-8 и увеличивается при рН < 7 [8]. В почвах лесостепных ландшафтов изучаемого региона рН составляет 5.9-6.5, а в карбонатных почвах сухостепных ландшафтов 7.6-8.5.
Эколого-геохимической нормой условий обитания живых организмов в биосфере считается клар-ковая концентрация [15]. Этот уровень приближенно определяет наиболее распространенную обстановку жизни. Сравнение содержания Си в речных водах региона с ее кларком показывает, что оно значительно ниже этой величины (в среднем в три раза), за исключением одного определения (р. Ши-бертуйка), в котором выявлено превышение количества Си над ее кларком в 1.3 раза.
Концентрация Си в воде пяти пресных озер варьировала в пределах 1.3-4.1 (среднее 2.8 мкг Си/л), что свидетельствует о довольно равномерном ее распределении в водах озер. Максимальное количество Си отличалось от минимального в 3.1 раза, что значительно меньше, чем в речных и подземных водах.
Следует отметить низкое содержание Си в ультрапресной воде оз. Байкал, где базовый уровень по данным [3] составляет 1.1 мкг Си/л. Это, очевидно,
Таблица 1. Содержание Си в природных водах Забайкалья
Водоисточник, Содержание Си, мкг/л Водоисточник, Содержание Си, мкг/л
место отбора проб диапазон среднее место отбора проб диапазон среднее
Реки Повышенное Чикой, с. Поворот 0.5-1.0 0.7
Шибертуйка, с. Шибертуй 8.3-10.1 9.0 Ардацан, с. Ардацан 0.5-0.9 0.6
Хилок, с. Малый Куналей 5.1-6.9 6.2 Озера Среднее
Бичура, с. Бичура 4.4-5.8 5.1 Щучье, с. Ягодное 3.7-5.5 4.1
Среднее Гусиное, г. Гусиноозерск 1.8-2.9 2.4
Итанца, с. Турунтаево 2.9-3.8 3.4 Камышовое, с. Ягодное 1.7-2.6 2.2
Боргой, с. Боргой 3.0-3.9 3.3 Ранжуровское, с. Ранжурово 1.8-2.7 2.1
Вилюйка, п. Селенгинск 2.4-3.6 2.9 Байкал, с. Истомино 1.3-2.2 1.7
Иркилик, с. Зырянск 2.5-3.4 2.8 Подземные воды Повышенное
Тугнуй, с. Тугнуй 2.0-2.8 2.3 Колодец, с. Бичура 8.6-9.9 9.2
Хонхолойка, с. Бом 1.9-2.6 2.2 Колодец, с. Тарбагатай 5.4-6.8 6.1
Селенга, с. Татаурово 1.8-2.5 2.2 Среднее
Ручей, с. Исток 1.7-2.6 2.2 Родник, Джидинский тракт 2.7-3.7 3.1
Ангыр, с. Зырянск 1.6-2.4 2.1 Скважина, с. Нижний Торей 2.4-3.6 3.0
Шантарка, с. Степной Дворец 1.8-2.3 2.1 Скважина, с. Ягодное 2.1-3.2 2.7
Уда, с. Онохой 1.6-2.5 2.1 Родник, с. Ягодное 2.2-2.9 2.6
Джида, с. Желтура 1.9-2.4 2.1 Скважина, с. Кабанск 1.7-2.6 2.2
Низкое Низкое
Бургултайка, с. Нижний Бур-гултай 1.8-2.3 2.0 Скважина, с. Турунтаево 1.4-2.6 2.0
Желтура, с. Желтура 1.6-2.2 1.9 Колодец, с. Истомино 1.4-2.4 1.9
Кижинга, с. Кижинга 1.7-2.2 1.9 Скважина, с. Зырянск 1.5-2.4 1.8
Кабанья, с. Кабанск 1.5-2.0 1.8 Скважина, с. Мухоршибирь 1.3-2.1 1.6
Загустай, с. Ягодное 1.5-2.1 1.7 Скважина, с. Кульский Станок 0.9-1.6 1.2
Селенга, с. Усть-Кяхта 1.2-1.7 1.4 Скважина, с. Кижинга 0.8-1.7 1.1
Оронгой, с. Оронгой 1.1-1.6 1.3 Родник, хребет Заганский 0.7-1.6 1.1
Кудун, с. Кульск 1.1-1.5 1.3 Скважина, с. Ацагат 0.7-1.3 0.9
Курба, с. Новая Курба 1.0-1.5 1.2 Скважина, г. Кяхта 0.6-1.2 0.8
Она, с. Хоринск 0.9-1.3 1.1 Скважина, г. Гусноозерск 0.5-1.1 0.7
Убукун, Нижний Убукун 0.8-1.2 1.1 Колодец, с. Новопавловка 0.6-1.0 0.7
Илька, с. Новоильинск 0.7-1.2 0.9 Колодец, с. Калинишна 0.5-0.9 0.6
обусловлено ее слабой минерализацией (в среднем 97 мг/л) и высокими скоростями окислительных процессов, способствующих очистке воды от различных примесей (в том числе и от тяжелых металлов) и отложением их в донных осадках. Минерализация воды в малых озерах в 1.5-2.0 раза выше, чем
в оз. Байкал, что способствует некоторому увеличению в них концентраций Си.
Содержание Си в подземных питьевых водах (скважины и колодцы) составило 0.6-9.2 (среднее 2.2 мкг Си/л). Максимальное количество элемента отличалось от минимального в 15 раз. Повышенное
Таблица 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.