ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 3, с. 312-318
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 550.47+504.054
ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КОМПОНЕНТАХ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПАМЯТНИКОВ ПРИРОДЫ -ОЗЕР БЛАГОДАТИ, ВАСЬКОВСКОЕ (ПРИМОРСКИЙ КРАЙ) И АЗАБАЧЬЕ (КАМЧАТСКИЙ КРАЙ) © 2014 г. Е. Н. Чернова*, **, Л. А. Лобас*, М. Ю. Ковалев***, Е. В. Лысенко**
*Дальневосточный федеральный университет 690950 Владивосток, ул. Суханова, 8 E-mail: elena@tig.dvo.ru **Тихоокеанский институт географии ДВО РАН 690041 Владивосток, ул. Радио, 7 *** Институт биологии моря им. академика Жирмунского ДВО РАН 690041 Владивосток, ул. Пальчевского, 17 Поступила в редакцию 24.12.2012 г.
Изучено содержание тяжелых металлов в гидробионтах (моллюсках и высших водных растениях) и донных отложениях озер Благодати, Васьковское (Приморский край) и Азабачье (Камчатский край). Показано, что геохимическим особенностям горных пород водосборов, выраженным в повышенных валовых и легкоподвижных концентрациях микроэлементов в донных осадках (Си и N1 — оз. Азабачье, /п и РЬ — оз. Васьковское), соответствуют повышенные концентрации этих элементов в гидробионтах. Оз. Благодати с наименьшими концентрациями металлов в грунтах можно принять за фоновое для Приморского края.
Ключевые слова: тяжелые металлы, донные отложения, ишошёае, Кипа8Ыпа coptzevi /а^аукт е! Бо§а1щ Бегт§1апа катсЬайса Бо§а1оу е! $1агоЬо§а1щ погруженные укорененные высшие растения, МупорЬуПиш 8рюаШш Ь., СегаШрЬуПиш ёешегеиш Ь., Ро1ашо§е1оп регЮИаШз Ь., Р сошрге88ш Ь., Р. рес-йпаШз Ь., Р. §гаштеш Ь., оз. Азабачье, оз. Благодати, оз. Васьковское, Восточный Сихотэ-Алинь, Камчатка.
DOI: 10.7868/S0321059614030031
Тяжелые металлы — одна из важнейших групп загрязняющих химических элементов, распространение и концентрации которых в окружающей среде постоянно растут. В результате изменяется естественный геохимический фон, что приводит к ухудшению качества среды и к деградации экосистем. Для мониторинга химической трансформации окружающей среды под влиянием антропогенных факторов необходимо установить региональные природные фоновые концентрации веществ в ее основных компонентах.
Озера представляют собой природные "очистные сооружения", в которых осаждается и аккумулируется большая часть взвешенного вещества водных объектов, содержащего, кроме прочего, и тяжелые металлы. На Дальнем Востоке озерные экосистемы, за исключением оз. Ханка, малы по площади и по содержанию водных запасов. Поэтому, очевидно, в геохимическом и геоэкологи-
ческом аспекте озерные экосистемы этого региона мало изучены — известны лишь единичные работы по изучению микроэлементного состава водных животных, главным образом рыб [2, 8, 12, 15]. Между тем многие из водоемов являются нагульными для ценных пород рыб, а некоторые из них используются как источники питьевых вод.
Цель данной работы — исследование содержания микроэлементов группы тяжелых металлов в компонентах (донных отложениях (ДО) и гидробионтах) охраняемых озерных экосистем Дальнего Востока, подверженных влиянию аэральных источников металлов разного происхождения, — оз. Благодати (прямое воздействие отсутствует, загрязнение фоновое), оз. Васьковского (регионально-фоновое аэротехногенное загрязнение металлами) и оз. Азабачьего (воздействие вулканического материала).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Оз. Благодати — лагунного происхождения, расположено на восточном макросклоне хребта Сихотэ-Алинь в пределах Сихотэ-Алиньского государственного природного биосферного заповедника в Тернейском районе Приморского края. Между морем и юго-восточной частью озера находится длинная галечниковая коса. В самом узком месте при высокой воде она размывается, и морская вода попадает в озеро, в результате чего воды озера солоноватые. Площадь озера колеблется от 120 до 200 га. Средняя длина береговой линии — 6 км, максимальная глубина — 5 м. В окрестностях озера нет крупных источников антропогенного загрязнения. Поэтому данный район считается регионально-фоновым для Приморского края [1].
Васьковское оз. (площадь ~ 80 га) расположено на восточном макросклоне Сихотэ-Алиньско-го хребта в Дальнегорском районе Приморского края. Воды озера впадают в устьевую часть р. Рудной через стоковую протоку. Это озеро — памятник природы и используется как источник питьевой воды для пос. Рудная Пристань. Котловина озера — тектонического происхождения, представляет собой опустившийся участок земной коры, приуроченный к крупному тектоническому разлому береговой линии Японского моря. От свинцовоплавильного завода (пос. Рудная Пристань), в XX в. загрязнявшего поселок выбросами свинца в атмосферу и прекратившего работу в 2009 г., озеро отгорожено небольшим хребтом. Преобладающие направления ветра не способствовали попаданию загрязненного воздуха на юго-западные склоны хребта, у подножия которых расположено озеро, поэтому они считались условно фоновыми для горнопромышленного Дальнегорского района [8]. В 1990-х гг. воды озера содержали основные загрязняющие район элементы — Zn и РЬ в концентрациях, существенно ниже ПДК для вод хозяйственно-питьевого назначения.
Азабачье оз. расположено на северо-востоке п-ова Камчатка, соединяется протокой Азабачьей с нижним течением р. Камчатки. Это озеро морского реликтового происхождения, памятник природы Камчатского края. Его площадь — 45.5 км2. Озеро является нерестовым и нагульным для лососевых рыб Камчатки. Находится под влиянием периодических пеплопадов вулканов Шивелуч и Ключевская сопка [16].
Отбор проб проводился в июле—сентябре 2006—2009 гг. В оз. Благодати в июле 2008 г. в восточной мелководной части на песчано-гравий-
ных грунтах на расстоянии 2—3 м от берега с глубины 0.5—1.0 м были отобраны грунты и укорененные погруженные макрофиты: рдест гребенчатый Potamogeton pectinatus L. и уруть колосистая Myriophyllum spicatum L. В оз. Васьковском в июле 2007 г. на заиленном песке у северо-западного и юго-западного берегов были отобраны грунты на глубине 1 м. Двустворчатые моллюски сем. Union-idae, подсемейство Anodontinae — Kunashiria cop-tzevi Zatravkin et Bogatov отобраны у северо-западного берега (на расстоянии 3—5 м) на глубине 1.0—1.5 м. Погруженные макрофиты — рдесты злаковый P. gramineus и взморниколистный P. compres-sus отобраны у юго-западного берега (на расстоянии от берега 3—8 м) на глубине 0.5—1.0 м. В оз. Азабачьем в сентябре 2006—2009 гг. на песчанистом алеврите на глубине 1—2 м (расстояние от берега 3—6 м) были отобраны грунты, моллюски сем. Unionidae, подсемейства Anodontinae Bering-iana kamchatica Bogatov et Starobogatov, макрофиты рдест пронзеннолистный P. perfoliatus L. и взморниколистный P. compressus L., а также роголистник Ceratophyllum demersum L.
Песчаную (1.0—0.1 мм) и алевропелитовую (<0.1 мм) фракции ДО разлагали смесью кислот HF+HClO для определения валового содержания металлов. Для получения легкоподвижной формы микроэлементов исследуемые фракции грунтов обрабатывали ацетатным буфером (рН 4.7). Высушенные ткани моллюсков и растений озоля-ли азотной кислотой. Содержание металлов Zn, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb и Cd определяли атомно-аб-сорбционным методом на приборе Shimadzu 6800 в лаборатории геохимии Тихоокеанского института географии (ТИГ) ДВО РАН. Контроль точности определения концентраций металлов проводился по анализу стандартных образцов ДО (NIES 8704), саргассовых_водорослей (NIES Sargasso 09) и устриц (NBS 1566a). Контроль загрязнения реактивов проводился с помощью холостых проб, включаемых в партию подготавливаемых к анализу образцов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Песчаная фракция ДО представляет собой смесь обломков горных пород и зерен отдельных минералов, образующихся при выветривании пород водосборного бассейна. По сравнению с алев-ропелитовой фракцией (<0.1 мм), пески имеют более низкую удельную площадь поверхности и, соответственно, обладают более низкой способностью адсорбировать органические и неорганические молекулы и ионы. Поэтому под валовым
Таблица 1. Валовое содержание металлов (среднее значение ± стандартное отклонение), мкг/(г сух. массы), в озерных ДО из некоторых районов Дальнего Востока (1 — песок, 1—0.1 мм; 2 — алевропелит, >0.1 мм; фон — концентрации в незагрязненных осадках нижнего течения р. Амур [21]; н.о. — ниже предела обнаружения (0.003 мкг/г); прочерк — нет данных; п — количество проб)
Металлы оз. Азабачье, n = 3 оз. Васьковское, n = 6 оз. Благодати, n = 3 Фон TEL (PEL)
1 2 1 2 1 2
Fe, % 4.11 ± 0.17 4.14 ± 0.09 1.97 ± 0.35 2.33 ± 0.73 0.67 ± 0.11 2.19 ± 0.17 2-3 -
Mn 895 ± 79 824 ± 83.5 314±200 1188 ± 840 258 ± 14 779 ± 244 200-300 -
Cu 32.7 ± 8.1 39 ± 5.06 6.9 ± 3.3 19.8 ± 5.2 6.2 ± 5.3 9.4 ± 4.8 8-10 18.7 (108)
Zn 55.9 ± 0.7 47.1 ± 2.4 93.0 ± 38.0 167 ± 33 13.0 ± 2.7 35.6 ± 2.13 50-75 124 (271)
Pb 4.79 ± 0.92 6.05 ± 0.38 150.1 ± 112.9 234.2 ± 74 0.96 ± 0.4 20.6 ± 0.6 - 30.2 (112)
Cd н.о. н.о. 0.38 ± 0.5 1.05 ± 0.8 0.09 ± 0.01 н.о. 0.1-0.3 0.7 (4.2)
Ni 36.7 ± 3.3 22 ± 2.25 8.6 ± 3.8 13.8 ± 5.2 9.1 ± 0.4 12.7 ± 0.8 10-12 -
содержанием микроэлементов в песках можно подразумевать содержание микроэлементов, заключенных в структуре кристаллических решеток минералов горных пород водосборной площади.
Происхождение микроэлементов алевропели-товой фракции более разнообразно, так как данная фракция включает в себя как тонко истертые остаточные минералы, так и трансформированное на дне неорганическое и органическое взвешенное вещество литогенного, гидрогенного и аэрогенного происхождения.
Результаты изучения валового микроэлементного состава песчаной фракции ДО трех озер Дальнего Востока — памятников природы дают основание считать, что наиболее низкие концентрации металлов наблюдаются в песках оз. Благодати (восточный Сихотэ-Алинь) (табл. 1).
В песчаной фракции ДО оз. Васьковского содержатся повышенные валовые концентрации РЬ и Zn (табл. 1). Они существенно выше, чем в осадках оз. Азабачьего или Благодати, что связано с особенностями горных пород водосборного бассейна, с принадлежностью озерной котловины к району восточного Сихотэ-Алиня с повышенной полиметаллической минерал
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.