Введение к работе
Актуальность темы. Тяжелые металлы - одна из опаснейших групп загрязняющих окружающую среду веществ. Многие из них, являясь физиологически важными элементами, в повышенных концентрациях оказывают токсичное действие на организмы (Рейли, 1985). В работах Дж. Бокриса, 1982, Ю.А. Израэля, 1984, Дж. Мура и С. Рамамурти, 1987, Г.В. Стадницкого, 1988, Н.К. Христофоровой, 1994 и др. дан анализ влияния загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами па биохимические процессы в живых организмах, на здоровье человека. Основными источниками поступления тяжелых металлов в речные системы являются стоки промышленных предприятий, смывы с урбанизированной территории, выпадение с атмосферными осадками. Так годовой поток тяжелых металлов с атмосферными осадками на единицу площади подстилающей поверхности
(м2) составил в Сибири и на Дальнем Востоке: свинца 2 3 мг кадмия-0,06
мг, ртути-0,5 мг (Государственный доклад..., 1999).
В Приморском крае к экологически неблагополучным зонам относится г. Уссурийск. При большой плотности экологически опасных производств высок удельный вес промышленных предприятий с устаревшим оборудованием, на многих из них полностью или частично отсутствуют очистные сооружения, наблюдается значительный выброс в окружающую среду различных техногенных отходов, среди которых велика доля тяжелых металлов. С коммунально - бытовыми и промышленными стоками, проходящими через очистные сооружения биологической очистки (объем стоков 12 6 млн. м ) город сбрасывает в речную систему 04 т меди 0 3 т цинка 17 2 т железа в год. Неочищенные ливневые стоки также содержащие тяжелые металлы составляют 1340 млн. м' а год (Доклад... 1999). Приемником сточных вод Уссурийска является одна из наиболее важммх
артерий Южного Приморья р. Раздольная, несущая воды в Амурский залив, признанный в настоящее время экологически неблагополучной зоной.
В меняющихся условиях антропогенного пресса важен постоянный контроль за состоянием малых рек Уссурийска и оценка качества речных вод как в пространстве, так и во времени.
В круг наблюдаемых металлов были включены Си, Zn, Fe, Cr, Ni присутствие которых в водотоках связано как со спецификой производств г. Уссурийска, так и с металлогенической специализацией региона, а также Cd и РЬ, поступление которых в речную воду происходит в результате глобальных атмосферных переносов.
Цель работы - дать химико - экологическую оценку водотоков г.Уссурийска по содержанию тяжелых металлов в воде и эффекту воздействия на организмы.
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Выявить спектр тяжелых металлов, присутствующих в качестве загрязняющих веществ в речной системе г, Уссурийска;
-
Определить пространственное распределение тяжелых металлов в водотоках г. Уссурийска;
-
Изучить динамику сезонных изменений концентраций тяжелых металлов в речной воде;
4. Оценить биологическое действие речной воды г. Уссурийска.
Научная новизна. Впервые осуществлены регулярные наблюдения за
содержанием тяжелых металлов в воде речной системы г. Уссурийска, которые необходимы для экологической оценки состояния водотоков.
Выявлен спектр тяжелых металлов, присутствующих в качестве загрязняющих веществ в речной системе Уссурийска в заметных количествах (более 0,001 %).
Определение пространственного распределения тяжелых металлов в водотоках Уссурийска показало, что в верховьях рек концентрации находятся
на фоновом уровне, в местах докального загрязнения достигают уровня ПДК. Приоритетными загрязняющими веществами из тяжелых металлов в речной системе Уссурийска являются хром, никель, олово.
Изучена динамика сезонных изменений содержания тяжелых металлов в речной воде, которая определяется степенью водности рек, имеющих два максимума: весной и осенью, а также степенью антропогенной нагрузки на водоток.
Исследование действия речной воды из водотоков г. Уссурийска на тест-организм Daphnia pulex показало, что хотя дафния не является очень чувствительным к загрязнению организмом, в воде из чистых участков рек такие жизненные показатели как рост и размножение на 5 - 7 % выше, чем в загрязненной воде. Исследование с использованием тест - системы «Соматический мозаицизм сои» свидетельствует о наличии в речной воде генотоксикантов среди которых основными являются тяжелые металлы.
Снижение видового разнообразия зоопланктона, присутствие только устойчивых видов подтверждают низкое качество воды.
Практическая значимость. Результаты исследования могут иметь значение при решении ряда практических вопросов природоохранного направления, служить основой для оценки качества речной воды.
Полученные результаты используются в курсе лекций для студентов химиков - экологов пединститута и будут переданы в виде докладной записки в комитет по охране природы администрации города и района.
Защищаемые положения I. Водотоки г. Уссурийска в результате влияния природных факторов и интенсивного техногенного воздействия содержат широкий спектр тяжелых металлов, концентрации которых в речной воде изменяются от фоновых до уровня, превышающего ПДК. . Приоритетными загрязняющими веществами из тяжелых металлов в речной воде Уссурийска являются соединения хрома, никеля, олова. В результате сильного загрязнения
речной воды тяжелыми металлами и органическими веществами, низкой
концентрации растворенного кислорода (меньше 4 мл/л) в реках Раковка и
Комаровка создалась критическая ситуация. После впадения загрязненного
потока в р. Раздольную происходит сильное разбавление мощным
водотоком, концентрации тяжелых металлов уменьшаются и не достигают
величины ПДК за исключением Си, Zn, Pb, Fe.
2. Методами биоиндикации (тест-система «Соматический мозаицизм сои»,
токсикологический тест с дафнией Daphnia pulex, биоразнообразие
зоопланктона) показано, что воды речной системы г. Уссурийска
оказывают негативный биологический эффект. Из опробованных тестов
показательным оказался тест с использованием сои Glicine max (L),
которая гетерозиготна по гену хлорофнльной недостаточности,
локализованному в ядерной ДНК. Тест с использованием дафнии Daphnia
pulex оказался не вполне удачным, тем не менее, даже на этом не очень
чувствительном организме выявляются различия роста и размножения в
фоновых и импактных условиях достигающие 5 - 7 /о.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Региональной
научно - производственной конференции "Роль научных исследований высших
учебных заведений в формирюваиии научно - технического и
производственного потенциала региона" (Уссурийск, 1999), на юбилейной
практической конференции "Модели прогрессивного развития
Дальневосточного региона" посвященной
QQ л6ТИЮ ПЄДЗТОГИЧЄСК0Г0
образования Приморья и 45 - летию УГПИ (Уссурийск 1999), на Международной научно - практической конференции "Тяжелые металлы и радионукл иды в окружающей среде" (Семипалатинск 2000) на научной «пыгЬрпршши "Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже 3-го тысячелетия" (Томск 20ОО) на научно- практической региональной юлнгЬеренции "Перспективы высшего образования в малых городах" (Находка 9ЛПҐЛ ррминяпях ДВГУ и УГПИ
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, 2 принято к печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания природных условий в районе работ, материала и методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 230 источников, из которых 50 иностранные, и приложения. Общий объем работы 145 стр. Диссертация иллюстрирована 30 таблицами и 13 рисунками.