Введение к работе
Актуальность исследования. Ртуть обладает уникальными физико-химическими свойствами, что обуславливает особенности ее концентрирования и перераспределения в различных компонентах окружающей среды, а разнообразие форм определяет специфику миграции и трансформации в природных и техногенных условиях [Ullrish et al, 2001; Lindberg et al, 2007; Obrist et al., 2011]. В отличие от других тяжелых металлов она способна эффективно накапливаться в пищевых цепях водных экосистем, оказывая широкий и разносторонний спектр негативных воздействий на живые организмы, их популяции и экосистемы в целом [Mason et al., 1996; Barwick, Maher, 2003; Немова, 2004].
В настоящее время накоплен большой фактический материал по закономерностям миграции и накоплению ртути в водных экосистемах умеренных и северных широт, что исторически обусловлено высокой концентрацией промышленных объектов в этих регионах [Haines et al., 1992 Mercury Pollution ..., 1994; Kamman et al, 2004].
Индустриальная эпоха характеризуется активным использованием человеком полезных ископаемых, что в итоге приводит к изменениям глобальных и региональных циклов многих химических элементов [Bashkin, 2006]. На сегодняшний день объемы антропогенной эмиссии ртути сопоставимы с количеством металла, поступающего в окружающую среду из естественных природных источников, и по разным оценкам составляют 1.93-2.3 тыс. т/г., при этом более 60% всех выбросов приходится на долю стран Юго-Восточной Азии [Расупа, 2005; Wilson, 2006; UNEP, 2008]. Установлено, что современное повышение содержания ртути в биоте азиатского региона связано с региональными изменениями биогеохимического цикла металла и смещением за последние 40 лет центра антропогенных выбросов из Европы и Америки в Азию [Расупа et al, 2006; Li et al., 2009].
Несмотря на то, что общепризнанным является факт наличия глобальной пространственной диспропорции антропогенных выбросов ртути в атмосферу, работы по водоемам региона Юго-Восточной Азии единичны и не носят системного характера [Li-Qiang at al., 2011]. Большинство водных исследований по миграции Hg в тропиках и субтропиках были сосредоточены на экосистемах Амазонии и Флориды, где ртуть активно использовали при добыче золота и серебра [Lacerda et al., 1999; Alpers et al., 2000; Nevado et al., 2010]. Однако биоаккумуляция и миграция ртути в тропических экосистемах по-прежнему остается малоизученной темой [Campbell et al., 2003].
Цель и задачи исследования. Цель работы - выявить уровни биоаккумуляции ртути и основные закономерности ее миграции в водных экосистемах Центрального и Южного Вьетнама.
При этом были поставлены следующие задачи:
Определить содержание ртути в воде, сестоне, грунтах и гидробионтах (рыбе) водных экосистем Центрального и Южного Вьетнама;
Проанализировать зависимость содержания Hg в мышечной ткани рыб от основных абиотических и биотических факторов среды;
Исследовать связь между содержанием органического вещества различного генезиса и концентрацией ртути в донных отложениях;
Выявить значение мангровых зарослей в аккумуляции металла (Hg) в грунтах прибрежных морских экосистем;
Изучить особенности миграции в водных экосистемах Вьетнама различных соединений ртути в зависимости от состава органического вещества и концентрации Fe.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное изучение содержания ртути в различных компонентах водных экосистем (воде, взвешенном веществе, донных отложениях, рыбе) Центрального и Южного Вьетнама. Установлено, что органический углерод и соленость являются наиболее важными факторами, влияющими на соотношение растворенных и взвешенных форм ртути в воде. Выявлено, что терригенное органическое вещество может играть важную роль в динамике металла между водоемами и их водосборами. Исследованы уровни содержания Hg в мышечной ткани рыб из разнотипных водных объектов, показано, что возраст искусственных водоемов важный фактор накопления металла в рыбе.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты вносят вклад в изучение механизмов миграции и биоаккумуляции ртути в водоемах разных климатических зон, а также в развитие теории функционирования водных экосистем в условиях загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.
Полученные данные являются основой для организации экологического мониторинга водных объектов, разработки региональных критериев оценки качества вод и рыбной продукции; могут быть включены в учебные курсы по специальностям «Гидробиология», «Общая экология», «Биологические последствия загрязнения», «Охрана окружающей среды», «Экологическая геохимия», «Геоэкология».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Накопление ртути в мышечной ткани рыб обладает выраженной
трофической специфичностью. Наибольшая вариабельность содержания
металла характерна для видов-эврифагов. По сравнению с водоемами
умеренных и северных широт, для тропического Вьетнама характерны более
низкие уровни содержания ртути в мышечной ткани рыб.
Для донных отложений водных экосистем тропического Вьетнама, по сравнению с водоемами умеренных и северных широт, характерны более низкие уровни содержания ртути. Локальное повышение концентрации металла связано с его поступлением с суши. В литоральной зоне мангровые заросли могут способствовать эффективному накоплению Hg в верхнем горизонте донных осадков.
В водных экосистемах Вьетнама ртуть мигрирует преимущественно в растворенной форме. При увеличении доли растворенного органического углерода, и повышении солености воды происходит возрастание относительной геохимической подвижности элемента, а при увеличении концентрации железа - ее уменьшение.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации были представлены на Международной конференции «Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты» (Москва, 2010), IV Международном симпозиуме «Биокосные взаимодействия в природных и антропогенных системах» (Санкт-Петербург, 2011), XIX Международной Школе-конференции «Геология океанов и морей» (Москва, 2011); Всероссийских конференциях «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы» (Борок, 2008, 2011), «Организмы, популяции, экосистемы: проблемы и пути сохранения биоразноообразия» (Вологда, 2008).
По теме диссертации опубликовано 15 работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 104 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, состоящего из 181 источника, в том числе 154 иностранных, содержит 22 рисунка и 26 таблиц.
