Загрязнение тяжелыми металлами компонентов водных экосистем г. Гомеля

Тяжелые металлы относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. В то же время они, как микроэлементы являются неотъемлемой частью живого организма. Отличительная особенность тяжелых металлов как загрязнителей — устойчивость и увеличение их концентрации при переходе по трофическим цепям.

Цель работы — изучить многолетнюю динамику содержания тяжелых металлов в мягких тканях двустворчатых моллюсков и донных отложений водоемов г. Гомеля и прилегающих территорий для оценки изменения антропогенной нагрузки на водные экосистемы.

Для исследований были выбраны виды моллюсков, широко распространенные в водоемах Беларуси: перловица обыкновенная ВUnio Pictorum L.) и беззубка обыкновенная (Anodonta cygnea L.). Исследования проводились на протяжении 2002-2014 гг. на водоемах г. Гомеля с различной степенью антропогенной нагрузки и гидрологическим режимом. Определение содержания тяжелых металлов проходило на базе РНИУП «Институт Радиологии» в лаборатории массовых анализов, а также на базе Института геохимии и геофизики НАН Беларуси методом атомно-эмиссионной спектрометрии.

Согласно проведенным исследованиям, результаты которых приведены в таблицах 1, 2, тенденция изменения содержания изучаемых металлов в тканях моллюсков неоднозначна: для ионов марганца наблюдается однонаправленное снижение концентраций, и минимальная величина приходится для обоих изучаемых видов на 2014 г. Однако, для меди, кобальта и хрома (последний металл только для перловицы) прослеживается увеличение их содержания, и на период 2014 г. отмечается наибольшее значение концентраций соединений данных металлов в тканях изучаемых гидробионтов.

Таблица 1

Содержания тяжелых металлов в мягких тканях перловицы

Таблица 2

Содержания тяжелых металлов в мягких тканях беззубки

Для цинка и свинца варьирования содержания в мягких тканях моллюсков незначительны за весь период долговременных наблюдений. Однако, в ходе анализа состава воды отмечено увеличения концентраций вышеназванных металлов практически в 2 раза с момента начала исследований. Возможно, соединения цинка и свинца находятся в компонентах водоемов в малодоступных для живых организмов формах.

Проанализировав полученные результаты, было установлено, что механизмы и пути поступления тяжелых металлов в ткани моллюсков различаются, и как пример можно привести содержание хрома в мягких тканях гидробионтов. Так, для перловицы характерны следующие закономерности: концентрация ионов данного металла возросла за период 2002- 2014 гг. в 2,8-3,0 раза, и максимальное значение приходится на 2014 г.; однако, в тканях беззубки содержание ионов хрома за этот же период исследований колеблется в узких пределах (наименьшее значение отмечено в 2009 г., в дальнейший период наблюдалось незначительное увеличение). Годовая динамика наблюдений за изменением концентрации изучаемых металлов показала, что одним из главных загрязнителей мягких тканей беззубки были ионы кобальта: концентрация ионов возросла в 1,4-2,5 раза; но в тканях перловицы рост значений содержания металла незначительный (увеличилось в среднем 1,5 раза). Полученные результаты говорят об индивидуальных особенностях накопления тяжелых металлов разных видов моллюсков, что можно объяснить работой механизмов блокировки и аккумулирования тяжелых металлов, характерных для всех гидробионтов. Следует отметить, что максимальные концентрации ионов железа в мягких тканях перловицы и беззубки отмечена у особей, отобранных в 2002 году.

Наиболее полная оценка загрязненности городских водоемов тяжелыми металлами требует комплексного анализа их содержания в различных биотических и абиотических компонентах водных объектов. Особое значение при этом имеет изучение процессов миграции элементов – поллютантов в пределах водоема, а также взаимосвязи и взаимозависимости их содержания в донных отложениях, воде, растительности и животных организмах. Для наиболее обобщенной оценки содержания тяжелых металлов в водоемах мы использовали данные о химическом составе донных отложений.

Как показали проведенные исследования по оценке содержания тяжелых металлов в донных отложениях водоемов г. Гомеля, максимальное содержание практически всех изучаемых ионов (исключение медь) отмечено в донных отложениях, отобранных в 2007 году (таблица 3). Низкий уровень концентраций ионов марганца и свинца определены в 2011 году, меди, цинка и кобальта в 2002, хрома в 2014. Полученные данные могут отображать миграцию тяжелых металлов и их соединений, т.е. способность перемещаться и перераспределяться в биотических и абиотических компонентах.

Таблица 3

Содержание тяжелых металлов в донных отложениях мг / кг

Мониторинговые исследования показали, что не наблюдается однозначной тенденции снижения содержания ионов тяжелых металлов как для тканей моллюсков, так и для донных отложений. Так, для марганца характерна тенденция увеличения концентраций в 1,2-1,5 раза в 2007-2011 гг., а затем незначительное снижение. Похожая тенденция наблюдалась также и для ионов свинца и хрома. Проанализировав полученные результаты, отмечено, что только для меди характерна тенденция однонаправленного увеличения содержания ионов в абиотическом компоненте водоемов в 2,5- 3,0 раза, и максимальный уровень концентрации приходится на 2014 год.

Низкие значения содержания кобальта определены в донных отложениях, отобранных в 2002 году, тогда как в 2007 наблюдается резкое увеличение концентраций данного металла в среднем 5,5 раз. Такой резкий рост содержания кобальта, возможно, связан с вторичными процессами, происходящими в водоеме, однако, не исключен и факт внешнего загрязнения.

За период долговременных наблюдений, были отмечены следующие тенденции изменения содержания изучаемых тяжелых металлов в тканях моллюсков: однонаправленное снижение концентраций ионов марганца в 1,5-1,8 раза, однако, для меди, кобальта и хрома (последний металл только для перловицы) прослеживается увеличение их содержания в 1,1- 1,4 раза и 2,9-3,1 раза соответственно. Возможно, закономерность уменьшения концентраций ионов марганца в тканях двустворчатых моллюсков связана как со снижением содержания ионов данного элемента в промышленных выбросах, так и с изменением наличия доступных форм металлов для аккумулирования гидробионтами в абиотических компонентах водоема.

Оценить изменения антропогенной нагрузки водоемов г. Гомеля по содержанию тяжелых металлов в мягких тканях моллюсков и донных осадках сложно, так как не прослеживается однозначной тенденции варьирования концентраций изучаемых ионов металлов. Для наиболее полной оценки экологической обстановки водоемов следует использовать и другие биотические и абиотические компоненты водных систем (растения, вода, брюхоногие моллюски).

Библиографический список

1. Бематерных, Д. М. Моллюски прудовик обыкновенный и прудовик яйцевидный как аккумулятивные индикаторы загрязнения пресных вод тяжелыми металлами (на примере р. Барнаулки). Проблемы биохимии и геохимической экологии, 2008. – 117 с.
2. Лукашев, Д. В. Индикаторное значение пресноводных моллюсков при выявлении источника загрязнения речной экосистемы тяжелыми металлами. Донецк: ДонНУ, 2009- 114 с.
3. Макаренко, Т.В. Анализ факторов, влияющих на уровень накопления микроэлементов в донных отложениях водоемов г. Гомеля и окрестностей. Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины, 2003. – 96 с.

Авторы: Т.В. Макаренко, Я.С. Шамрова
Источник: Промышленная экология : cборник трудов Международной научно-технической конференции, 27-28 октября 2015 г. – Минск : БНТУ, 2015. – С. 169-173.