CC BY
15
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-4-149-152
УДК 556.5: 543.03:05:06
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЛЮТАНТОВ РЕЧНОЙ ВОДЫ, ВЛИЯЮЩИХ
НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Ткаченко1 А.В., Ильченко1 Г.В., Шипкова2 Л.Н.
1МАОУ ВО «Краснодарский муниципальный медицинский институт высшего сестринского образования»,
г. Краснодар, Российская Федерация 2ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет», г. Краснодар, Российская Федерация
Аннотация. Вследствие увеличения антропогенной нагрузки на экологию важным и актуальным является постоянный экологический мониторинг объектов окружающей среды. По результатам исследования, проведенного в 2014-2017 годах, выполнена экологическая оценка состояния природных вод реки Кубань. Проанализировано содержание в речной воде содержания тяжелых металлов и рисового гербицида «Цитадель-25». В работе использованы методы газовой хроматографии и оптической эмиссионной спектрометрии. Перед определением пробы подвергали ионообменному концентрированию. Содержание железа во всех пробах около 0,3 ПДК. Содержание цинка и железа в речной воде выше и ниже города Краснодара существенно не отличается. Содержание свинца, хрома, кадмия, ртути и никеля в пробах повышено в 2-7 раз по сравнению с контролем. Для всех этих металлов ПДК не превышена.
Гербицид Цитадель-25 не обнаружен в контрольных пробах. В пробах, отобранных на расстоянии 50 метров от устья магистрального канала, его содержание почти в два раза меньше, чем в наших предыдущих исследованиях, превышение ПДК более чем в 50 раз.
Ключевые слова: речная вода, тяжелые металлы, гербициды, анализ.
Краснодарский край является главным производителем риса в России. Площадь посевов риса в крае составляет из года в год более ста тысяч гектаров, достигая в 2017 году 126,3 тысяч гектаров. В некоторых рисосеющих районах поверхность рисовых чеков доходит до 40% общей площади. Своеобразие такой экосистемы состоит, во-первых, в огромной площади водного зеркала, во-вторых - в применении
значительных доз удобрений и ядохимикатов (пестицидов), негативно влияющих на экологию. Однако в современной агрокультуре производство продовольствия невозможно без применения гербицидов. Объективной иллюстрацией мирового производства средств защиты растений (СЗР) могут быть данные по Китаю [1] (табл.1).
Таблица 1
Производство пестицидов в Китае за июль 2016 года
Наименование группы СЗР Объем производства, тонн По сравнению с июлем 2015 года, % Доля, %
Гербициды 150434 +8,3 73,98
Инсектициды 38234 -8,8 18,8
Фунгициды 14671 -6,7 7,22
Вместе 203339 +1,2 100
Обращает на себя внимание то, что при снижении объемов производства инсектицидов и фунгицидов на 6-8% наблюдается рост производства гербицидов на 8,3%.
Мировое производство гербицидов постоянно расширяется, например, в США в 2010 году оно превысило 450 тыс. т (в расчете на действующее вещество). Мировой ассортимент гербицидов насчитывает
около 250 действующих веществ (без учета их смесей), свыше 100 препаратов разрешено к применению в России. Все они обладают токсическим действием, накапливаются в воде, почве и сельхозпродуктах, ухудшая экологическую обстановку. Поэтому исследования, посвященные определению токсичных веществ, в частности, гербицидов в природных водах, являются актуальными.
Одним из главных гербицидов риса на Кубани является Цитадель-25; его применение повышает урожайность риса на 25-30%. Действующее вещество гербицида - пеноксулам: 2-Ы-[2-(2,2-дифторэтокси)-б(трифторметил) бензолсульфонил]-2-амино-5,8-диметокси[1,2,4]триазоло [1,5-
с]пиримидин, СллНыРз^С^. Структурная формула:
осн3
осн2снг?
// \\
^—NH N 'S 02
QCH-
Этот гербицид особенно токсичен для гидробион-тов (первый класс опасности по этому показателю). Для млекопитающих этот гербицид мало токсичен (3
класс опасности). По последним данным, пеноксулам признан вероятным канцерогеном, поскольку у крыс он вызывает лейкоз мононуклеарных клеток [2]. В России для Цитадель-25 установлен ПДК в воде -0,003 мг/л [3]. Из почвы рисовых чеков гербицид со сбросными водами попадает в магистральный канал, а оттуда - в реку Кубань, главную водную артерию Краснодарского края.
Ранее нами изучено содержание Цитадель-25 в объектах окружающей среды, включающих сбросные воды рисовых систем и бассейн реки Кубань [4]. В продолжение этих исследований нами предпринято изучение содержания в водах реки не только этого гербицида, но и таких токсикантов, как тяжелые металлы. Были взяты 8 металлов, относящиеся к 1-3 классу опасности [5] (табл.2).
Таблица 2
Гигиенические нормативы (пдк) загрязняющих веществ в воде
Вещество (в пересчете на металл) ПДК Класс опасности
в воде, мг/л
Железо 0,3 3
Железо трихлорид 0,3 2
Хром 0,05 1
Медь. Соли 1,0 2
Ртуть. Соли 0,0005 1
Кадмий. Соли 0,001 1
Никель. Соли 0,02 2
Свинец. Соли 0,01 1
Цинк карбонат 1,0 3
Цинк ацетат 5,0 3
Цинк нитрат 5,0 3
Экспериментальная часть. Пробы воды отбирали в 50 метрах от устья магистрального канала. Отобранные образцы подвергали ионообменному концентрированию по методу [4]. Разработанный нами метод концентрирования субстрата из разбавленных водных растворов включает пропускание исследуемого раствора через хроматографическую колонку, содержащую навеску 1г катионообменной смолы КУ-2х8 и дальнейшее элюирование субстрата системой этанол-ацетон в объемном соотношении 30:70. Концентрация субстрата при этом увеличивается более чем в 150 раз, полнота извлечения 96-104%, относительная ошибка не превышает 3,2%.
Анализ элюата при определении тяжелых металлов: подготовку проб к инструментальному анализу проводили на СВЧ-минерализаторе «Минотавр-1». Дальнейшие количественные измерения осуществляли на оптическом эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой «0рйта-2100-Э^> с компьютерной обработкой результатов.
Содержание гербицида «Цитадель-25» определяли методом газовой хроматографии с компьютерной обработкой результатов. Контрольные пробы воды отбирали выше города Краснодар по течению реки Кубань, в районе базы отдыха «Простоквашино». Полученные результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3
Содержание токсикантов в реке Кубань
Определяемый компонент Содержание компонента, мкг/л
Пробы Контроль
Свинец 2,6±0,17 0,9±0,05
Железо 302,8±4,01 286,8±3,39
Хром 1,5±0,12 0,2±0,01
Медь 3,7±0,28 0,2±0,01
Ртуть 0,2±0,02 *
Кадмий 0,6±0,04 0,2±0,02
Никель 0,7±0,05 0,4±0,03
Цинк 4,9±0,32 5,1±0,36
Цитадель-25 168,1±1,84 *
* отсутствие или ниже предела обнаружения.
Обсуждение результатов. Тяжелые металлы присутствуют практически во всех природных водоемах, куда они поступают из естественных источников (горных пород, поверхностных слоев почвы и подземных вод), со сточными водами промышленных предприятий и атмосферными осадками, которые загрязняются выбросами этих предприятий. Металлы в зависимости от условий (рН, ОВ-потенциал, характер лигандов) существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических соединений, которые могут быть истинно растворимыми, коллоидно-дисперсными или входить в состав взвесей.
При анализе полученных результатов обращает на себя внимание высокое содержание железа во всех пробах. Это объясняется тем, что Краснодарский регион относится к биогеохимической провинции с повышенным содержанием этого металла, как показано в наших предшествующих работах [6, 7].
Содержание железа и цинка в речной воде выше и ниже города Краснодара существенно не отличается. Содержание свинца, хрома, кадмия, ртути и никеля в пробах повышено в 2-7 раз по сравнению с контролем (табл.3). Значительно выше содержание меди, но, тем не менее, для всех этих металлов ПДК не превышена (табл.2, 3).
Гербицид Цитадель-25 не обнаружен в контрольных пробах. В пробах, отобранных в 50 метрах от устья магистрального канала, его содержание составляет 168,1 мкг/л, что почти в два раза меньше, чем в наших предыдущих исследованиях (2015 г.) [4]. Превышение ПДК более чем в 50 раз.
Заключение. Вода реки Кубань по исследованным показателям является достаточно чистой. Она содер-
жит как полезные для растений, гидробионтов и млекопитающих элементы (цинк, железо, медь), так и токсичные тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель, хром, ртуть), но их содержание в речной воде не превышает ПДК. Безусловно вредным является присутствие в речной воде гербицида, особенно в период сброса воды с рисовых чеков. Промышленные и бытовые стоки приводят к повышению концентрации тяжелых металлов в среднем в 2-7 раз ниже города Краснодар по течению реки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] Инфоиндустрия. Китай наращивает объемы производства гербицидов [Электронный ресурс]. URL: http://infoindustria.com.ua/kitay-narashhivaet-obemyi-proizvodstva-gerbitsidov/ (дата обращения 17.12.2017).
[2] Jabusch T., Karunatilake H. Acute renal failure following penoxsulam poisoning // J Agric Food Chem. 2005. Р. 7179-7183.
[3] МУК 4.1.2678-10 Определение остаточных количеств Пеноксулама в воде, почве, зерне и соломе риса методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
[4] Ткаченко А.В., Аслонянц А.М. Проблемы накопления гербицидов в сбросных водах рисовых систем // Сборник материалов Международной экологической конференции «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства». Краснодар. 2015. С. 180-182.
[5] Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03.
[6] Ткаченко А., Аслонянц А., Дробышева О. Экология мегаполиса // Тезисы VII Международной НПК «Научное творчество XXI века». Краснодар. 2013. С. 370-373.
[7] Tkachenko A.V. Monitoring the content of toxicants in the air // Journal of International Scientific Publications Ecology & Safety. Volume 9. 2015. Р. 232-236.
ENVIRONMENTAL MONITORING OF RIVER WATER
Tkachenko1 A. V., Ilchenko1 G.V., Shipkova2 L.N.
Krasnodar municipal medical institute of higher nursing education, Krasnodar, Russian Federation 2Kuban state medical university, Krasnodar, Russian Federation
Annotation. Due to the increased anthropogenic pressure on the environment, continuous environmental monitoring of environmental objects is important and relevant. Based on the results of a study conducted in 2014-2017, an ecological assessment of the state of natural waters of the Kuban River was carried out. The content of heavy metals and rice herbicide Citadel-25 in the river water was analyzed. Methods of gas chromatography and optical emission spectrometry were used. Before the determination, the samples were subjected to ion-exchange concentration. The iron content in all samples is about 0.3 MPC. The content of zinc and iron in the river water above and below the city of Krasnodar is not significantly different. The content of lead, chromium, cadmium, mercury and nickel in the samples was increased 2 to 7 times compared to the control. For all these metals MPC is not exceeded. Herbicide Cita-
del-25 is not found in the control samples. In samples collected 50 meters from the mouth of the main channel, its content is almost half as much as in our previous studies, exceeding the MAC by more than 50 times. Key words: river water, heavy metals, herbicides, analysis.
REFERENCES
[1] Info Industry. China is increasing the production of herbicides [Electronic resource]. URL: http://infoindustria.com.ua/kitay-narashhivaet-obemyi-proizvodstva-gerbitsidov/ (reference date 17/12/2017).
[2] Jabusch T., Karunatilake H. Acute renal failure following penoxsulam poisoning // J Agric Food Chem. 2005. P. 7179-7183.
[3] MUK 4.1.2678-10 Determination of residual amounts of Penoxulam in water, soil, grain and rice straw by high performance liquid chromatography.
[4] Tkachenko A.V., Aslonyants A.M. Problems of accumulation of herbicides in waste waters of rice systems // Col-
[5]
[6]
[7]
lected materials of the International Ecological Conference "Problems of Recultivation of Household Waste, Industrial and Agricultural Production". Krasnodar. 2015. S. 180182.
Hygienic standards of GN 2.1.5.1315-03. Tkachenko A., Aslonyants A., Drobysheva O. Ecology of a megacity // Theses of the VII International Scientific and Practical Conference "Scientific creativity of the XXI century". Krasnodar. 2013. P. 370-373. Tkachenko A.V. Monitoring the content of toxicants in the air // Journal of International Scientific Publications Ecology & Safety. Volume 9. 2015. P. 232-236.
