CC BY
93
Таблица 3
Оценка экологического состояния вод Уссурийского залива по содержанию тяжелых металлов на основании данных
микробной индикации (6-7.09.99 г.)
Table 3
Estimation of ecological situation in the Ussuriysky Bay waters (6-7.09.99)
Поллютант, Станции отбора (горизонт, м)
загрязняющий фактор 17 (0) 17(9) 18 (0) 18 (11) 16 (0) 16 (17) 19 (0) 19 (19) 24 (0) 24 (21)
Гетеротрофные микроорганизмы п о s s s s s s n s
Кадмий (Сс1) i о о о о о о о i о
Медь (Си) i о i S s о о о s о
Цинк (2п) i s i о о i i о i о
Свинец (РЬ) i s - S о s s о s о
Никель (N0 - s - S - - - о s о
Кобальт (Со) m о m m i i m m m m
Цезий (Сб) m о m i - i - m m m
Железо (Ее) m о m m i i m о о i
20 (0) 20 (8) 21 (0) 21 (8) 22 (0) 22 (9) 23 (0) 23 (8) 25 (0) 25 (42)
Гетеротрофные микроорганизмы s s о s s s n n s s
Кадмий (Сс1) о i о о m m о i о i
Медь (Си) - о о s s о s i о s
Цинк (2п) i i о s s i о i s i
Свинец (РЬ) о о s - - о s i s о
Никель (N0 i - - s - о s i s о
Кобальт (Со) m m i i m m m - i m
Цезий (Сб) m m о о m m m m i m
Железо (Ее) о i о о о i m m о m
Рис. 3. Схема расположения станций отбора проб в Амурском и Уссурийском заливах
Fig. 3. The map of stations' disposition in aquatic regions of Amursky and Ussuriysky Bays
Амурский залив
Распределение в заливе микроорганизмов, проявляющих устойчивость к повышенному содержанию того или иного тяжелого металла в среде, отличается большой мозаичностью. Это объясняется: различием природных и антропогенных факторов, действующих на каждой станции в данный момент времени; фациальными отличиями осадочного покрова (Некоторые региональные последствия..., 1990).
Установлено, что основными источниками поступления металлов в залив являются речной сток, сброс сточных вод, захоронение загрязненных грунтов и атмосферные выпадения (Некоторые региональные последствия..., 1990). В восточной части залива (промышленные районы г. Владивосток) отмечена загрязненность грунтов 2п, РЬ, Си, Cd, №, Мп, Со (Savelyeva е! а1., 1996).
Выше фона содержание тяжелых металлов и в западной части Амурского залива, которая находится под влиянием р.Раздольной, протекающей по территории Китая (Abramov, Мо^, 1996) и вбирающей также промышленные и сельскохозяйственные стоки от Уссурийска и прилегающих к нему районов. Традиционно самыми загрязненными являются район Второй Речки (военные заводы, арсенал) (Savelyeva е! а1., 1996) и место дампинга на мысе Токаревского, где содержание 2п, Си, РЬ, Сё выше фонового (для залива) соответственно в 7,0; 4,0; 5,0 и 2,5 раза (Некоторые региональные последствия..., 1990). Тем не менее загрязненность вод тяжелыми металлами на сегодняшний день в Амурском заливе ниже, чем в Уссурийском, за счет спада промышленного производства в г. Владивосток.
Содержание тяжелых металлов в воде Амурского залива отличается для разных станций (рис. 3), и отклик микробных популяций на присут-
664
Данные о распределении Си-резистентных бактерий в акватории залива выявляют широкий спектр изменения их численности и мозаич-ность. Это свидетельствует о локальности и разной интенсивности воздействия загрязнителя. Самую низкую долю от общего числа колоние-образующих бактерий Си-резистентные штаммы составляли в пробах как придонной, так и поверхностной воды на станции близ Тавричанского лимана, что свидетельствует об отсутствии постоянного источника загрязнения и достаточно стабильной ситуации. Высокие микробные индексы (10-46 %), соответствующие содержанию в воде меди в концентрациях на уровне 1-3 ПДК, отмечены только для придонных вод. В придонном слое воды концентрация взвешенных веществ гораздо выше, чем в поверхностном. Поскольку преимущественной формой миграции меди в морской воде является взвешенная форма (Христофорова и др., 1993), то полученные результаты, по нашему мнению, адекватно отражают картину загрязнения вод этим металлом. Самый высокий показатель Си-устойчивых микроорганизмов был получен для пробы придонной воды на ст. 12 (концентрация растворенной меди составляла 6,6 мкг/л). Вблизи места дампинга (ст. 11, проба поверхностной воды) микробные индексы были в 2,5 раза выше, чем для пробы придонной воды в той же точке. Это, вероятно, является следствием того, что анализируемая станция находится в непосредственной близости от источника загрязнения.
Микробные индексы для 2п-резистентных бактерий в августе не превышали 0,9 %. Этот уровень соответствует нормальным (фоновым) значениям концентраций 2п в морской воде Амурского залива. По данным химического анализа концентрация в водах залива 2п в июне в целом была выше, чем в августе. Аналогичные результаты получены и по данным микробиологического анализа.
РЬ-резистентные микроорганизмы в водах Амурского залива формируют две группы с резко различающимися микробными индексами.
Первая группа характеризуется тем, что вся микробная ассоциация, т.е. 100 %, была РЬ - резистентной, и включает три станции: ст. 3 (бухта Перевозная), ст. 14 (у о. Попова) - только пробы придонной воды, и ст. 13 в бухте Новик (поверхностная и придонная вода). Очевидно, что такая высокая степень адаптации микробного сообщества является следствием регулярного поступления металла в среду в больших концентрациях (рыбозавод, военные суда и объекты, пристань).
Вторая группа демонстрирует высокую резистентность к содержанию РЬ (20-50 % всей микробной ассоциации проявляли устойчивость к высоким концентрациям РЬ) и включает следующие станции: мыс Токаревского (ст. 11, проба придонной воды, ближайшая к месту дампин-га), бухта Федорова (ст. 10, промышленные стоки завода "Металлист"), бухта Нарва (ст. 2, судоремонтный завод), мыс Песчаный (ст. 5), расположенный напротив мыса Фирсова - места, которое по данным многолетнего химического анализа является одним из наиболее загрязненных в результате мощной антропогенной нагрузки. Причем на большинстве станций именно в пробах придонной воды микробные индексы Си- и РЬ-толерантов гораздо выше, чем в пробах поверхностной воды. На наш взгляд, это зависит от формы распространения металла в среде. Как и в случае с Си, преимущественной формой миграции РЬ в морской воде являются тончайшие терригенные взвеси, которые далеко разносятся в океане, накапливаясь в глубоководных илах (Христофорова и др., 1993).
Подробную картину экологического состояния Амурского залива, полученную с помощью микробной индикации, можно видеть из данных табл. 5.
Зал. Находка
Залив (рис. 4) подвергается значительному воздействию промышленности г. Находка вдоль западного побережья, где сосредоточены крупнейшие торговый, нефтеналивной и рыбный порты, несколько судоремонтных заводов, и на юго-востоке, в бухте Врангеля, где располагается также морской порт с большим грузооборотом. В связи с этим в большинстве станций обнаружены микроорганизмы, характеризующиеся высокой устойчивостью к действию одного, а чаще комплекса тяжелых металлов, находящихся в среде в повышенных, по сравнению с фоновыми, концентрациях. Можно выделить несколько станций, где в микробных ассоциациях металлрезистентные формы составляют значительную часть (табл. 6, 7).
Рис. 4. Схема расположения станций отбора проб в зал. Находка Fig. 4. The map of stations' disposition in aquatic regions of Nakhodka Bay
Высокие микробные индексы были получены для ст. 33 в бухте Врангеля. Здесь сообщество микроорганизмов придонной воды более чем на 50 % состояло из форм, устойчивых к повышенным концентрациям Си, 2п, РЬ, Fe в среде. Относительная численность Со-, Cd-, №-толе-рантов в пробах придонной и поверхностной воды была сходной (соответственно 2,5-4,5; 13,6-19,0; 23,9 %). В поверхностной воде численность Cs-толерантов составила 88 % от общего числа колониеобразую-
671
Таблица 6
Абсолютная* (клеток в миллилитре) и относительная (%) численность планктонных гетеротрофных колониеобразующих
микроорганизмов в пробах воды зал. Находка (15-16.09.99 г.)
Table 6
Microbial indexes of metal-resistant bacterial groups in the Nakhodka Bay waters (15-16.09.99)
Станции отбора (горизонт, м)
Группа микроорганизмов Бухта Находка Ближе к мысу Сестринскому
26 (0) 26 (4) 27 (0) 27 (6) 28 (0) 28 (7) 29 (0) 29 (7)
Колониеобразующие гетеро- 4,38-104± 1,79-104± 2,22Т04± 1,5Т04±0 1,03-104± 2,22Т04± 1,36 1 04 ±0 5,25Т03±0
трофные микроорганизмы* 0,88Т04 0,25Т04 0,2Т04 0,35Т04 0,20Т04
Cd-резистентные 1,71 4,4 0,23 0,03 0,65 9,85 13,82 4,76
Си-резистентные 5,43 40,06 - 5,5 7,52 11,7 - 16,9
Zn-резистентные 19,98 62,57 7,66 3,08 1,21 59,57 28,53 26,48
РЬ-резистентные 49,78 87,15 100 17,2 43,49 74,47 1,65 4,76
Ni-резистентные 2,35 3,9 1,97 1,17 0 5,85 0 5,49
¡Со-резистентные 3,38 2,45 9,59 1,17 11,17 1,06 20,2 4,76
Cs-резистентные 17,69 10,56 14,09 4,67 4,6 8,51 1,47 2,86
Fe-резистентные 10,85 41,23 7,34 8,33 14,08 11,98 0,92 19,05
Бухта Новицкого Центр залива, Бухта Врангеля Пос. Козьмино
ближе к о. Лисьему
30 (0) 30 (23) 32 (0) 32 (28) 33 (0) 33 (14) 35 (0) 35 (4)
Колониеобразующие гетеро- 1,13-104± 1,19-103± 7,5Т03± 1,75Т03± 5,13Т03± 1,1•1 о3 ± 1,7Т04±0 6,0103±
трофные микроорганизмы* 0,17-Ю4 0,88Т03 1,25Т03 0,35Т03 0,18Т03 0,21 • 103 0,4Т03
Cd-резистентные 2,43 0 5,3 0 19,01 13,64 0 5,41
Си-резистентные 25,13 36,8 33,87 0 29,24 50,0 2,87 24,17
Zn-резистентные 33,19 42,02 40,0 21,43 26,9 70,45 6,82 24,17
РЬ-резистентные 64,87 64,12 43,47 69,14 45,4 82,9 47,06 100
Ni-резистентные 4,65 12,6 20,8 22,86 23,97 23,9 2,58 11,05
Со-резистентные 14,43 0 25,07 10,0 2,44 4,55 0,44 1,67
Cs-резистентные 38,76 84,87 21,7 74,86 87,7 0 1,32 58,3
Fe-резистентные 28,32 41,0 34,13 78,86 29,2 90,9 0,44 39,67
Таблица 7
Оценка экологического состояния вод зал. Находка по содержанию тяжелых металлов на основании данных микробной индикации (15-16.09.99 г.)
Table 7
Estimation of ecological situation in the Nakhodka Bay waters (15-16.09.99)
Поллютант, загрязняющий фактор 26 (0 м) 26 (4 м) Станции отбора Бухта Находка 27 (0 м) 27 (6 м) 28 (0 м) 28 (7 м) Ближе к мысу Сестринскому 29 (0 м) 29 (7 м)
Гетеротрофные микроорганизмы о о о о о о о i
Кадмий (Сс1) о о о i о S S о
Медь (Си) i о - i i о - о
Цинк (2п) i S i i i S о о
Свинец (РЬ) s S S о о S i i
Никель (N0 i i i i m i m i
Кобальт (Со) m m m m i m i m
Цезий (Сб) i i i m m m m m
Железо (Ее) m i m m m m m i
Бухта Новицкого Центр залива, Бухта Врангеля Пос. Козьмино
ближе к о.Лисьему
30 (0 м) 30 (23 м) 32 (0 м) 32 (28 м) 33 (0 м) 33 (14 м) 35 (0 м) 35 (4 m)
Гетеротрофные микроорганизмы о i i i i i i i
Кадмий (Сс1) о m о m s s m о
Медь (Си) о о о m о s i о
Цинк (2п) о о о о о s i о
Свинец (РЬ) S s о s о s s s
Никель (N0 i i о о о о i i
Кобальт (Со) i m i i m m m m
Цезий (Сб) i о i о о m m о
Железо (Ее) i i i о i о m i
щих морских гетеротрофных микроорганизмов. В настоящее время мы затрудняемся назвать причину столь мощного отклика бактерий, но если ситуация будет повторяться, ее необходимо установить.
Ближе к центру залива от ст. 33, по течению, расположена ст. 34, для которой в пробе придонной воды выявлены высокие показатели ме-таллустойчивых микроорганизмов.
Выделяется еще одна группа расположенных достаточно близко друг к другу станций, характеризующаяся комплексным загрязнением тяжелыми металлами и, как следствие, высокими микробными индексами. Это ст. 26, 27, 28, расположенные вблизи г. Находка. Наиболее загрязнены пробы придонной воды ст. 26, 28. Здесь максимально число 2п-, РЬ-толерантов (на уровне 60-85 %).
В целом для залива установлены одни из самых высоких значений микробных индексов, характерных для значительного числа станций.
При рассмотрении распределения микроорганизмов, проявляющих резистентность к каждому конкретному металлу, выявлены следующие особенности.
Для большинства станций, которые находятся в непосредственной близости от техногенных и антропогенных источников загрязнения, максимальный процент Си-резистентных бактерий в микробной ассоциации отмечен в пробах придонной воды. Это связано с миграционной формой металла (взвешенной) и с повышенным содержанием взвеси именно в придонном горизонте. Закономерно, на наш взгляд, что для станций, расположенных ближе к центру залива, (31, 32, 36) при одинаковой степени взмученности процент Си-толерантов в поверхностной воде либо больше, либо соизмерим с таковым для придонной воды.
Согласования между относительной численностью Со- и Cs-устой-чивых микроорганизмов в зал. Находка, в отличие от Амурского и, особенно, Уссурийского заливов, не наблюдается. В целом микробные индексы для Со не превышают значений, соответствующих содержанию металла в воде на фоновом уровне (14 проб), реже (7 проб) на уровне ПДК. Максимальные микробные индексы для Cs обнаружены: на станции вблизи нефтеналивного порта (бухта Новицкого, ст. 30) для поверхностной и придонной воды, соответственно 39 и 85 %; на станции 32, наиболее близкой к ст. 30, расположенной за о.Лисьим, соответственно 22 и 75 %; а также в поверхностных водах у порта Восточного (88 %).
Распределение Сd-устойчивых бактерий в заливе характеризуется большой мозаичностью. Здесь были станции с уровнем загрязнения > 3 ПДК, где микробные индексы составляли 10-19 %, и станции с низким уровнем загрязнения. Первая группа включает следующие станции: 33 (около порта Восточного), 28 (около торгового порта, проба придонной воды), 29 (бухта Лашкевича, проба поверхностных вод). Ко второй группе относятся станции 31 (в центре залива, обе пробы), 34 и 32 (ближе к центру залива, пробы придонной воды), 30 (бухта Новицкого, проба придонной воды).
По отношению к 2п микробные ассоциации в зал. Находка проявляли следующую устойчивость:
- наибольшая доля 2п-устойчивых бактерий наблюдалась в пробах придонных вод (как и для Си) ст. 26 (расположена в непосредственной близости от рыбного порта и судоремонтного завода), ст. 33, 34 (порт Восточный), также в пробах поверхностных вод ст. 36, возможно, из-за влияния течений (расположена в центре залива),
674
- станции с фоновым уровнем загрязнения 2п (<0,9 % от общего числа) отсутствовали;
- диапазон изменения микробных индексов от 1 до 20 % является типичным для проб поверхностных вод (ст. 26, 28, 34, 35). Это соответствует уровню содержания 2п в пределах ПДК и согласуется с ранее разработанными критериями.
РЬ-толерантные бактерии встречаются на всех станциях, и их относительная численность часто значительно превышает таковую для фоновых станций. Вся микробная ассоциация (100 %) ст. 35 (пос. Козьмино, где производится разделка старых судов, проба придонной воды) была РЬ-резистентной. Наименьший показатель РЬ-устойчивых форм микроорганизмов выявлен на станции в бухте Лашкевича и в придонной пробе в центре залива (ст. 31).
В большинстве обследованных станций залива относительная численность №-резистентных штаммов не превышала 20 % и составляла преимущественно 2-5 %, что характерно для вод с концентрацией № в пределах ПДК.
Таким образом, регулярный контроль загрязнения вод тяжелыми металлами, проведенный одновременно микробиологическим и химическим методами, показал хорошие возможности для использования метода микробной индикации при проведении соответствующего мониторинга акватории зал. Петра Великого. Вышерассмотренные данные подтвердили обоснованность ранее определенных критериев, которые позволяют определять примерные уровни концентраций тяжелых металлов в морской воде на основе микробных индексов. Прибрежные морские воды, как известно, чрезвычайно динамичная среда, и содержание взвешенных и растворенных поллютантов в ней зависит от действия большого числа природных и антропогенных факторов: скорости и направления течений, ветрового режима, рН среды, сезонности, интенсивности сброса сточных вод и состава. В каждый момент времени комбинация этих факторов подвержена значительной динамике. Микроорганизмы, как никакой другой биологический объект, реагируют на каждый из перечисленных факторов, так как эволюционно сформировались как динамичные открытые системы, призванные поддерживать гомеостаз среды и ликвидировать резко возникающие сильнодействующие отрицательные влияния. В отличие от индикаторов-аккумуляторов, таких как водоросли или моллюски, бактерии являются индикаторами особого порядка. Можно сказать, что использование микроорганизмов и водорослей или других макроорганизмов соотносится как тактика и стратегия биоиндикации. Они не исключают, а дополняют друг друга своей информативностью.
Литература
Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 472 с.
Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Исследование зависимостей. - М.: Финансы и статистика, 1985. - 488 с.
Димитриева Г.Ю. Планктонные и эпифитные микроорганизмы: индикация и стабилизация прибрежных морских экосистем: Дис.... докт. биол. наук. - Владивосток, 1999. - 408 с.
Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. - Л.: Наука, 1968. - 96 с.
Исследование экосистем Берингова и Чукотского морей / Под
ред. Ю.А.Израэля, А.В.Цыбань. - С-Пб.: Гидрометеоиздат, 1992. - 656 с.
Некоторые региональные последствия антропогенного воздействия на морскую среду: Тр. ДВНИГМИ. - 1990. - Вып. 144. - 108 с.
Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно-безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды ры-бохозяйственных водоемов. - М.: ТОО Мединор, 1995. - 220 с.
Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. - Минск: Высшая школа, 1967. - 328 с.
Христофорова Н.К., Шулькин В.М., Кавун В.Я., Чернова Е.Н. Тяжелые металлы в промысловых моллюсках залива Петра Великого. - Владивосток: Дальнаука, 1993. - 296 с.
Abramov V.A., Molev V.P. The influence of radiation on the ecology of the sea and shelf of Peter the Great Bay // Proc. Intern. Conf. on Sustaiability of Coastal Ecosystems in the Russian Far East. - Vladivostok: Dalnauka, 1996. - P. 3.
Dimitrieva G.Yu. The role of microorganisms in control and reservation of marine coastal environment // Proc. I ntern. S ymp. E arth-Water-Humans. - Kanazava, Japan, 1999. - P. 22-35.
Savelyeva N.I., Voloshin G.Y., Kosenkova S.T., Shumilin E.N. Some information about heavy metal distribution in bottom sediments of Peter the Great Bay (sea of Japan) // Proc. Intern. Conf. on Sustaiability of Coastal Ecosystems in the Russian Far East. - Vladivostok: Dalnauka, 1996. - P. 65.
Youchimizu M., Kimura T. Study of intestinal microflora of Salmonids // Fish. Pathol. - 1976. - Vol. 10, № 2. - P. 243-259.
Поступила в редакцию 9.06.2000 г.
