МОНИТОРИНГ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ В ГИДРОЭКОСИСТЕМЕ ОЗЕРА СЕВАН И РЕКАХ РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 574.5: 547.539.2 А.В. Александрян

Мониторинг хлорорганических 0 охраны природы

Республики Армения

пестицидов в гидроэкосистеме озера L Севан и реках Республики Армения

Проведен мониторинг хлорорганических пестицидов в озере Севан и питающих его реках (Гаварагет, Аргичи, Карчахбюр, Б. Масрик, Дзкнагет), а также водоемах Армении, связанных с сельским хозяйством, производством электроэнергии, промышленными предприятиями (Аракс, Раздан, Воротан, Дебет, Памбак, Вох-чи) с целью выявления остаточных количеств этих стойких органических загрязнителей (СОЗ), а также сравнительный анализ данных 20022003гг. по загрязненности открытых водоемов с

данными, полученными в 1960-е гг., когда эти пестициды широко использовались в сельском хозяйстве, и данными 1980-х гг.,- после запрета их применения. Анализ позволил констатировать отсутствие или резкое снижение содержания ДДТ и других хлорорганических пестицидов в гидроэкосистеме озера Севан.

Ключевые слова: хлорорганические пестициды, гидроэкосистема, мониторинг.

Введение. Проблема загрязнения окружающей среды Республики Армения стойкими органическими загрязнителями возникла еще в 60-ые годы прошлого века, когда хлорорганические пестициды использовались повсеместно. Причина такого масштабного их применения была обусловлена универсальностью этих препаратов. Многие из них обладали акарацидным, инсектицидным и фунгицидным свойствами. Было констатировано, что они как по объему применения, так и по ассортименту (считая и препаративные формы) первенствовали среди всех остальных пестицидов, не считая такие традиционно применяемые вещества, как гашенная известь, медный купорос, препараты серы и т.д.

Характер персистентности и некоторые другие физико-химические свойства хлорорганических пестицидов свидетельствуют о том, что эти соединения могут долгое время находиться в окружающей среде, мигрировать из одной среды в другую, т.е. циркулировать в окружающей среде и определяться в таких регионах, где они не применялись и, проникая в отдельные звенья пищевой цепи, в конце концов могут поступать в организм человека. Обладая липофильностью, эти вещества, в основном, обнаруживаются в продуктах питания, содержащих большое количество жира.

Целью работы явилось проведение мониторинга хлорорганических пестицидов в гидроэкосистеме озера Севан и реках Армении, выявление остаточных количеств этих веществ, а также сравнительный анализ загрязненности открытых водоемов с данными предыдущих исследований, проведенных в 1960-е годы, когда эти пестициды широко использовались в сельском хозяйстве, в 80-е годы, после запрета их применения с данными 2002-2003гг. [5, 8, 9].

Материалы и методы исследования. Анализу по выявлению хлорорганических пестицидов

были подвергнуты 33 пробы воды озера Севан и питающих его рек, а также 65 проб речных вод.

Использованный метод определения хлорорганических пестицидов заключался в экстракции образцов гексаном, очистке экстрактов серной кислотой, концентрировании и вводе аликвоты (1-2 мкл) в хроматограф. Хроматограф "Цвет-106" снабжен детектором по захвату электронов (ДЭЗ), стеклянной колонкой длиною 2 м и внутренним диаметром 3 мм, заполненной хроматоном N-AW с HMDS с неподвижной фазой 1,95% QF + 1, 5% OV -17 (0,16 - 0,20 мм); газ-носитель - азот ос.ч., скорость газа-носителя через колонку - 60 мл/мин, поддув 120 мл/мин; температура: колонок - 200°С, испарителя - 230°С, детектора - 250°С .

Результаты и обсуждение. По данным исследований санитарной службы Армении, проведенных в шестидесятые годы, было установлено, что хлорорганические пестициды ДДТ и ГХЦГ, в том числе и линдан (у-ГХЦГ) обнаруживались во многих продуктах питания, особенно животного происхождения; при этом установлены большой процент обнаружения и высокий уровень остаточных количеств как в почве, так и в воде открытых водоемов.

Большинство водохозяйственных участков на территории Российской Федерации характеризуются высокой степенью загрязнения водных объектов и низким качеством воды. Наиболее напряженная экологическая ситуация сложилась в бассейнах рек Волги, Оби, Енисея, Амура, Северной Двины и Печоры, загрязнены также поверхностные воды бассейнов рек Дона, Кубани, Терека и рек бассейна Балтийского моря.

Водная стратегия Российской Федерации на период до 2020 года

Реальная картина загрязнения окружающей среды была установлена при мониторинге хло-рорганических пестицидов в пищевых продуктах, воде, почве, кормовых культурах 15-и районов Армянской ССР в 1970-1980-ые годы. Результаты этих исследований были нами приняты как исходные при оценке нынешней ситуации загрязнения стойкими органическими загрязнителями (СОЗ) окружающей среды Республики Армения.

Во время мониторинга 1968-1970 гг. были проанализированы: 321 проба почвы, 269 проб воды открытых водоемов, 2426 проб продуктов питания животного и растительного происхождения, 576 проб комбинированных кормов и кормовых культур. При этом было установлено, что нагрузка пестицидов в Армении на один гектар пахотной почвы составила 8,4 кг. На душу населения республики приходилось 1,72 кг пестицидов. В районах Араратской долины эти величины соответственно составляли 21,1 кг и 5,3 кг. Статистические данные свидетельствуют о том, что остатки ДДТ в почве обнаруживались в 89% случаев, ГХЦГ - 39,8% случаев. В пробах воды открытых водоемов эти величины, соответственно, составили 61% и 24,7%, в кормовых культурах и комбинированных кормах, соответственно, 71,7% и 42,8%, в продуктах питания - 80,7% и 37,7% [3].

Уровень содержания ДДТ и ГХЦГ в почвах составлял 0,2 - 0,06 мг/кг, в пробах воды открытых водоемов - 0,021 мг/л и 0,01 мг/л, в воде артезианских колодцев - 0,11 мг/л и 0,07 мг/л, в комбинированных кормах - 0,38 мг/кг и 0,25 мг/кг, в продуктах питания животного происхождения - 0,44 мг/кг и 0,1 мг/кг, в продуктах растительного происхождения - 0,21 мг/кг и 0,14 мг/кг.

Проводимые в те годы исследования в разных регионах Советского Союза по определению уровня загрязнения этими препаратами в различных объектах окружающей среды стали основной для принятия решения о прекращении применения ДДТ в качестве пестицида в сельском хозяйстве СССР с 1970 года.

Основными направлениями действий, обеспечивающими снижение антропогенной нагрузки на водные объекты, являются сокращение поступления в водные объекты загрязняющих веществ в составе сточных вод путем строительства и реконструкции очистных сооружений на предприятиях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства, организация и очистка поверхностного стока с селитебных территорий и промышленных площадок, обустройство зон санитарной охраны источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения и водоохранных зон водных объектов, осуществление противоэрозионных мероприятий на землях сельскохозяйственного назначения.

Водная стратегия Российской Федерации на период до 2020 года

С 1980 г. были сужены сферы применения ГХЦГ; этот препарат применялся, в основном, в профилактических целях для борьбы с вредителями и болезнями продовольственных культур. С 1980 г. было принято решение о прекращении применения ГХЦГ в районе водосборного бассейна озера Севан.

Исследования, проведенные в 1980-1983 гг., показали, что ДДТ в воде озера Севан обнаруживался в среднем на уровне 0,0004 мг/л (малый Севан) и 0,0003 мг/л (большой Севан). В иле (донные отложения) ДДТ обнаруживался на уровне 0,01-0,037 мг/кг, ГХЦГ - 0,57-1,46 мг/кг. В мышечной ткани рыбы сиг ДДТ определялся на уровне 0,2 мг/кг, ДДЕ - 0,1 мг/кг и ГХЦГ - 0,2 мг/кг. Вышеуказанные пестициды в мышечной ткани рыбы храмуля, которая по сравнению с рыбой сиг жирнее, ДДТ обнаруживался на уровне 0,006 мг/кг, ДДЕ - 0,027 мг/кг и ГХЦГ - 0,001 мг/кг [4].

Результаты исследований показали, что после запрета на применение ДДТ с 1970 года и ГХЦГ с 1980 года (в Севанском бассейне) был отмечен ряд положительных сдвигов: снижение процента обнаружения этих пестицидов в объектах окружающей среды, ДДТ начал обнаруживаться меньше или не обнаруживался по сравнению с ДДЕ, что свидетельствовало о деградации ДДТ [13].

В 2002-2003 гг. был проведен мониторинг хло-рорганических пестицидов в озере Севан и реках, питающих озеро Севан (ГГаварагет, Аргичи, Кар-чахбюр, Б. Масрик, Дзкнагет), а также на 7 крупных реках Республики Армения: Аракс, Раздан, Арпа, Воротан, Дебед, Памбак и Вохчи [1, 2].

Выбор водоемов для исследования содержания пестицидов был проведен с учетом их народнохозяйственного назначения:

✓ водоемы, связанные с сельским хозяйством -реки Аракс, Памбак Арпа (таблица 3);

✓ водоемы, связанные с производством электроэнергии - реки Раздан и Воротан (таблица 4);

✓ водоемы, на водосборной территории которых имеются промышленные предприятия - реки Дебед и Вохчи (таблица 5).

Для анализа в воде открытых водоемов республики были выбраны ДДТ, ГХЦГ, линдан (у-ГХЦГ), гептахлор и гексахлорбензол. Первые три пестицида имели производственное значение и долгие годы применялись почти во всех сельскохозяйственных районах Армении как средства борьбы с вредителями и болезнями растений, а четвертый препарат использовался и как пестицид, и как вещество, имеющее потенциальную возможность образоваться в различных технологических процессах.

Результаты исследований показали, что содержание исследуемых нами пестицидов (ДДТ и его метаболиты, гептахлор, ГХЦГ и его изомер, а также гексахлорбензол) в пробах воды открытых водоемов республики превышало их нормативы этих веществ в воде водоемов [6, 7].

Таблица 1

Содержание хлорорганических пестицидов в воде Малого Севан, мкг/л, 2002г.

NN проб Объект исследования ГХЦГ ДДТ и метаболиты

а в У ДДТ ДДЕ ДДД

1 Вода Малого Севана н/о* н/о 0,023 н/о н/о н/о

2 н/о н/о 0,098 н/о н/о н/о

3 н/о н/о 0,097 н/о 0,009 н/о

4 н/о н/о 0,054 н/о 0,017 н/о

5 н/о н/о 0,067 н/о н/о н/о

6 н/о н/о 0,087 н/о н/о н/о

Процент обнаружения - - 100 - 33,33

Ъ - - 0,426 - 0,026

м - - 0,07 - 0,013

т - - 0,013 - 0,014

Примечание ( здесь и далее): * н/о - «не обнаружено»

Сравнительный анализ полученных результатов показывает, что самым чистым открытым водоемом республики можно считать озеро Севан и реки, питающие озеро (таблицы 1, 2). Это можно объяснить тем, что в водосборной территории

озера Севан (Гегаркуникский марз) в сельскохозяйственном производстве отсутствуют отрасли, интенсивно применяющие пестициды: виноградарство, бахчеводство, садоводство (рисунки 1, 2) [12].

Таблица 2

Содержание хлорорганических пестицидов в воде Большого Севан, мкг/л, 2002г.

NN проб Объект исследования ГХЦГ ДДТ и метаболиты

а в У ДДТ ДДЕ ДДД

1 Вода Большого Севана н/о н/о 0,045 н/о н/о н/о

2 н/о н/о 0,045 н/о 0,019 н/о

3 н/о н/о 0,107 н/о 0,019 н/о

4 н/о н/о 0,069 н/о н/о н/о

5 н/о н/о 0,0152 н/о н/о н/о

6 н/о н/о 0,079 н/о н/о н/о

7 н/о н/о 0,095 н/о н/о н/о

8 н/о н/о н/о н/о н/о н/о

Процент обнаружения - - 87,50 - 25,0 -

Ъ - - 0,4542 - 0,038 -

м - - 0,065 - 0,019 -

т - - 0,008 - - -

Рисунок 1. СОЗ в воде озера Севан и рек, питающих озеро, мкг/л (2002-2003 гг)

□ о. Севан

■ р. Арпа

□ р. Гаварагет

□ р. Аргичи

■ р. Карчахбюр

■ р. Б. Масрик

■ р. Дзкнагет

Рисунок 2. Содержание хлорорганических пестицидов в воде крупных рек республики, мкг/л (2002-2003 гг.).

□ р. Воротан

■ р. Вохчи

□ р. Аракс

□ р. Памбак

■ р. Дебет

■ р. Раздан

Закономерным можно считать загрязненность пестициды в достаточно высоких концентрациях.

рек Арпа (таблица 3), Воротан (таблица 4), Вох- Выявление в перечисленных водоемах ДДТ по на-

чи (таблица 5), Аракс, Памбак, Дебед и Раздан, шему мнению, является следствием применения

где обнаруживались почти все исследуемые нами этого пестицида до недавнего времени [4, 11].

Таблица 3

Содержание хлорорганических пестицидов в воде реки Арпа, мкг/л, 2002 г.

NN Объект Гептахлор ГХЦГ Линдан ДДТ и метаболиты Гексахлорбензол

проб исследования ДДТ ДДЕ ДДД

1 0,113 0,347 0,067 н/о 0,354 0,615 н/о

2 0,098 0,056 0,08 н/о н/о н/о н/о

3 0,103 0,708 0,162 н/о 0,125 1,035 н/о

4 Вода, река Арпа 0,097 0,042 0,062 н/о 0,125 1,035 н/о

5 0,073 0,196 0,06 н/о н/о н/о 0,022

6 н/о 0,021 0,01 н/о н/о н/о н/о

7 0,034 н/о 0,044 н/о н/о н/о 0,005

8 0,114 0,014 0,069 0,831 н/о н/о 0,048

9 0,171 0,18 0,119 н/о 0,013 н/о 0,014

Процент обнаружения 88,88 88,88 100 22,22 44,44 22,22 44,44

Е 0,592 1,564 0,073 1,059 0,998 1,65 0,089

М 0,074 0,195 0,074 0,53 0,25 0,83 0,022

т 0,018 0,09 0,018 0,53 0,14 0,37 0,012

В воде озера Севан ДДТ не обнаруживается, что, видимо, является следствием деградации ранее использованного ДДТ, который превратился в его метаболит - ДДЕ. То есть, если в водосборной территории этих водоемов не был бы использован ДДТ, то там мы могли бы определить лишь метаболиты ДДЕ и ДДД. Определяемый уровень ДДТ можно считать последствием не промышленного применения этого пестицида, а его огра-

ниченного использования отдельными фермерскими хозяйствами.

Препарат гептахлор был обнаружен исключительно в пробах воды реки Арпа, что свидетельствует о его ограниченном применении по сравнению с ДДТ и ГХЦГ [10].

Что касается ГХЦГ, вероятно, до недавнего времени имело место применение как самого ГХЦГ (а+Р), так и препарата линдан (у - ГХЦГ).

Таблица 4

NN Объект ГХЦГ ДДТ и метаболиты Гексахлорбензол

проб исследования а в У ДДТ ДДЕ ДДД

1 н/о н/о 0,026 н/о 0,12 н/о н/о

2 0,257 н/о 0,034 н/о н/о н/о 0,056

3 0,300 н/о 0,106 н/о н/о н/о 0,050

4 - - - - - - -

5 Вода, река Воротан 0,124 н/о 0,034 н/о 0,078 0,023 0,029

6 0,191 н/о 0,052 н/о н/о н/о 0,021

7 0,191 н/о н/о н/о н/о н/о н/о

8 н/о н/о н/о н/о н/о н/о н/о

9 0,177 н/о 0,042 н/о 0,159 0,098 0,022

10 0,043 н/о 0,432 0,167 н/о 2,029 н/о

11 0,151 н/о 0,908 0,083 0,291 4,571 н/о

Процент обнаружения 80 - 80 20 40 40 50

Ъ 1,434 - 1,634 0,25 0,648 6,711 0,178

м 0,18 - 0,2 0,125 0,162 1,68 0,036

т 0,009 - 0,12 0,7 0,06 1,27 0,007

Таблица 5

Содержание хлорорганических пестицидов в воде реки Вохчи, мкг/л, 2002 г.

NN проб Объект исследования ГХЦГ ДДТ и метаболиты

а в У ДДТ ДДЕ ДДД

1 Вода, река Вохчи 0,011 0,042 0,007 н/о н/о н/о

2 0,083 0,008 н/о н/о 0,02 н/о

3 н/о н/о н/о н/о н/о н/о

4 0,07 0,016 0,004 0,012 0,005 0,007

5 0,05 0,036 0,004 н/о н/о н/о

6 0,041 0,018 0,004 0,033 н/о н/о

7 0,007 0,002 н/о н/о н/о н/о

8 0,32 0,016 0,002 н/о н/о н/о

Процент обнаружения 87,5 87,5 62,5 25 25 12,5

Ъ 0,294 0,138 0,021 0,045 0,05 0,007

м 0,042 0,02 0,042 0,0225 0,0125 0,08

т 0,012 0,006 0,001 0,018 0,013 -

Содержание хлорорганических пестицидов в воде реки Воротан, мкг/л, 2002 г.

Выявление нами гексахлорбензола в пробах воды рек Воротан, Арпа и Памбак можно объяснить или непосредственным применением этого препарата в качестве пестицида, или же трансформацией других химических соединений в гексахлорбензол.

Гексахлорбензол в качестве сопутствующего соединения встречается в составе ряда пестицидов, таких как атразин, дактал, линдан, пентахлорфе-нил, пентахлорнитробензол, никлорам, симазин, ГХЦГ Все указанные пестициды имеются в нашей республике, и однозначно можно констатировать, что определяемый нами гексахлорбензол в определенной степени играет роль в загрязнении окружающей среды Республики Армения.

Заключение. При осуществлении мониторинга хлорорганических пестицидов в 2002-2003гг. нами

был проведен сравнительный анализ с аналогичными исследованиями, проведеными в 1970 и 1980 гг.. Этот анализ позволил нам констатировать отсутствие или снижение содержания ДДТ в некоторых открытых водоемах (озеро Севан и реки, питающие озеро). В водах перечисленных водоемов деградация ДДЕ и ГХЦГ происходит естественным путем, и если не будут свежие применения ДДТ и ГХЦГ, то в ближайшие годы эти препараты, по всей вероятности, не будут определяться в водах озера Севан и питающих его рек. Эта закономерность не наблюдается в других открытых водоемах, исследованных нами. Так, в воде рек Арпа, Воротан, Вохчи, Дебед обнаружение ДДТ и ГХЦГ свидетельствует о свежем применении этих пестицидов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александрян А., Бунатян Ю., Сахкалян Э. Мониторинг некоторых стойких органических загрязнителей в объектах окружающей среды Республики Армения. В книге: Материалы 2 -го съезда токсикологов России. Москва, 10-13 ноября 2003.- С. 45-47.

2. Александрян А.В, Ованесян Р.О., Буниатян Ю.А. Распределение стойких хлорорганических соединений в гидросистеме Севан - Раздан. В книге: Материалы XIV съезда гигиенистов Украины. 19-21 мая 2004г. Днепропетровск. Украина. - С. 154-159.

3. Геворкян С.Г., Плузян И.А., Сахкалян Э.О., Мовсе-сян Н.А., Степанян Ж.С. Второе Всесоюзное совещание по исследованию остатков пестицидов. Остатки Пестицидов. Таллин. 1971. - С. 244-248.

Оганесян Р.О. Озеро Севан вчера, сегодня... Ереван. 1994. - 477с.

4. Aleksandryan A. et al. Pesticide Application and Hygienic Challenges in Armenia. In: Proceedings of the 2nd Congress of Ukrainian Toxicologists. Kiev, Ukraine October 12-14, 2004. Abstract Book. - Abstract # 137.- P. 103-104.

5. Aleksandryan A.V., Hovhannisyan R.H, E.Kh. Ghukasyan, et al. Distribution of Persistent Organochlorine Substances/ Compounds Sevan - Hrazdan Hydroecosystem (published in Armenian; annotation in English). Biological Journal of Armenia, 3-4 (56), 2004. p. 194-197.

5. Aleksandryan A., Khachatryan A., Sakhkalyan E. Degradation of persistent organic pollutants in environmental media in Armenia, 1970-2002. In: Abstract Book of ISEA 2004. 14th Annual Conference of the International Society of Exposure Analysis, October 17-21, 2004, Philadelphia, Pennsylvania, U.S.A.- Abstract T1Dp-03. - P.192.

6. Aleksandryan A., Khachatryan V., Sakhkalyan E., Bunatyan Y. Monitoring of Persistent Organic Pesticides and Risk Assessment in Armenia. In: Proceedings of the 9th International HCH and Pesticides Forum for Central and Eastern European, Caucasus and Central Asia Countries. September 20-22, 2007, Chisinau, Republic of Moldova. -P. 110

7. Aleksandryan A., Sakhkalyan E., Bunatyan Yu., Haroutyunyan Zh., Khachatryan A. Monitoring on Persistent Organic Pesticides in Armenia. In: Abstract Book of the 7th International HCH and Pesticides Forum "Towards the Establishment of an Obsolete POPs/Pesticides Stockpile Fund for Central and Eastern European Countries (CEEC) and New Independent States (NIS)" (June 5-7, 2003. Kiev, Ukraine) P. 69-70.

8. Aleksandryan A.V., Sakhalyan E.O., Khachatrayn A.V. Monitoring of Persistent Organic Pollutants: Water Reservoirs of Armenia. In: Proceedings of the 1st Workshop "Persistent Toxic Substances Contamination of the European Region" As a reflection of results of GEF/UNEP Regional Based Assessment of Persistent Toxic Substances (RBA PTS) in Europe, the implementation of the Stockholm Convention and «Community Strategy for Dioxins, Furans and PCBs» (Brno, Czech Republic, November 10-12, 2003). P.151-154.

9. Anahit Aleksandryan. Contamination of Water Basins of Armenia by Persistent Organic Pollutants. In: Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Management of International and Accidental Water Pollution. Sofia, Bulgaria, 8-12 May 2005. / G. Dura et al. (eds.). NATO Security through Science Series - C: Environmental Security. Published by Springer, Dordrecht, The Netherlands. 2006. P. 65-73.

10. Khachatryan A., Aleksandryan A., Bunatyan Yu., Hovhannisyan R., Grigoryan V. Persistent organic pollutants in Sevan - Hrazdan hydroecosystem: quantitative distribution. In: Abstract Book of ISEA 2004. 14th Annual Conference of the International Society of Exposure Analysis, October 1721, 2004, Philadelphia, Pennsylvania, U.S.A. Abstract T1Dp-04. p. 193.

11. Sakhkalyan E.O., Muradyan S.A., Petrosyan M.S. et al. Ecological and hygienic aspects of Sevan Lake waters pollution by pesticides and farm chemicals. In: Actual problems of ecohygiene and toxicology. Materials of International Scientific-Practical Conference. 28-29 May 1998. Kiev. Part 2. p.223-226.