CC BY
73
Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения
МОНИТОРИНГ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РАДИОНУКЛИДОВ В ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ
Г.Н. Вяйзенен, А.И.Токарь
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого. Новгород Великий.
MONITORING OF HEAVY METALS AND RADIONUCLIDES IN NATURAL ECOSYSTEMS
G.N. Vyaizenen, A.I. Tokar
Yaroslav-the-Wise Novgorod State University, Novgorod Velikij.
On the basis of studies carried out in the territory of the Novgorod Region it was suggested to use wild settled animals for monitoring of the quality of environment in the North-West of the European Russia. To ensure environmental safety of people it is necessary to give strict control over pollutants in food products of wild nature.
Любая природная экосистема характеризуется сложившимся стабильным видовым набором представителей флоры и фауны в специфических почвенно-климатических условиях. Особый интерес вызывают постоянно живущие (оседлые) виды животных в связи с ведением мониторинга.
В условиях Северо-Запада РФ объективным показателем мониторинга пресноводных экосистем могут служить образцы проб воды, донных грунтов, все виды рыб, раки, пресноводные моллюски, ондатры, выдры, бобры, некоторые виды птиц. О миграции поллютан-тов в лесных экосистемах можно судить по концентрации таковых в почвенных горизонтах, растительности, тканях и органах животных (лось, кабан, косуля, заяц, боровая и водоплавающая дичь). Состав рационов изучен достаточно полно: для травоядных наземных животных и бобров. Это, как правило, растения нижнего яруса, в том числе водные; облиственные побеги лиственных и хвойных деревьев. Указанных животных добывают в Новгородской области в достаточных количествах и получение биологического материала для аналитической работы не представляет трудностей (численность бобров с 1985 по 1993 год возросла с 9550 до 14240 особей; популяция лосей -11.0-14.3 тыс. особей (Порохов, 1998).
В Новгородской области (Батецкий, Валдайский, Окуловский, Новгородский районы) были исследованы образцы биологического материала на наличие тяжёлых металлов и радионуклидов. Содержание радионуклидов цезия-137 и калия-40 определяли по «Методическим указаниям по методам контроля МУК 2.6.1.717-98» в Новгородском Центре стандартизации, метрологии и сертификации. Концентрацию тяжёлых металлов в биопробах определяли на атомноэмиссионном спектрометре фирмы Perkin Elmer (США) в химической лаборатории АО «Акрон».
Тяжёлые металлы и радионуклиды составляют основной объём ксенобиотиков региона. По трофическим цепям данные поллютанты мигрируют в системе почва- растение - животное - человек и определение их концентрации в каждом из звеньев позволяет судить об уровнях перехода их в каждое последующее звено. Первое звено - почва, являющаяся депо большинства поллютантов. Через систему почвен-нопоглощающего комплекса (ППК) происходит активный обмен тяжёлых металлов и радионуклидов в почвенных горизонтах: часть поступают в растения через корневую систему и вступают в метаболические процессы растений с последующей кумуляцией, прочие -вымываются в нижележащие почвенные слои.
Почвы региона представлены в основном различными типами подзолов; концентрация тяжёлых металлов и радионуклидов в различных почвенных горизонтах лесных почв представлены в таблице 1.
Концентрация тяжёлых металлов и радионуклидов претерпевает существенные изменения в зависимости от залегания почвенных горизонтов. Большая часть растительности, произрастающей в лесу, имеет мочковатую корневую систему, в том числе многочисленные представители сем. мятликовых, имеющих большое значение в рационах травоядных животных. Растения со стержневой корневой системой, в том числе деревья и кустарники, редко имеют корни большей глубины, поэтому наибольшего внимания заслуживает именно корнеобитаемый слой - до 40 см. По некоторым тяжёлым металлам, таким как хром, стронций, никель, отмечено нарастание концентрации с увеличением глубины, в наибольшей степени это отмечено по стронцию - на 20.0% в нижнем почвенном горизонте против дернины. Это определило ситуацию с суммарным содержанием тяжёлых металлов в почве в целом, так как хром и стронций составляют 75.36-88.80% от суммы тяжёлых металлов. Обилие осадков и низкое содержание гумуса в почве способствуют вымыванию тяжёлых металлов в нижние слои почвы, из-за чего именно эти почвенные горизонты оказываются наиболее загрязнёнными тяжёлыми металлами. Наряду с этим концентрация свинца, олова и железа достигает максимальных значений в дернине; это же относится и к радионуклидам, активно депонирую-
Таблица 1
Концентрация тяжёлых металлов и радионуклидов в почве
Почвенный горизонт, см Содержание металлов, мг/кг Радионуклиды, Бк/кг
РЬ Сё Сг Вп А1 Вг N1 Бе Итого 137С8 40К
Дернина (0) 9.5 0.08 94.5 2.2 0 61.7 7.9 1.12 0.02 175.9 266.23 707.44
0-20 8.4 0.08 113.0 1.9 0 65.8 9.4 2.03 0.02 198.6 235.61 622.71
21-40 7.8 0.07 113.4 1.7 0 69.8 10.6 0.91 0.03 203.3 136.87 378.90
щимся в поверхностных слоях почвы и находящихся в связанной форме с гумусовой фракцией почвы. Концентрация радиоцезия и радиокалия в дернине выше, чем в нижнем почвенном горизонте в 1.95 и 1.87 раз соответственно (табл. 1).
Растения в различной степени кумулируют поллютанты, что связано с видовыми особенностями и рядом других факторов (табл. 2).
Таблица 2
Концентрация тяжёлых металлов и радионуклидов в разных группах растений
Вид растения ________________________Содержание тяжёлых металлов, мг/кг___________________Радионуклиды, Бк/кг
РЬ Сё N1 Вг Бе А1 Итого 137С8 40К
Хвощ полевой 2.06 0.33 1.44 14.77 0.99 - 18.6 * *
Крапива двудомная 2.29 0.204 2.19 6.53 0.51 - 11.21 7.92 359.57
Лиственные деревья и 2.29 0.62 2.83 8.60 0.49 - 14.34 6.87 137.0
кустарники Осоки 2.53 0.29 2.3 5.61 0.59 10.73 * *
Хвойные 1.42 0.18 2.16 2.13 0.53 0.24 6.13 * *
Мхи 4.58 0.22 2.89 3.39 0.14 0.74 11.82 * *
Кустарнички 1.81 0.18 1.39 4.43 0.76 - 7.81 * *
* Определение концентрации По загрязнённости растительности тяжёлыми металлами выделя-
радионуклидов не проводилось ются хвощ полевой, мхи, облиственные побеги лиственных деревьев
и кустарников; наиболее чистые - побеги хвойных и кустарнички (черника, брусника). Зная рацион животных по сезонам года, можно априорно предсказать степень загрязнения органов и тканей животных тяжёлыми металлами. Убой лосей и бобров выявил следующую степень загрязнения организма радионуклидами (табл. 3).
Таблица 3
Концентрация радионуклидов в органах и тканях лосей и бобров, Бк/кг
Орган, ткань Лось Бобр
137Цезий 40Калий 137Цезий
Кровь 1.85 44.77 -
Лёгкое 2.96 38.11 -
Мышечная ткань 7.03 52.54 18.4
Печень 8.14 44.11 20.5
Почка 5.18 49.95 28.0
Ребро 5.92 62.53 8.2
Анализ биопроб на загрязнённость радиоцезием выявил существенные различия в загрязнённости радионуклидами одноименных органов у разных видов животных. В частности, концентрация радиоцезия в паренхиме печени и почек бобров выше в 2.5 и 5.4 раза против соответствующего показателя лосей. В пределах каждого вида также прослеживается существенный разброс значений концентрации радиоцезия и радиокалия: у лосей наиболее «чистой» тканью организма оказалась кровь, а загрязнение радиоцезием мышечной ткани и печени в 3.7 и 4.4 раза выше.
Выводы:
1. Для мониторинга окружающей среды Новгородской области с успехом могут быть использованы дикие осёдлые животные (от микроорганизмов до высших).
2. Необходимо проводить контроль поллютантов в грибах, дикорастущих растениях, органах и тканях рыб, раков, промысловых млекопитающих и птиц, используемых в пищу населением.
Международная конференция
