CC BY
18Особенности распределения Лб в компонентах морских
прибрежных экосистем Приморья
Ковековдова Л.Т. fkovekovdova@mail.ru )(1), Иваненко Н.В. (2), Симоконь М.В. (1)
(1) Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр.
(2) Дальневосточный государственный университет.
Биогеохимическая обстановка регионов, сложившаяся до начала двадцатого столетия, формировалась, в основном, за счет естественных процессов. В последующие годы, в результате роста хозяйственной деятельности, при несоблюдении природоохранных мероприятий на естественные процессы стали оказывать значительное влияние техногенные факторы.
В Приморье в связи с добычей и переработкой сульфидных руд цветных металлов существуют геохимические предпосылки повышенного содержания As в морской среде и гидробионтах. В число минералов горно-рудных районов на севере Приморья входит арсенопирит (мышьяковистый колчедан), переработка которого сопровождается увеличением поступления As в окружающую среду и дальнейшим выносом его в прибрежные акватории. Вместе с тем, на побережье региона имеется ряд промышленных предприятий, с отходами которых As может поступать в прибрежные воды. Поступление As от береговых источников, а также из горно-рудных районов в прибрежные воды может способствовать появлению зон с повышенным содержанием этого элемента в морской среде и организмах.
As является высокотоксичным кумулятивным протоплазматическим ядом, поражающим нервную систему человека [1]. Накопление этого элемента морскими промысловыми организмами в высоких концентрациях негативно влияет на их существование и делает невозможным использование в пищу.
На фоне большого числа работ, посвященных изучению содержания токсичных элементов в морских организмах, отсутствуют данные, отражающие концентрации As в донных отложениях и промысловых гидробионтах.
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1 438 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf
Целью работы была химико- экологическая оценка прибрежных акваторий Приморья (северо-западной части Японского моря) по содержанию As в донных отложениях и промысловых гидробионтах.
В основу работы положены результаты, полученные авторами по материалам, собранным в 1998 - 2001 гг.
Районы работ находились в пределах прибрежных вод Приморья и охватывали на севере края бухты: Рудная, Киевка, акваторию вблизи пос. Глазковки; на юге - в зал. Петра Великого - заливы: Находка, Славянский, Амурский, юго-западную часть залива (зал. Посьета и устьевую зону р. Туманной) (Рис. 1).
Рис. 1. Карта-схема расположения районов работ
Исследовали донные отложения, промысловые беспозвоночные: мидию Грея СгепошуМш grayanus, приморский гребешок М12икоре&еп уе88оет\8, тихоокеанскую
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1 439 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf
мидию Mytilus trossulus, а также растения: бурую водоросль ламинарию японскую Laminaria japónica и морскую траву зостеру Zostera marina.
Отбор донных отложений и гидробионтов, а также их подготовка осуществлялись в соответствиии с ГОСТ 17.1.5.01 - 80.
Определение As проводили беспламенным атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре «Hitachi» модель 170 - 70 с графитовым непламенным атомизатором. Фон корректировался с помощью эффекта Зеемана. Для контроля применяли стандартные образцы растворов металлов, утвержденные Госстандартом и внесенные в государственный реестр средств измерений, прошедших государственные испытания. Точность определения элемента в донных отложениях не превышала 9,7 %; в биологических образцах - 10,5 %.
Диапазоны концентраций кислоторастворимых форм As в донных отложениях прибрежных акваторий Приморья представлены в табл. 1.
Средняя концентрация As в глинистых илах Мирового океана составляет 13 мкг/г [2]. Концентрации As в донных отложениях зал. Петра Великого находились на уровне, известном для илов из других областей Мирового океана. Наибольшие содержания элементов приурочены к отдельным районам. Так, в Амурском заливе в б. Золотой Рог концентрация As в 10 раз превышала его содержание на фоновой станции. Известно, что источником загрязнения данной акватории являются крупнейшие промышленные предприятия, расположенные на берегу бухты, а также г. Владивосток. Содержание As в грунтах западного входного мыса б. Золотой Рог - м. Токаревского было в 3 раза выше его фоновых концентраций, что отражает значительный антропогенный пресс на данную акваторию.
Такие же концентрации элемента, как у м. Токаревского, обнаружены в б. Западной у о. Попова. Ранее в компонентах среды этой акватории установлены высокие содержания ртути [3]. Значимое увеличение (P = 0,05) содержания As в грунтах данного района, относительно фона, согласовывается с результатами исследований посвященных оценке содержания других элементов в среде в этом районе и происходит, очевидно, в результате геохимической ситуации.
Выявлен район в прибрежье северного Приморья - б. Рудная - с многократно повышенным уровнем содержания As в донных отложениях (в 24 - 184 раз относительно
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1 440 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf
фоновых концентраций). Такое содержание элемента в грунтах обусловлено стоками
горно-рудных и горно-химических производств Дальнегорского района.
Таблица 1
Диапазоны концентраций As в донных отложениях, мкг/г сух. массы
Район сбора проб Дата отбора Диапазон
Зал. Г етра Великого
Залив Находка сент. 1998, 1999 1,63 - 10,02
Славянский залив июль 2000; май, июль 2001 1,60 - 4,75
Бухта Золотой Рог сент. 1998, 2001 23,00 - 25,40
Амурский залив июнь 2001 0,22 - 6,40
О-в Рейнеке (условно-фоновый район) сент. 1998; май, июль 2000, 2001 1,98 - 2,2
Юго-западная часть Амурского залива июнь 2001 1,00 - 1,90
Северное Приморье
Бухта Рудная июль, авг., сент. 1999; авг. 2000 52,50 - 405,00
Бухта Киевка июль, авг. 1999; авг. 2000 1,63 - 3,90
Рудные месторождения, разрабатываемые в долине реки Рудной, впадающей в бухту, характеризуются комплексом из более чем 30 минералов, в их числе арсенопирит -минерал класса сульфидов (FeAsS) [4]. Вблизи рудных тел формируются геохимические аномалии, но концентрации металлов в них невысокие и не меняют качества воды коренным образом. Однако ввод месторождений в эксплуатацию приводит к резкому увеличению поступления микроэлементов в природные воды. Содержание мышьяка в техногенных и природно-техногенных компонентах в долине реки повышено [5].
Таким образом, разрабатываемые и отработанные месторождения, отвалы, хвостохранилища являются основным источником As, поступающим в прибрежные морские воды путем вымывания его атмосферными осадками с открытых поверхностей горных выработок.
Диапазоны концентраций мышьяка в гидробионтах представлены в табл. 2.
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1 441 http://zhumal.ape.relam.ru/articles/2002/127.pdf
Среднее содержание As в двустворчатых моллюсках составляет 15 мкг/г сух. массы, в мидиях - 0,46 мкг/г [6, 7]. Концентрации As в органах и в целых мягких тканях исследованных видов промысловых беспозвоночных из акваторий Приморья не превышают фоновых уровней этих элементов, известных для двустворчатых моллюсков.
Полученные результаты позволяют отметить различия в содержании элемента в организме тихоокеанской мидии в зависимости от места обитания. Так, концентрации As в мидиях из б. Киевки были выше и значимо (Р = 0,05) отличались от содержания элемента в моллюсках из Славянского залива. Концентрации As в тихоокеанской мидии отражали уровень концентраций этих элементов в донных отложениях.
Ряд убывания концентраций As в органах приморского гребешка следующий: жабры > мантия > пищеварительная железа > мускул > гонады, в органах мидии Грея -пищеварительная железа > мантия ~ жабры > мускул > гонады. Таким образом, основными органами накопления As являются пищеварительная железа, жабры, где концентрация элемента в 2 - 3 раза выше, чем в гонадах и мускуле. Этот факт указывает на физиологический контроль этого элемента в организме моллюсков. Высокие концентрации As в жабрах приморского гребешка связаны с механическим осаждением этого элемента со взвесью на их поверхности.
Распределение мышьяка по органам и тканям мидии Грея и приморского гребешка объясняется, вероятно, различиями в метаболизме моллюсков, а именно, меньшими скоростями его протекания в таком долгожителе, как СгвпвтуШш grayanus и постепенным накоплением элемента в органе депонирования и выведения поллютантов -пищеварительной железе.
С помощью зостеры была сделана попытка оценить геохимическую ситуацию в среде, в данном случае в донных отложениях, так как морские травы в большей степени поглощают минеральные элементы из грунта, чем из воды. Содержание As в морской траве позволило оценить концентрации растворенных (биодоступных) форм этого элемента в донных отложениях.
Среднее содержание As в сухой фитомассе растительности континентов - 0,12 мкг/г сух. массы, в бурых водорослях разных видов - 30 мкг/г сух. массы [2]. Таким образом, концентрации As в морской траве превышают известные для наземных растений
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1 442 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf
и близки к содержанию в морских водорослях. Следовательно, высшее водное растение Zostera marina, вторичный вселенец в море, за многие века обитания в морской среде утратила черты, свойственные минеральному составу наземных трав.
Таблица 2
Диапазон концентраций мышьяка в промысловых гидробионтах,
мкг/г сух. массы
№ Вид Ткань, орган Место отбора Дата отбора Диапазон
1 2 3 4 5 6
1 Тихоокеанская мидия Мягкие ткани Бухта Киевка Июнь, август 1999 1,70 - 2,30
Славянский залив Май, сентябрь 2000; май 2001 0,22 - 2,90
2 Мидия Грея Мягкие ткани О-в Рейнеке - // - 0,14 - 0,57
Славянский залив - // - 0,05 - 0,64
3 Мидия Грея Мускул Славянский - // - 0,15 - 0,22
Гонады залив, -
Жабры бухта Круглая 1,97 - 2,25
Пищеварит. железа 0,78 - 0,96
Мантия 0,98 - 1,00
Мускул Бухта Киевка Июнь, 1,00 - 1,10
Гонады август 1999 0,60 - 0,80
Жабры 2,15 - 2,30
Пищеварит. железа 2,98 - 3,60
Мантия 1,00 - 1,10
4 Приморский Мускул Славянский - // - 0,30 - 0,60
гребешок Гонады залив, 0,09 - 0,30
Жабры бухта Северная 1,60 - 9,20
Пищеварит. железа 0,50 - 0,80
Мантия 0,90 - 4,20
Мускул О-в Рейнеке - // - 0,20 - 0,53
Гонады 0,07 - 0,64
Жабры 1,80 - 5,53
Пищеварит. железа 0,32 - 1,20
Мантия 0,25 - 2,10
5 Ламинария Листовая пластина Бухта Рудная, Июнь,
японская Мыс Бринера июль 1998; 36,00 - 57,50
Мыс Грозный июль, 30,00 - 54,00
Пос. Глазковка август 1999 32,00 - 40,60
О-в Рейнеке Июль 2000; май, июль 2001 1,50 - 1,97
6 Зостера морская Целиком О-в Рейнеке Май 2000; май, июль 2001 0,54 - 1,02
Славянский залив 0,06 - 1,91
Исследование концентраций As в зостере морской показало, что обогащение грунтов растворимыми формами элемента носит одинаковый характер как для фонового района (о. Рейнеке), так и для акватории испытывающей антропогенную нагрузку (Славянский залив), хотя и отмечается слабая тенденция к увеличению содержания элемента в грунтах Славянского залива. Наибольшие концентрации элемента в Славянском заливе приурочены к району подверженному техногенному прессу, бухте Славянке, где расположен судоремонтный завод, в отходах которого содержится мышьяк, традиционно присутствующий в стоках гальванических производств [8].
Среднее содержание As в бурых водорослях разных видов 20 - 30 мкг/г сух. массы [2, 6]. В результате проведенной работы выявлены значимые отличия (Р = 0,05) в содержании As в ламинарии из акваторий северного Приморья и фонового района. Концентрации As в ламинарии, с фоновой станции соответствуют диапазону его содержания в водорослях из других районов Мирового океана. Уровни содержания As в ламинарии из северного Приморья в 24 - 30 раз превышают его количество в водорослях этого вида из фонового района.
На акватории северного Приморья - в б. Рудной - содержание As в ламинарии выше известных литературных данных о концентрации элемента в водорослях. Аномально высокие концентрации As в макрофитах из северного Приморья отразили экологическую ситуацию в среде этого района.
Содержание As в ламинарии японской из обследованных акваторий соответствует его распределению в донных отложениях.
Обнаружены значимые отличия в концентрациях As в ризоидах, стволике и листовой пластине (P = 0,05). Ряд убывания концентраций As в отдельных частях
и __w
слоевища ламинарии японской имеет следующий вид: ризоид > листовая пластина > стволик (Рис. 2).
Изучая распределение As по органам и тканям бурых водорослей Laminaria japonica и Kjellmaniella crassoforia японские исследователи H. Kitazume и K. Oishi (1987)
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1 444 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf
подтвердили, что нахождение его в частях таллома связано с процессами обмена веществ [9]. Низкие концентрация As в стволиках Laminaria japónica из вод Приморья, очевидно, связаны с тем, что новообразованные клетки не успевают накопить того количества микроэлементов, в котором они присутствуют в клетках постоянных тканей. Следовательно, то количество элемента, которое фиксируется клетками меристемы, не накапливается, а используется на протекание специфических реакций. О физиологической роли As в водорослях известно пока очень мало.
Конц., мкг/г сух. массы
140 120 100 80 60 40 20 0
ГЬ
п-tl
ПЪ
□ Лист. пл.
□ Стволик
□ Ризоид
3
Район
Рис. 2. Распределение концентраций мышьяка по отдельным частям слоевища ламинарии японской, мкг/г сух. массы.
1. Мыс Грозный. 2. Мыс Бринера. 3. Пос. Глазковка.
Таким образом, проведена оценка содержания А8 в донных отложениях и гидробионтах из прибрежья Приморья. Выделены районы с повышенным содержанием А8 в грунтах. Установлено, что более высокие концентрации элемента приурочены к местам поступления загрязняющих веществ с дренажными рудничными водами. На юге Приморья - в зал. Петра Великого превышение фона мышьяка в грунтах установлено в районах с высокой концентрацией поллютантов (поступающих от береговых промышленных, коммунально-хозяйственных предприятий, а также судов морского транспорта). Выявлено аномально высокое содержание А8 в донных отложениях и водорослях из горно-рудного района на севере Приморья - в б. Рудной. Выяснено, что концентрации А8 в двустворчатых моллюсках, водорослях и морских травах отражают распределение этих элементов в морской среде.
Литература
1. Скурихин И.М. Методы определения микроэлементов в пищевых продуктах // Проблемы аналитической химии. Т. VIII. Методы анализа пищевых продуктов. М.: Наука, 1988. С. 132 - 152.
2. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мысль, 1983. 272 с.
3. Лучшева Л.Н. Содержание ртути в компонентах экосистемы б. Алексеева (залив Петра Великого Японского моря) // Биология моря, 1995. Т. 21, № 6. С. 412 - 415.
4. Геология свинцово-цинковых месторождений Приморья / Труды ин-та геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии. Выпуск 34. Под. ред. Е.А. Радкевич. Изд-во Академии наук СССР, 1960. 328 с.
5. Елпатьевский П.В., Ковековдова Л.Т. Мышьяк в техногенных и природно-техногенных компонентах в долине реки Рудной (Приморский край) // Вестник ДВОРАН, 2001. № 5 С. 78 - 86.
6. Демина Л.Л., Гордеев В.В., Шумилин Е.В. Биокосная система океанской воды // Биогеохимия океана. М.: Наука, 1983. с. 90 - 124.
7. Комиссарова Н.Ю. Содержание тяжелых металлов и пестицидов в некоторых гидробионтах. Экспресс-информация. Серия: Обработка рыбы и морепродуктов. Выпуск 2. М.: ЦНИИТЭРХ, 1990. С. 12 - 15.
8. Сает Ю.Е., Ревич Б. А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.
9. Kitazuma H., Oishi K. Arsenium accumulation in Laminaria japonica and Kjellmaniella crassiforiaa of Hakadata // Bull. Fac. Fish. Hokkaido Univ., 1989. V. 38, № 1. P. 156 - 164.
