CC BY
30
Бахматова Ю.А.1, Евдокимова В. П.2, Кузовлева Р. Д.3 ©
'Аспирант, кафедра химии; 2доцент, кафедра химии, кандидат химических наук; 3студент отделения химии с дополнительной специальностью биология,
Институт естественных наук и биомедицины, Северный (Арктический) федеральный
университет имени М.В. Ломоносова
СОДЕРЖАНИЕ И ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЛЕНА В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ НА ТЕРРИТОРИИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
В статье представлены результаты определения содержания селена в водах Белого и Баренцева морей, рек и озер Архангельской области, а также в воде, используемой населением данной региона. Выявленонизкое содержание этого элемента в исследуемых объектах. Установлено, что характер распределения селена в значительной мере обусловлен уровнем антропогенной нагрузки на объект, и в меньшей - его географическим положением.Полученные данные могут способствовать дальнейшему определению селенового статуса данной территории.
Ключевые слова: селен, реки, озера, моря, Архангельская область, питьевая вода.
Keywords: selenium, river, lake, sea, Arkhangelsk region, water.
ВВЕДЕНИЕ
Первое упоминание в литературе, касающееся биологической роли селена, относится к 1842 году, когда Japha [12, 170] обнаружил, что почвенные бактерии Bacillusferreus обладают способностью восстанавливать соединения селена. Однако до 1957 года селен рассматривался лишь как токсичный компонент пищи, описывались многочисленные случаи отравлений селеном и его соединениями. И только в 1957 году была выявленаэссенциальность селена [5, 25]. В настоящее время точно установлено, что селен является элементом, обладающим как отрицательным, так и положительным влиянием на экосистемы, характер которого зависит от его концентрации.
Точно установлены следующие функции селена в организме человека: он является мощным природным антиоксидантом; предупреждает онкологические, кардиологические заболевания; стимулирует иммунитет организма; способствует усвоению железа и йода; участвует в образовании клеточной мембраны; выводит из организма такие тяжелые металлы как ртуть, марганец, свинец, кадмий; с витамином Е и другими антиоксидантами облегчает течение ревматоидного артрита, участвует в формировании гормона щитовидной железы - тироксина; стимулирует рост клеток поджелудочной железы; улучшает функциональное состояние печени, нормализует процесс желчеобразования [6, 1-13; 7, 2-8].
Для нормальной работы организма необходимо 50 - 200 мкг селена в сутки. Потребность в селене на 90% удовлетворяется различными пищевыми продуктами. В связи с тем, что около 10% необходимого селена, поступает в организм человека с питьевой водой [2, 1-19], актуальным является исследования содержания селена в водах, используемых населением Архангельской области.
В природных водах концентрация селена относительно мала, вместе с тем она можетизменяться от 0,01 до 3 мкг/л[9, 270]. Поэтому в мире встречаются регионы,как с повышенным, так и с очень низким содержанием этого элемента в поверхностных водах. Например, в природных водах Швеции концентрация селена вирируется от 0,10 до 0,15 мкг/л[10, 253-258],в Белоруссии от 0,35 до 0,60 мкг/л [11, 1-16]. Чрезвычайно высоким содержанием селена характеризуются воды Калифорнии (от 100 до 1400 мкг/л) [1, 189]. В
©© Бахматова Ю.А., Евдокимова В. П., Кузовлева Р. Д., 2014 г.
связи с этим установлена ПДК селена, которая составляет: для воды централизованного водоснабжения, и расфасованной в емкости - 10 мкг/л [8, 82]; для минеральных лечебностоловых и лечебных вод - 50 мкг/л [3, 28].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования содержания селена в различных экосистемах на территории Архангельской области в течение нескольких лет проводятся в Лаборатории биогеохимических исследований Института естественных наук и биомедицины Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова.
В данной статье приведены результаты исследования содержания селена в водных объектах, расположенных на территории Архангельской области, а также в пробах морской воды Белого и Баренцева морей, отобранных во время экспедиции «Арктический плавучий университет».
Архангельская область — крупнейший регион, расположенный на ВосточноЕвропейской равнине, занимающий площадь 587,4 тыс. км2. С севера, на протяжении 3 тыс. км область омывается водами Белого, Баренцева и Карского морей, относящихся к бассейну Северного Ледовитого океана. В состав Архангельской области входят 20 административных районов и Ненецкий автономный округ.
Архангельская область обладает колоссальными водными ресурсами. На ее территории насчитывается более 72 тыс. рек и озер, воды которых использует население. Крупнейшие озера: Лача, Кенозеро, Ундозеро, Лекшмозеро. Важнейшие реки: Северная Двина, Мезень, Онега, Печора.
Содержание селена определяли флуориметрическим методом с использованием 2,3-диаминонафталина в соответствии с ГОСТ 19413-89 . По окончании исследования была проведена статистическая обработка результатов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Результаты исследований представлены в таблицах 1 - 4.
Таблица 1
Результаты определения содержания селена в водах озер Архангельской области
Административный район, город Название озера СЭе, мкг/л
Приморский Светлое 1,57 ± 0,01
Коровье 0,82 ± 0,01
Зеленое 1,65 ± 0,01
Каргопольский (территория Кенозерского национального парка) Лекшмозеро 0,98 ± 0,01
Белое 0,44 ± 0,03
Вильно 0,59 ± 0,03
Масельгское 0,46 ± 0,02
Саргозеро 0,59 ± 0,02
Синее 0,42± 0,02
Коношский Верхнее 1,69 ± 0,01
Нижнее 1,75 ± 0,01
Холмогорский Любское (Сийский лесопарк) 0,73 ± 0,01
Плоское 1,73 ± 0,01
Большое Михайловское (с.Емецк) 0,98 ± 0,02
Золотое (с. Емецк) 0,99 ± 0,02
Конуново 0,80± 0,02
Пинежский Безымянное 1,80 ± 0,01
Онежский Таломбозеро 0,67 ± 0,02
Острова Соловецкого архипелага ( историкоархитектурный и природный Лесное 0,76 ± 0,02
Святое 0,80 ± 0,03
музей-заповедник)
г. Северодвинск Театральное 1,22 ± 0,01
Содержание селена в водах озер находится в интервале концентраций 0,44 - 1,80 мкг/л, что не только не превышает ПДК, но и свидетельствует о довольно низким его уровне.
Анализ данных указывает на то, что содержание селена в водах озер главным образом зависит от уровня антропогенной нагрузки. Так, воды озер, находящихся на охраняемых природных территориях (Кенозерский национальный парк, Соловецкий государственный историко-архитектурный и природный музей-заповедник) содержат в среднем в 3 раза меньше селена, чем воды остальных озер (табл. 1).
Таблица 2
Результаты определения содержания селена в водах рек Архангельской области
Район,город Название реки СЭе, мкг/л
Архангельск Северная Двина 3,48 ± 0,01
Соломбалка (среднее течение) 10,12 ± 0,01
Соломбалка (устье) 1,70 ± 0,01
Северодвинск Параниха 1,27 ± 0,01
Кудьма 1,33 ± 0,01
Забориха 1,23 ± 0,01
Каргопольский Онега 0,72 ± 0,02
Красноборский Ладонга 1,68 ± 0,01
Лябла 1,36 ± 0,01
Мокша 1,58 ± 0,01
Сужега 1,59 ± 0,01
Лешуконский Мезень 1,54 ± 0,01
Пинежский Пинега 1,75 ± 0,01
Няндомский Няндомка 1,92 ± 0,01
Онежский Кодино 0,95 ± 0,01
Приморский Корабельный рукав р. Северная Двина 1,65 ± 0,01
Колозьма 1,03 ± 0,01
Брусовица 9,35 ± 0,01
Кехта 10,03 ± 0,01
Вельский Вель 0,83 ± 0,01
Вага 0,93 ± 0,01
Холмогорский Тюленьга 1,48 ± 0,01
Ваймуга 1,58 ± 0,01
Курополка 1,37 ± 0,01
Пеновка 1,28 ± 0,01
Шенкурский Вага 0,67 ± 0,02
Из таблицы 2 следует, что речные воды отличаются несколько большим содержанием селена. В водах исследуемых рек концентрация данного элемента лежит в пределах 0,72 -3,48 мкг/л, что также не превышает ПДК. И только воды рек Соломбалка и Кехта содержат селен на уровне предельно допустимой концентрации. В целом содержание селена в водах рек, расположенных в городской черте, выше, чем в водах сельских районов, что связано с более значительной антропогенной нагрузкой на водные объекты.
Обращает на себя тот факт, что имеются территориальные особенности распределения
селена:
1) поверхностные воды северных и западных районов Архангельской области отличаются меньшим содержанием селена, чем воды остальных районов;
2) в образцах воды, отобранных вблизи населенных пунктов, как правило, обнаруживается большее количество данного элемента, что подтверждает ведущую роль техногенных источников поступления селена в окружающую среду.
В таблице 3 представлены данные по содержанию селена в питьевой водопроводной и минеральных водах. К сожалению, в питьевой воде уровень селена еще ниже, чем в природных водах. Видимо, это связано с процессом подготовки воды к использованию, в ходе которого теряется так необходимый для человека селен.
Таблица 3
Содержание селена в питьевой воде
Питьевая вода СЭе, мкг/л
Водопроводная вода г. Архангельск 0,13 - 0,77
Водопроводная вода г. Северодвинск 0,13 — 0,33
Водопроводная вода г. Новодвинск 0,11 — 0,36
Минеральная вода «Акваминерале» 0,95
Минеральная вода «Куртяевская» 0,55
Минеральная вода «Вельская» 1,07
Питьевая вода «На Еда» 0,47
Питьевая вода «Акварель» 0,63
Таблица 4
Результаты определения содержания селена в водах Белого и Баренцева морей
Название моря Местоположение точки отбора проб СSe, мкг/л
Белое О. Ягры (Северодвинск) 3,83 ± 0,01
Кандалакшский залив Т4 0,40 ± 0,03
Двинской залив Т 3 0,33 ± 0,03
Двинской залив Т 20 0,34 ± 0,03
Онежский залив Т 9 0,46 ± 0,03
Онежский залив Т 19 0,35 ± 0,03
Онежский залив Т 5 (район БеломорскоБалтийского канала) 0,68 ± 0,03
Баренцево В районе о. Колгуев Т7 0,34 ± 0,03
В районе архипелага Земля Франца-Иосифа Т 2 0,31 ± 0,03
В районе г. Североморск Т 1 0,32 ± 0,03
В районе архипелага Новая ЗемляТ 15 0,41 ± 0,03
В районе архипелага Новая Земля (Русская Гавань)Т 14 0,53 ± 0,03
В районе архипелага Новая Земля (Русская Гавань)Т 13 0,61 ± 0,03
В районе архипелага Новая Земля (Русская Гавань)Т 18 0,46 ± 0,03
В районе Кольского полуострова Т 12 0,71 ± 0,03
Исследования показали, что воды морей отличаются низким содержанием селена. Это
согласуется с литературными данными и может быть связано как с удалением водных объектов от источников техногенного поступления данного элемента, так и со способностью некоторых морских организмов накапливать селен.
Воды Двинского, Кандалакшского и Онежского заливов Белого моря характеризуется низким содержанием селена (0,33 - 0,46 мкг/л), и только в районе Беломорско-Балтийского канала содержание данного элемента увеличивается до 0,68 мкг/л. Аномально высокой оказалась концентрация селена в пробе воды Белого моря, отобранной в районе острова Ягры, что связано с непосредственной близостью крупного промышленного центра - города Северодвинска (табл. 4).
Воды Баренцева моря характеризуются также довольно низким уровнем содержания селена (0,31 - 0,61 мкг/л). Только в районе Кольского полуострова (Т 12) обнаружено повышенное содержание селена.
Выводы
1) С использованием флуориметрического метода выполнен анализ большого количества образцов природных и питьевых вод Архангельской области на содержание селена.
2) Поверхностные материковые воды Архангельской области характеризуются низким уровнем содержания селена, поэтому, не только не представляют опасности для здоровья человека, но и не могут являться основными источниками селена для живых организмов.
3) Прослеживается территориальная особенность распределения селена в водных объектах Архангельской области. Более низкие концентрации селена обнаруживаются в северных и западных районах, а более высокие — в восточных и южных районахи вблизи населенных пунктов.
4) Представленные данные будут способствовать в дальнейшем определению селенового статуса территории Архангельской области.
Литература
1. Башкин В.Н. Биогеохимия. - М.: Научный мир, 2004. - 584 с.
2. Гмошинский И.В. Микроэлемент селен: роль в процессах жизнедеятельности: обзорная информация / И.В. Гмошинский, В.К. Мазо, В.А. Тутельян, С.А. Хотимченко. HAH Украины: Экология моря, 2000. - 19 с.
3. ГОСТ 13273-88. Воды минеральные питьевые лечебные и лечебно-столовые. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 43 с.
4. ГОСТ 19413-89 Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации селена. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1989. - 5 с.
5. Ермаков В.В. Биологическое значение селена / В.В. Ермаков, В.В. Ковальский. М.: Наука, 1974. -300 с.
6. Пятницкая С.В. Селен и свободнорадикальный статус у пациентов с острым коронарным синдромом : автореф. дис. ... канд. мед.наук.- Хабаровск, 2011. - 13 с.
7. Решетник Л.А. Биогеохимическое и клиническое значение селена для здоровья человека / Л.А. Решетник, Е.О. Парфенова // Микроэлементы в медицине. - 2001. - №2. - С. 2 - 8.
8. СанПин 2.1.4.1074 - 01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Минздрав России, 1988. - 84 с.
9. Селен. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Всемирная организация здравоохранения. - Женева.: Изд-во Медицина, 1989. - 270 с.
10. Торшин С.П. Селен в депонирующих средах нечерноземной зоны Европейской части и агрохимический метод коррекции дефицита селена // Экология. - №4. - 1990. - С. 253 - 258.
11. Чаженгина Е.А. Распределение селена в ландшафтно-геохимических условиях Карелии: автореф. дис. . канд. хим. наук. - М., 1990. - 16 с.
12. Rosenfeld I., Beath O.A. Selenium.Geobotany, biochemistry, toxicity and nutrition. - New York: Acad. Press, 1964. - P. 371.
