CC BY
142
7. Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. - М.: Изд-во РАН, 1997. - Т.1.
Статья поступила в редакцию 10.11.10
УДК 504.453.054.669.018.674
А.Н. Эйрих, канд. тех. наук, н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул; Т.Г.Серых, ведущий инженер ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected]
СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ВОДЕ БАССЕЙНА РЕКИ ОБЬ
Рассмотрены особенности распределения микроэлементов в воде бассейна р. Обь. Определены участки реки с превышением ПДКв и ПДКв.р.
Ключевые слова: микроэлементы, тяжелые металлы.
Большое внимание исследователей уделяется изучению содержания и распределения микроэлементов в природных водах и выявлению физико-химических условий водной среды, влияющих на нахождение загрязняющих элементов в воде. Среди загрязняющих веществ наибольшее влияние на качество природных вод оказывают тяжелые металлы, которые относятся к консервативным загрязняющим веществам, не разлагаются в природных водах и способные мигрировать в водных средах на значительные расстояния [1]. Тяжелые металлы могут быть как нетоксичными, так и проявлять в водных экосистемах низкую, среднюю и высокую токсичность. Токсичными являются металлы (As, Cd, Со, Си, №, РЬ, Sb, Сг, Zn), относящиеся к классу В (халькофильные элементы) по шкале комплексных соединений [2]. При экологических исследованиях речных экосистем важным аспектом является изучение содержания растворенных и взвешенных форм микроэлементов в воде.
Река Обь относится к числу величайших рек земного шара. Широкое ее использование в качестве источника водоснабжения для питьевых и промышленных целей требует постоянного контроля качествавод. Промышленные и бытовые сточные воды после обработки сбрасываются в реку. Различия в способах первичной обработки приводят к разнообразию форм нахождения металлов, вследствие чего качество поступающих в реку сточных вод нестабильно.
Для оценки загрязненности р. Обь были проведены экспедиционные работы по изучению химического состава компонентов данной речной экосистемы. Содержание и распределение микроэлементов (As, Cd, Со, Си, Fe, Мп, №, РЬ, Zn) по абиотическим компонентам (вода - взвешенное вещество) были изучены на примере Средней и Нижней Оби в период летне-осенней межени 2009 г.: от села Дубровино (ниже г. Новосибирска) до пос. Карым-Кары (100 км ниже Ханты-Мансийска). Для учета вклада притоков в загрязнение тяжелыми металлами сеть наблюдения включала створы, расположенные выше, ниже впадения и в устьях основных притоков: Чулым, Кеть, Васюган, Вах, Назым, Иртыш.
Последовательность работ на выбранных контрольных точках наблюдения состояла в следующем: в фиксированных точках реки сначала проводили отбор проб воды, взвешенного вещества и верхнего ненарушенного 10-ти сантиметрового слоя донных отложений. Для раздельного определения растворенной и взвешенной форм тяжелых металлов
пробы воды фильтровали под давлением аргона через мембранные ядерные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм. Фильтрование осуществляли в течение одного часа с момента отбора во избежание перераспределения элементов между фазами. На месте отбора проб проводили измерение температуры, pH и Eh воды (поверхностной и поровой воды донных отложений). Все последующие исследования проводили в лабораторных условиях согласно существующим методикам [3-4].
Концентрации тяжелых металлов определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием пламенного варианта атомизации (ацетилен-воздух) и электротермической атомизации (ЭТА) на приборе SOLAAR М-6. Для градуировки прибора использовали стандартные растворы ГСО определяемого элемента. Контроль правильности определений микроэлементов проводили с помощью метода добавок.
Для оценки уровня загрязненности воды по содержанию микроэлементов в районе Средней и Нижней Оби было проведено сравнение полученных концентраций растворенных форм тяжелых металлов с законодательно регламентированными предельно допустимыми концентрациями для вод хозяйственно-бытового (ПДКв) и рыбохозяйственного (ПДКвр.) назначения. Полученные результаты показали, что в отобранных пробах воды среди определяемых элементов превышение ПДКВ наблюдается только для Fe в 1,4-5,8 раз. Обнаружено превышение ПДКвр для Fe в 1,3-17,4 раз, для Мп -в 2 раз, для Си - в 1,1-2,4 раз, для № - в 1,1-1,8 раз. По остальным определяемым элементам превышение ПДКв и ПДКвр. не отмечено (табл. 1).
Различное содержание микроэлементов прослеживается на всем протяжении изучаемого участка р. Обь. Анализ полученных данных показал, что наибольшие концентрации растворенных форм тяжелых металлов Fe и Мп наблюдаются в створе р. Кеть (п. Нарым); Си - в створе р. Обь, выше устья р. Назым; № - в створе р. Обь выше с. Игловское. Химический состав природных вод зависит от различных факторов и процессов: к основным (определяющим количественные и качественные характеристики микроэлементов) можно отнести гидрологический режим реки, источник поступления, окислительно-восстановительные условия, физико-химический состав взвешенных веществ и донных отло-
жений реки [1]. Различное сочетание этих факторов и процессов определяют химический состав природных вод.
В водах р. Обь содержание Fe варьирует от 58 до 1742 мкг/л, Мп - от 1,6 до 19,5 мкг/л, содержание - Си от 0,59 до 3,8 мкг/л, № - от 3,5 до 18,1 мкг/л. При этом их количества значительно возрастают при впадении притоков: Кеть, Ва-сюган, Вах, Назым, Иртыш. Существенное влияние на содержание металлов также оказывают крупные промышленные центры (г. Нижневартовск). В воде изучаемого участка реки повышенное содержание металлов может быть связано с поступлением загрязняющих веществ с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками, а также с увеличением заболоченности территорий.
Содержание растворенных форм микроэлементов в воде не отражает полностью картину их миграции в речной экосистеме. Поэтому в данной работе проведено изучение взвешенных форм микроэлементов в воде р. Обь (табл. 2). Пространственное распределение взвешенных форм Fe, Мп,
№ увеличивается от верхнего створа к нижнему створу. Результаты анализа показывают, что основная часть металлов (Cd, Со, Fe, Мп, РЬ) в водах рек Нижней Оби транспортируется в составе взвешенного вещества. Миграция Си, Сг, № осуществляется преимущественно в растворенных формах (табл. 3).
Заключение. Таким образом, в результате исследования содержания растворенных форм микроэлементов в воде р. Обь (участок Средняя и Нижняя Оби) отмечено превышение ПДКв для Fe в 1,4-5,8 раз. Выявлено превышение ПДКвр для Fe в 1,3-17,4 раз, Мп - в 1,01-2 раз, Си - в 1,1-2,4 раз, № - в 1,1-1,8 раз. Наибольшие концентрации растворенных форм тяжелых металлов Fe и Мп наблюдаются в створе р. Кеть (п. Нарым), Си - в створе р. Обь, выше устья р. Назым, № - в створе р. Обь, выше с. Игловское. Основная часть металлов (Cd, Со, Fe, Мп, РЬ) в водах бассейна р. Обь транспортируется в составе взвешенного вещества, Си, Сг, № преимущественно мигрирует в растворенных формах.
Таблица 1
Содержание растворенных форм микроэлементов в воде р. Обь, мкг/л
Точка отбора As Cd Со Си Сг Fe Мп № РЬ Бг* Zn
Река Обь, с. Дубровино 2,22 <0,01 <0,1 0,99 5,74 58,0 1,60 4,39 0,16 <1,0 <10
Река Обь, выше с. Победа 2,67 <0,01 <0,1 0,89 6,02 56,3 1,79 3,50 0,14 <1,0 <10
Река Томь, выше с. Козюлино 1,26 <0,01 <0,1 0,69 5,76 57,5 2,14 3,58 0,26 <1,0 <10
Река Обь, выше с. Игловское 1,90 <0,01 <0,1 1,14 6,04 75,1 2,64 18,1 0,13 <1,0 <10
Река Обь, выше с. Федоровка 2,63 <0,01 <0,1 1,61 6,81 80,1 1,86 11,1 0,53 <1,0 <10
Река Чулым, 500 м выше устья <0,3 <0,01 <0,1 1,59 8,8 132 2,21 6,05 0,17 <1,0 <10
Река Обь, ниже с. Игреково 1,81 0,35 <0,1 0,77 6,01 80,5 6,79 5,45 0,20 <1,0 <10
Река Кеть, п. Нарым <0,3 0,26 <0,1 0,59 8,55 1742 19,5 9,78 0,12 <1,0 <10
Река Обь, выше г. Каргасок <0,3 0,11 <0,1 0,84 6,86 412 4,49 4,26 0,16 <1,0 <10
Река Васюган, устье 3,5 <0,01 <0,1 0,94 6,28 249 7,51 4,25 0,29 <1,0 <10
Река Обь, ниже устья р. Васю-ган 1,07 <0,01 <0,1 1,51 6,72 463 3,44 4,29 0,24 <1,0 <10
Река Обь выше с. Былино 1,55 <0,01 <0,1 1,14 7,86 558 9,81 8,00 0,22 <1,0 <10
Река Вах, устье <0,3 0,05 0,13 1,06 8,98 1468 10,1 5,88 0,92 <1,0 <10
Река Обь, ниже г. Нижневартовска 0,39 0,16 0,14 1,50 7,82 737 9,73 5,89 0,24 <1,0 <10
Река Обь, г. Сургут <0,3 <0,01 <0,1 0,78 7,35 488 7,38 5,14 0,46 <1,0 <10
Река Обь, выше устья р. Назым <0,3 <0,01 0,16 3,18 7,77 747 7,59 5,52 0,30 <1,0 <10
Река Иртыш, 10 км от устья 0,41 <0,01 0,14 2,22 8,14 863 19,7 6,88 0,22 <1,0 <10
Река Обь, выше с. Троица 0,7 <0,01 0,38 1,77 8,32 815 10,30 6,86 0,46 <1,0 <10
Река Обь, выше п. Карымкары 2,72 0,33 0,18 2,39 8,29 900 9,41 5,91 0,25 <1,0 <10
ПДКв1 10 1 100 1000 50 300 100 20 10 7 1000
ПДКв.р.2 50 5 10 1 20 100 10 10 6 0,4 10
Примечание: * - мг/л; 1 ГН 2.1.5.1315-03; 2 - Перечень рыбохозяйственных нормативов, 1999.
Таблица 2
Содержание взвешенных форм микроэлементов в воде р. Обь, мкг/л
Точка отбора Cd Со Си Сг Fe Мп № РЬ Zn
Река Обь, с. Дубровино 0,10 3,71 0,88 0,85 186 6,78 1,43 3,23 4,11
Река Обь, выше с. Победа 0,06 1,23 0,90 0,35 273 11,0 1,27 1,76 4,31
Река Томь, выше с. Козюлино 0,04 1,12 0,73 0,12 274 8,89 0,84 1,51 3,83
Река Обь, выше с. Игловское 0,04 0,84 0,87 1,57 284 10,1 2,30 1,56 5,86
Река Обь, выше с. Федоровка 0,06 0,57 0,92 2,86 620 31,1 1,72 1,59 2,90
Река Чулым, 500 м выше устья 0,06 0,58 0,75 2,33 1022 130 2,58 1,29 4,11
Река Обь, ниже с. Игреково 0,04 0,44 0,83 2,48 678 42,1 1,31 1,11 4,62
Река Кеть, п. Нарым 0,05 0,75 0,85 1,35 1579 31,2 1,16 1,21 2,63
Река Обь, выше г. Каргасок 0,07 0,45 0,89 3,46 1342 53,3 2,93 2,04 4,91
Река Васюган, устье 0,05 0,41 0,88 1,26 1105 34,3 1,33 1,48 4,92
Река Обь, ниже устья р. Васюган 0,06 0,66 0,97 2,82 987 42,3 2,95 1,41 2,90
Река Обь выше с. Былино 0,07 0,41 1,00 1,86 1656 59,7 2,29 1,94 4,30
Река Вах, устье 0,04 0,57 0,82 0,25 1205 20,5 0,44 2,07 1,61
Река Обь, ниже г. Нижневартовск 0,08 0,75 1,07 3,67 1414 54,4 1,80 3,09 2,80
Река Обь, г. Сургут 0,12 1,35 1,02 4,57 943 35 0,77 2,84 1,8
Река Обь, выше устья р. Назым 0,10 0,98 1,09 3,26 1107 28,8 2,37 2,53 1,93
Река Иртыш, 10 км от устья 0,08 0,57 0,99 - 1455 47,7 2,16 2,79 3,13
Река Обь, выше с. Троица 0,16 0,58 0,81 - 2039 89,6 4,90 2,84 6,92
Река Обь, выше п. Карымкары 0,12 1,09 0,85 - 1139 39,5 5,27 3,35 3,31
Таблица 3
Содержание растворенных и взвешенных форм тяжелых металлов в воде р. Обь, %
Точка отбора еа Со Си Сг Fe Мп N1 РЬ Zn
РФ ВФ РФ ВФ РФ ВФ РФ ВФ РФ ВФ РФ ВФ РФ ВФ РФ ВФ РФ ВФ
Река Обь, с. Дубро-вино 9,1 90,9 1,3 98,7 52,9 47,1 87,1 12,9 23,8 76,2 19,1 80,9 75,4 24,6 4,7 95,3 54,9 45,1
Река Обь, выше с. Победа 14,3 85,7 3,9 96,1 49,7 50,3 94,5 5,5 17,1 82,9 14,0 86,0 73,4 26,6 7,4 92,6 53,7 46,3
Река. Томь, выше с. Козю-лино 20,0 80,0 4,3 95,7 48,6 51,4 98,0 2,0 17,3 82,7 19,4 80,6 81,0 19,0 14,7 85,3 56,6 43,4
Река Обь, выше с. Иглов-ское 20,0 80,0 5,6 94,4 56,7 43,3 79,4 20,6 20,9 79,1 20,7 79,3 88,7 11,3 7,7 92,3 46,0 54,0
Река Обь, выше с. Федо-ровка 14,3 85,7 8,1 91,9 63,6 36,4 70,4 29,6 11,4 88,6 5,6 94,4 86,6 13,4 25,0 75,0 63,3 36,7
Река Чулым, 500 м выше устья 14,3 85,7 7,9 92,1 67,9 32,1 79,1 20,9 11,4 88,6 1,7 98,3 70,1 29,9 11,6 88,4 54,9 45,1
Река Обь, ниже с. Игре-ково 89,7 10,3 10,2 89,8 48,1 51,9 70,8 29,2 10,6 89,4 13,9 86,1 80,6 19,4 15,3 84,7 52,0 48,0
Река Кеть, п. Нарым 83,9 16,1 6,3 93,8 41,0 59,0 86,4 13,6 52,5 47,5 38,5 61,5 89,4 10,6 9,0 91,0 65,5 34,5
Река Обь, выше г. Карга-сок 61,1 38,9 10,0 90,0 48,6 51,4 66,5 33,5 23,5 76,5 7,8 92,2 59,2 40,8 7,3 92,7 50,5 49,5
Река Васюган, устье 16,7 83,3 10,9 89,1 51,6 48,4 83,3 16,7 18,4 81,6 18,0 82,0 76,2 23,8 16,4 83,6 50,4 49,6
Река Обь, ниже устья р. Васю-ган 14,3 85,7 7,0 93,0 60,9 39,1 70,4 29,6 31,9 68,1 7,5 92,5 59,3 40,7 14,5 85,5 63,3 36,7
Река Обь, 12,5 87,5 10,9 89,1 53,3 46,7 80,9 19,1 25,2 74,8 14,1 85,9 77,7 22,3 10,2 89,8 53,8 46,2
выше с. Былино
Река Вах, устье 55,6 44,4 18,6 81,4 56,4 43,6 97,3 2,7 54,9 45,1 33,0 67,0 93,0 7,0 30,8 69,2 75,6 24,4
Река Обь, ниже г. Нижневартовск 66,7 33,3 15,7 84,3 58,4 41,6 68,1 31,9 34,3 65,7 15,2 84,8 76,6 23,4 7,2 92,8 64,1 35,9
Река Обь, г. Сургут 7,7 92,3 3,6 96,4 43,3 56,7 61,7 38,3 34,1 65,9 17,4 82,6 87,0 13,0 13,9 86,1 73,5 26,5
Река Обь, выше устья р. Назым 9,1 90,9 14,0 86,0 74,5 25,5 70,4 29,6 40,3 59,7 20,9 79,1 70,0 30,0 10,6 89,4 72,2 27,8
Река Иртыш, 10 км от устья 11,1 88,9 19,7 80,3 69,2 30,8 - - 37,2 62,8 29,2 70,8 76,1 23,9 7,3 92,7 61,5 38,5
Река Обь, выше с. Троица 5,9 94,1 39,6 60,4 68,6 31,4 - - 28,6 71,4 10,3 89,7 58,3 41,7 13,9 86,1 41,9 58,1
Река Обь, выше п. Карым-кары 73,3 26,7 14,2 85,8 73,8 26,2 - - 44,1 55,9 19,2 80,8 52,9 47,1 6,9 93,1 60,2 39,8
Примечание: РФ - растворенные формы; ВФ - взвешенные формы.
Библиографический список
1. Папина, Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в речных экосистемах // Экология. - Новосибирск, 2001. -Вып. 62.
2. Salomons, W. Biogeodynamics of pollutants in soils and sediments. - Berlin, Heidelberg, New York, 1984.
3. ПНД Ф 14.1:2:4.139-98, количественный химический анализ вод. - М., 1998.
4. ПНД Ф 14.1:2:4.140-98, количественный химический анализ вод. - М., 1998.
Статья поступила в редакцию 10.11.10
УДК 574.522: 574.583
Т.В. Кириллова, канд. биол. наук, н.с. Института водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул; А.В. Котовщиков, м.н.с. Института водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул,
E-mail: kotovschik@iwep. asu. ru
ПИГМЕНТНЫЕ КРИТЕРИИ КАК ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ ЧУМЫШ В РАЙОНЕ ГОРОДА ЗАРИНСКА
Пигментные характеристики фитопланктона реки Чумыш исследованы на участке влияния промышленных и хозяйственно-бытовых стоков г. Заринска в различные периоды гидрологического цикла (осенняя межень, весенний паводок, летняя межень). Проанализировано пространственное распределение и сезонная динамика содержания хлорофилла а и вспомогательных растительных пигментов планктона. На основе пигментных критериев дана оценка трофического статуса, качества воды и современного экологического состояния изученного участка реки.
Ключевые слова: пигментные критерии, фитопланктон, водная экосистема, качество воды, экологическое состояние.
Пробы планктона для определения содержания фото-синтетических пигментов были отобраны в ходе комплексных гидробиологических исследований, проведенных в 2008-2009 гг. в характерные фазы гидрологического цикла на участке реки Чумыш, подверженном воздействию промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод
г. Заринска. Планктон концентрировали путем фильтрации воды из объема 300-450 мл через мембранные фильтры «Владипор» МФАС-ОС-3 с диаметром пор 0,8 мкм. Концентрации пигментов в ацетоновых экстрактах оценивали стандартным спектрофотометрическим методом согласно ГОСТ 17.1.4.02-90 [1].
