CC BY
1УДК 502/504(470.21)"2023"
Е.А. Горбачева, М.А. Новиков
Полярный филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ПИНРО им. Н.М. Книповича), Мурманск, 183038 e-mail: e.gorbacheva@pinro.vniro.ru
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМОВ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА В 2023 ГОДУ
Изучено содержание хлорорганических пестицидов (ГХЦГ, ГХБ и ДДТ), ПХБ, тяжелых металлов и мышьяка в воде рек Урицы, Туломы, Нивы и оз. Федосеевского, а также в донных отложениях оз. Федосеевского в мае - августе 2023 г. Концентрации хлорорганических пестицидов, ПХБ и As в воде исследованных водоемов не превышали рыбохозяйственные ПДК. В реках Урице, Туломе и Ниве регистрировалось превышение рыбохозяйственной ПДК по содержанию в воде Cu. Максимальное загрязнение Cu отмечали в р. Ниве. Концентрации Fe, Zn, Ni, Co, Mn, Cr, Cd, Pb и Hg в воде водоемов были ниже установленных для этих металлов рыбохозяйственных нормативов. Содержание ГХЦГ в донных отложениях оз. Федосеевского составляло 1,2 нг/г, ГХБ - 0,05 нг/г, ДДТ - 2,0 нг/г, ПХБ - 1,9 нг/г сухой массы. Накопление металлов в донных отложениях оз. Федосеевского соответствовало фоновому уровню, а As - уровню «умеренное загрязнение».
Ключевые слова: вода, реки, озера, загрязнение, Кольский п-ов, хлорорганические соединения, тяжелые металлы, мышьяк.
E.A. Gorbacheva, M.A. Novikov
Polar Branch of Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (PINRO named after N.M. Knipovich),
Murmansk, 183038 e-mail: e.gorbacheva@pinro.vniro.ru
CONTAMINATION OF INLAND WATERS IN THE KOLA PENINSULA IN 2023
This paper studies the content of organochlorine pesticides (HCHs, HCB and DDTs), PCBs, metals and As in the Uritsa, Tuloma, Niva Rivers and Lake Fedoseevskoe, as well as in the bottom sediments from Lake Fedoseevskoe in May-August 2023. The concentrations of organochlorine pesticides, PCBs and As in the examined waters did not exceed the Russian standard established for Water Bodies of Fishery Importance. In the rivers Uritsa, Tuloma and Niva, the content of Cu in the examined waters was higher than the Russian standard. The highest water contamination with Cu was detected in the Niva River. The concentrations of Fe, Zn, Ni, Co, Mn, Cr, Cd, Pb and Hg were lower than the Russian standards for these metals. In the bottom sediments from Lake Fedoseevskoye, the content of HCHs was 1.2 ng/g, HCB - 0.05 ng/g, DDTs - 2.0 ng/g, PCBs - 1.9 ng/g of dry weight. The accumulation of metals and As in the bottom sediments from Lake Fedoseevskoye corresponded to the background level and "moderate pollution" level, respectively.
Key words: water, rivers, pollution, Kola Peninsula, organochlorine compounds, heavy metals, arsenic.
Основными источникам загрязнения поверхностных вод Кольского п-ова и Мурманской области являются предприятия горнодобывающей, металлургической и перерабатывающей промышленности, среди которых АО «Кольская ГМК», АО «Ковдорский ГОК», АО «Апатит», АО «Олкон», ООО «Ловозерский ГОК». Негативное воздействие на качество поверхностных вод оказывают также стоки и выбросы предприятий жилищно-коммунального сектора городов Мурманска, Апатитов, Мончегорска, Оленегорска, Кандалакши. Кроме того, в бассейнах рек Печенги, Колы, Патсойоки и др. из-за выбросов промышленных предприятий наблюдается антропогенное закисление поверхностных вод, которое вызывает выщелачивание металлов из горных пород и увеличение их концентраций в водотоках [1].
В зимний период вследствие дальнего атмосферного переноса в атмосферу над Кольским п-овом поступает загрязнение из средних широт от источников эмиссии, расположенных в Евразии [2]. В результате сухих и влажных выпадений из атмосферы эти загрязняющие вещества накапливаются в снежном покрове, а весной при таянии льда и снега поступают в водоемы.
Цель исследований: изучить содержание в воде и донных отложениях внутренних водоемов Кольского полуострова тяжелых металлов, мышьяка и хлорорганических соединений -хлорорганических пестицидов (ХОП) и полихлорированных бифенилов (ПХБ).
Пробы воды и донных отложений для исследований были отобраны в мае - августе 2023 г. сотрудниками Полярного филиала ФГБНУ «ВНИРО» на водоемах, расположенных в различных районах Кольского п-ова (рис. 1), в рамках выполнения госзадания. На р. Туломе станции отбора проб воды находились в районе рыбохода у плотины Нижне-Туломской ГЭС, р. Урице -в п. Видяево, р. Ниве - в г. Кандалакше. Донные отложения и вода были отобраны также в оз. Федосеевском (южный берег губы Канды Кандалакшского залива). Всего было исследовано двенадцать проб воды и одна проба донных отложений.
4,5
р. Урица•
Мурманск
о
р.Тулома
Апатиты о
оз. Федосеевское
3 • 06f-Hue:>
Рис. 1. Карта-схема расположения станций отбора проб воды и донных отложений
Определение содержания хлорорганических соединений в воде и донных отложениях проводили газохроматографическим методом с использованием газового хроматомасс-спектрометра GCMS-QP2010 Plus фирмы «Shimadzu». Анализ содержания ХОП и ПХБ выполняли в соответствии с методическими рекомендациями, изложенными в ПНД Ф 14.1:2:3:4.204-04, МВИ-09-97 и М-МВИ-209-08. Изучали содержание в пробах воды и донных отложений a-, Р-, у-изомеров гексахлорциклогексана (ГХЦГ), гексахлорбензола (ГХБ), дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и его метаболитов, а также конгенеров ПХБ с номерами по номенклатуре IUPAC 28, 31, 52, 101, 105, 118, 138, 153, 156, 180.
Содержание металлов (Fe, Zn, Cu, Ni, Co, Mn, Cr, Cd, Pb, Hg) и As в воде и донных отложениях водоемов определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Shimadzu» АА 6800. При подготовке и анализе проб руководствовались методическими указаниями (ПНД Ф 14.1:2:4.140-98, РД 52.24.377-2008, М 02-902-125-2005, М-МВИ-80-2008).
При выполнении анализа проб воды нижний предел обнаружения ХОП и ПХБ составлял 0,05 нг/л, металлов и As - 0,001 мкг/л.
В воде исследованных водоемов из изученных ХОС в наиболее высоких концентрациях присутствовал ГХЦГ (рис. 2). Суммарное содержание a-, и у-изомеров ГХЦГ (£ГХЦГ) в пробах воды варьировало в диапазоне от 0,37 до 0,92 нг/л. Наименее загрязнена ГХЦГ вода, отобранная
в р. Нивы (южная часть Кольского п-ова, бассейн Белого моря). В £ГХЦГ в подавляющем большинстве проб воды доминировал а-ГХЦГ, доля которого составляла 78-88%. Лишь в воде р. Нивы в 2ГХЦГ доля р-изомера была заметно выше, чем а-изомера. Из-за своих физико-химических свойств а-ГХЦГ лучше переносится в атмосфере на дальние расстояния, чем р- и у-ГХЦГ [3].
Рис. 2. Среднее содержание хлорорганических соединений в воде внутренних водоемов Кольского п-ова
Содержание ГХБ во всех пробах воды, отобранных в реках Урице, Туломе, Ниве и оз. Федосеевском, было ниже уровня аналитического определения (<0,05 нг/л).
Уровень загрязнения ДДТ воды исследованных водоемов Кольского п-ова очень низкий. Суммарное содержание изомеров и метаболитов ДДТ (£ДДТ) в пробах воды изменялось от уровня ниже предела обнаружения применяемого метода анализа (<0,05 нг/л) до 0,48 нг/л. Максимальное содержание £ДДТ отмечено в одной из проб воды р. Нивы. В воде из р. Туломы концентрации 2ДДТ были ниже порога аналитического определения. По сравнению с другими метаболитами и изомерами ДДТ в р. Ниве в более высоких концентрациях присутствовал метаболит рр— ДДЕ, р. Урице и оз. Федосеевском - ор-ДДД. Известно, что ДДЕ и ДДД образуются при трансформации ДДТ в аэробных и анаэробных условиях соответственно [4].
По данным исследований концентрации суммы ПХБ (£ПХБ) в воде рек Урицы, Туломы, Нивы и оз. Федосеевского варьировали в диапазоне от уровня ниже предела обнаружения применяемого метода анализа (<0,05 нг/л) до 0,67 нг/л. Содержание ПХБ ниже порога аналитического определения регистрировалось лишь в воде р. Нивы. В остальных реках и оз. Федосеев-ском из индивидуальных конгенеров ПХБ в наиболее высоких концентрациях в воде присутствовал ПХБ-101 (рис. 3). Содержание ПХБ-28, ПХБ-31 и ПХБ-118 в пробах воды составляло 0,05 нг/л для каждого из соединений. Концентрации конгенеров ПХБ с номерами 52, 99, 105, 138, 153, 156 и 180 в воде изученных водоемов были <0,05 нг/л.
Тулома
Рис. 3. Среднее содержание конгенеров ПХБ в воде внутренних водоемов Кольского п-ова
Концентрации £ГХЦГ, ГХБ, £ДДТ и £ПХБ в воде водоемов Кольского п-ова не превышали рыбохозяйственные ПДК (ПДКр/х) - 10 нг/л [5]. Перечисленные соединения являются стойким органическим загрязнителям (СОЗ) и из-за устойчивости к разложению в окружающей среде, а также высокой опасности для живых организмов, их производство и применение было запрещено или ограничено. Так, использование ДДТ ограничено в странах Европы и США с 1970-х годов, а на международном уровне Стокгольмской конвенцией по СОЗ с 2001 г. [3]. Производство и применение а-, р- и у-ГХЦГ также запрещено Стокгольмской конвенцией по СОЗ в 2009 г. [6]. Производство ПХБ в ряде стран было запрещено в 1970-х годах, а до 2025 г., согласно Стокгольмской конвенции, должно быть прекращено использование этих промышленных смесей в оборудовании (трансформаторах, конденсаторах и т. д.) [7].
В прошлом ХОП (ГХЦГ, ГХБ и ДДТ) использовались преимущественно для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений, ПХБ - в качестве диэлектриков, гидравлических жидкостей, хладоагентов и др. [3]. На Кольском п-ове (в Мурманской области) из-за климатических особенностей региона посевные площади, занятые сельскохозяйственными культурами всегда были невелики, и, вероятно, количество ХОП, использованных за весь период их применения, достаточно мало. Основными источниками поступления ХОП в озера и реки Кольского п-ова являются атмосферные выпадения. В то же время ПХБ могут попадать в водоемы как из местных источников, так и из атмосферы. В атмосферу Арктики хлорорганические соединения поступают в результате дальнего трансграничного переноса, а в теплый период года и при испарении накопленных ранее хлорорганических соединений с поверхности почвы и из воды морей Северного Ледовитого океана [8].
В мае - августе 2023 г. в воде изученных водоемов Кольского п-ова из 11 исследованных микроэлементов в наиболее высоких концентрациях присутствовал Fe. Содержание Fe в воде рек Туломы, Урицы, Нивы и оз. Федосеевского колебалось от 15,3 до 97 мкг/л. Максимальную концентрацию Fe зарегистрировали в пробе воды из р. Нивы, отобранной в черте г. Кандалакши вблизи автомобильной дороги. В 2022 г. на этом участке после обильных осадков, которые, вероятно, смыли загрязнение с прилегающей территории, концентрация Fe в воде была выше в 1,5 раза и превышала ПДКр/х - 100 мкг/л [5]. В мае - августе 2023 г. в изученных водоемах Кольского п-ова превышение ПДКр/х по содержанию в воде Fe не наблюдалось ни на одной из станций.
Концентрация ^ в воде исследованных рек и оз. Федосеевского колебалась от 0,7 до 1,76 мкг/л. ПДКр/х для ^ в воде пресноводных водоемов составляет 1 мкг/л [5]. Превышение ПДКр/х по ^ отмечали в реках Туломе (район рыбохода у плотины Нижне-Туломской ГЭС), Урице (верхнее и нижнее течение) и Ниве (в черте г. Кандалакши, у автодороги). Причем в воде р. Нивы отмечена максимальная концентрация Следует отметить, что Си наряду с №, Со и Zn относится к приоритетным для региона загрязнителям [9]. Перечисленные тяжелые металлы присутствуют в выбросах и стоках медно-никелевых комбинатов «Печенганикель» и «Североникель» (АО «Кольская ГМК»), расположенных на Кольском п-ове [10]. Кроме того, повышенное содержание ^ в воде изученных водоемов может быть обусловлено загрязнением сточными водами предприятий жилищно-коммунального хозяйства, а в р. Ниве также стоками каскада Нивских ГЭС [11].
Содержание Zn в воде водоемов Кольского п-ова в период исследований составляло 4,5-9,2, № - 0,6-1,0, Mn - 0,25-3,7 мкг/л. Наиболее высокую концентрацию Zn и Mn отмечали в одной из проб воды р. Нивы, № - р. Туломы. Концентрации Zn, № и Mn в воде были повсеместно ниже, чем их ПДКр/х - 10 мкг/л [5].
Концентрации As в пробах воды исследованных водоемов изменялись от уровня ниже предела обнаружения применяемого метода анализа (<0,001 мкг/л) до 0,97 мкг/л, & - от уровня ниже предела обнаружения применяемого метода анализа до 0,41 мкг/л, ^ - от уровня ниже предела обнаружения применяемого метода анализа до 0,26 мкг/л, Cd - от уровня ниже предела обнаружения применяемого метода анализа до 0,15 мкг/л, Pb - от уровня ниже предела обнаружения применяемого метода анализа до 0,3 мкг/л. Максимальные концентрации As отмечали в р. Ниве, Со - р. Урице, Сd - р. Туломе, Pb и & - оз. Федосеевском. Вместе с тем содержание As, &, Cd и Pb в воде всех изученных водоемов было значительно ниже ПДКр/х для этих микроэлементов, составляющих 50, 20, 10, 5 и 6 мкг/л соответственно [5].
Ртуть присутствовала в воде водоемов Кольского п-ова в очень низких концентрациях. Ее содержание колебалось в диапазоне от уровня ниже предела обнаружения применяемого метода анализа (< 0,001 мкг/л) до 0,008 мкг/л и не превышало ПДКр/х (0,01 мкг/л) [5].
Донные отложения для исследований были отобраны только в северо-западной части оз. Федосеевского. Накопление хлорорганических соединений в донных отложениях озера было относительно низким. Так, содержание £ГХЦГ в донных отложениях составляло 1,2 нг/г, ГХБ -0,05 нг/г, £ДДТ - 2,0 нг/г, £ПХБ - 1,9 нг/г сухой массы. Для сравнения в донных отложениях оз. Голубого на о. Западный Шпицберген максимальное содержание £ДДТ составляло 0,99 нг/г, £ПХБ - 75 нг/г сухой массы [12]. В Рыбинском водохранилище, расположенном на севере Центральной России, содержание ГХБ в донных отложениях достигало 0,34-0,83 нг/г, £ДДТ -2,3-27,1 нг/г, £ПХБ - 24,8-425,6 нг/г сухой массы [11].
Накопление Cu в донных отложениях оз. Федосеевского составило 4,3, Zn - 26,3, Ni - 18,9, Cr - 13,1, Mn - 112, Co - 1,9, Pb - 8,0, Fe - 8248, Cd - 0,15, As - 6,4, Hg - 0,01 мкг/г сухой массы. В РФ отсутствуют нормативы содержания хлорорганических соединений и металлов в донных отложениях водоемов. По классификации Норвежского агентства по контролю за загрязнением (SFT) [13] накопление Cu, Zn, Cd, Pb, Ni и Hg в донных отложениях оз. Федосеевского соответствовало фоновому, As - уровню «умеренное загрязнение».
Таким образом, в мае - августе 2023 г. концентрации хлорорганических пестицидов, ПХБ и мышьяка в воде оз. Федосеевского, рек Туломы, Урицы и Нивы не превышали рыбохозяйственные ПДК. На изученных участках рек регистрировалось повышенное содержание в воде Си (до 1,8 ПДК). Концентрации Fe, Zn, Ni, Co, Mn, Cr, Cd, Pb и Hg в исследованных пробах воды были ниже установленных для этих металлов рыбохозяйственных нормативов. Загрязнение донных отложений оз. Федосеевского металлами соответствовало фоновому, As - уровню «умеренное загрязнение».
Литература
1. Ильин Г.В. Распространение загрязняющих веществ в шельфовых морях Российской Арктики // Геология и геоэкология континентальных водоемов окраин Евразии. - М.: ГЕОС, 2009. - Вып. 1. - С. 124-163.
2. Голубева Н.И. Загрязнение атмосферы Арктики токсичными тяжелыми металлами // Биология и океанография Северного морского пути: Баренцево и Карское моря / Отв. ред. Г.Г. Матишов. - М.: Наука, 2007. - С. 173-189.
3. AMAP Assessment 2002: Persistent Organic Pollutants in the Arctic. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP). - Oslo, Norway, 2004. - 309 p.
4. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию: Учеб. пособие. - СПб., 1999. -144 с.
5. Приказ Минсельхоза России «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» № 552 от 13.12.2016.
6. Запевалов М.А. Мониторинг стойких органических загрязнителей - объективный и независимый инструмент оценки эффективности Стокгольмской конвенции о СОЗ (2001) // Химическая безопасность. - 2018. - Т. 2, № 2. - С. 295-307.
7. Полихлорбифенилы: Проблемы экологии, анализа и химической утилизации / Отв. ред. В.Н. Чарушин. - М.: КРАСАНД; Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - 400 с.
8. Time trends of persistent organic pollutants (POPs) and Chemicals of Emerging Arctic Concern (CEAC) in Arctic air from 25 years of monitoring / F. Wong, H. Hung, H. Dryfhout-Clark et al. // Sci. Total. Environ. - 2021. - V. 775. 145109.
9. Даувальтер В.А., Кашулин Н.А. Оценка экологического состояния арктической пресноводной системы по результатам исследований содержания тяжелых металлов в донных отложениях // Геохимия. - 2018. - № 8. - С. 805-819.
10. Даувальтер В.А. Геоэкология донных отложений озер. - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2012. - 242 с.
11. Качество поверхностных вод Российской Федерации за 2021: Ежегодник / ФГБУ «Гидрохимический институт». - Ростов ц/Д., 2021. - 620 с.
12. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2017 год / Отв. ред. Г.М. Черногаева. - М.: Росгидромет, 2018. - 206 с.
13. Klassifisering av milj0kvalitet i ferskvann Classification of environmental quality in freshwater / J.R. Andersen, J.L. Bratli, E. Fjeld et al. // SFT Veiledming, 1997. - Vol. 97, № 04. - 31 s. (In Norwegian).
