Мониторинг тяжелых металлов в воде

Обновлено: 07.01.2025

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Конюхова В.А., Кадиков И.Р., Корчемкин А.А., Папуниди К.Х., Асланов Р.М.

Установлено, что в регионах в большинстве проб растительного происхождения, содержание тяжелых металлов не превышает максимально допустимый уровень, кроме цинка, содержание которого в некоторых образцах кормов Республики Татарстан повышенное. Оценка питьевой воды для сельскохозяйственных животных по степени загрязнения химическими веществами показала, что почти все пробы воды относятся к «допустимой» категории. Исключение составляют пробы воды из ж/к «Юхмачи» Алькеевского р-на и «Большие Кокузы» Апастовского р-на РТ по содержанию железа, которые относятся к категории «высокоопасная» и «умеренно опасная».

THE RESULTS OF MONITORING OF HEAVY METALS IN FEED AND WATER IN SOME REGIONS OF THE RUSSIAN FEDERATION

The content of heavy metals in most of vegetable samples in the regions is not found to exceed the maximum permissible level. The exception is zinc whose content is above permissible level in some feed samples of the Republic of Tatarstan. Evaluation of drinking water for farm animals as for extent of contamination by chemical substances has shown that most of water samples belong to the “permissible” category. The exceptions are water samples from the residential complex “Yukhmachi” of the Alkeevskiy district and “Bolshie Kokuzy” of the Apastovskiy district of the Republic of Tatarstan which belong to the category “high hazardous” and “moderately hazardous” for the content of iron.

Текст научной работы на тему «РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КОРМАХ И ВОДЕ В НЕКОТОРЫХ РЕГИОНАХ РФ»

PARASITOFAUNA OF LABORATORY RODENTS

Klimova E.S., Babintseva T.V.

Mice and rats are widely used in research laboratories for experiments, as well as various rodents contain as domestic favorites. At present, there is very little information about rodent helminthosis in Russia and it is of a cliff nature, in particular in laboratory animals, so research in this area is very relevant at the moment. In this regard, the purpose of our work was to study the parasitophauna of laboratory animals. Rats and mice of isolated populations were the subject of the study. Feces samples were collected from the animals for helminthological studies. Partial helminthological autopsy of mice for detection of sex-mature parasite individuals was performed. The extent and intensity of the invasion was calculated. Laboratory animals are quite common, infected with parasites during the studies we have more often been registered cestodes and helminths from the class Nematoda. Thus, in white mice 9 species of helminths were registered, of which 4 species of cestodes and 5 species of nematodes. In rats, 12 species of helminths were found, including 5 species of cestodes and 7 species of nematodes.The study found that 90% of rodents studied were affected by helminths, among which the nematodes Aspiculuris tetraptera predominated, the eggs of which were found in all rodents, and the autopsy showed the greatest intensity of invasion. Syphacia muris nematode and Hymenolepis nana tape worm were also detected. Preventive treatment of animals allows timely release of rodents from parasites.

DOI 10.31588/2413-4201-1883-240-4-109-114 УДК 619:615 916:636.085 (470)

РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КОРМАХ И ВОДЕ В

НЕКОТОРЫХ РЕГИОНАХ РФ

Конюхова В.А. - к.б.н., Кадиков И.Р. - д.б.н., Корчемкин А.А. - к.б.н., Папуниди К.Х.- д.в.н., профессор, Асланов Р.М. - д.б.н., профессор, *Матвеева Е.Л. - д.б.н.

ФГБНУ « Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» *ЧОУ ВО «Казанский инновационный университет имени В.Г. Тимирясова»

Ключевые слова: корма, вода, загрязнение, тяжелые металлы Кeywords: feed, water, pollution, heavy metals

Интенсивное развитие промышленности, сельскохозяйственного производства, добыча полезных ископаемых, бурное развитие городов, возрастание транспортной нагрузки привели к тому, что в атмосферу, почву, водные бассейны и дру-

гие объекты внешней среды ежегодно поступают сотни тысяч тонн загрязняющих веществ, среди которых наиболее токсичными являются соли тяжелых металлов. В результате такой деятельности происходит нарушение природного экологического

баланса, что в свою очередь приводит к негативному влиянию на человека и животных.

Тяжелые металлы относятся к числу наиболее опасных для природной среды химических загрязняющих веществ, накопление, которых в почве, воде и кормах приводит к увеличению их содержания в организме животных и в получаемой от них продукции. Поэтому необходим постоянный контроль над содержанием тяжелых металлов в объектах ветнадзора и выявление регионов наиболее загрязненных соединениями тяжелых металлов.

Цель исследований - проведение анализа химико-токсикологической безопасности кормов, воды и сельскохозяйственной продукции в различных регионах РФ.

Материал и методы исследований. Для исследования качества кормов, воды пробы отбирали в животноводческих хозяйствах Республик Татарстана, Башкортостана, Мордовии, Крыма и Кировской области.

Определение тяжелых металлов (свинец, кадмий, медь, цинк) проводили по ГОСТ 30692-2000 (атомно-абсорбционный метод). Количественный химический анализ в воде проводили по ПНД Ф 14.1:2.214-06 (ФР.1.31.2007.03809).

Результаты исследований. Результаты проведенных исследований кормов из разных регионов РФ представлены в таблице 1. Как видно из результатов таблицы, наиболее высокая концентрация свинца (1,88 мг/кг) выявлена в кормах Республики Мордовии в пробе соломы с.-х. предприятия ООО «Агросоюз»

Рузаевского района, наименьшее

содержание этого металла обнаружено в комбикорме для молодняка свиней с. Суварово Бахчисарайского района Республики Крым. Наибольший процент обнаружения свинца в кормах (97,8) принадлежит Республике Мордовии, наименьшее Республике Башкортостан (23,5%).

Содержание кадмия во всех изученных пробах значительно меньше величины предельно допустимой концентрации (ПДК), кроме пробы сена поступившей из п. Юртово, Мензелинского района РТ, где максимальная концентрация его составила 0,29 мг/кг корма. Процент обнаружения кадмия во всех изученных пробах кормов в регионах примерно одинаковый (51,266,7), исключение составила Республика Крым, где процент обнаружения в 2-3 раза ниже, чем в остальных регионах.

Содержание меди и цинка установлено в 100% проб с диапазоном определения 1,0-79,9 и 3,20-120,00 мг/кг соответственно. Низкое содержание меди выявлено в растительных кормах республик Татарстана, Башкортостана, Мордовии. Повышенное содержание цинка обнаружено в комбикормах с.-х. предприятий Республики Татарстан. Избыток химических элементов в кормах, так и их недостаток, может привести к нарушению обмена веществ и развитию заболеваний у животных [5], при недостатке меди нарушаются процессы метаболизма растений, у животных недостаток этого элемента вызывает анемию, является одной из причин деминерализации костей [5]. Установлено, что почти во всех пробах кормов содержание тяжелых металлов не превышало максимально допустимый уровень и соответствовало ветеринарно-санитарным требованиям к кормам для животных, корма могут быть использованы для кормления животных без ограничения. Вместе с тем в кормах с.-х. предприятий РТ выявлено повышенное содержание цинка в комбикормах для свиней от 1,07 до 2,0 раз, для крупного рогатого скота от 1,37 до 2,66 раз, для уток в 1,17 раз, для кур-несушек 1,67 раз.

Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в кормах и с.-х. продукции в некоторых регионах России_

Наименование региона Наименование образца Кол-во образцов Тяжелые металлы, мг/кг

свинец кадмий медь цинк

Республика Татарстан комбикорма 123 0,11-1,34 0,01-0,19 3,2-79,0 19-120,0

зерно 294 0,04-0,23 0,01-0,018 не рег. не рег.

% обнаружения 65,4 57,1 100 100

Республика Мордовия комбикорма 15 0,13-1,40 0,011-0,21 3,5-64,0 24-75,0

зерно 15 0,15-0,46 0,01-0,16 не рег. не рег.

% обнаружения 97,8 55,6 100 100

грубые и сочные корма 14 0,31-0,66 0,04-0,13 1,0-29,9 8,9-24,5

% обнаружения 23,5 51,2 100 100

Республика Крым комбикорма 10 0,03-0,50 0,03-0,09 18,3-54,5 55-74,7

% обнаружения 40 20 100 100

зерно 18 0,14-0,90 0,01-0,04

грубые и сочные корма 36 0,22-1,30 0,0140,017 3,3-10,9 13,7-37,0

% обнаружения 69,4 66,7 100 100

Кол-во проб с превышением ПДК 8

ПДК, к/к 5,0 0,3-0,4 30; 80; 50; 100;

ПДК, зерно 5,0 0,5 30 50

ПДК, гр. и соч. корма 5,0 0,3 30 50

При содержании токсичных элементов в кормах выше максимально допустимого уровня хозяйствам даны рекомендации по их использованию путем подсортировки, разбавления доброкачественными кормами или включения в рацион серосодержащих препаратов, а также энтеросорбентов. Проведено исследование проб воды, наиболее высокая концентрация железа 11,4 мг/дм3 выявлена в пробе воды животноводческого комплекса «Юхмачи» Алькеевского района РТ, что выше максимально допустимого уровня в 37,1 раз.

Небольшое превышение этого элемента в 1,03 раза наблюдалось в воде

хозяйства Чуру-Барышего Апастовского р-на РТ, в 3,7 раз в воде хозяйства Большие Кокузы этого же района. Оценку качества воды по степени загрязнения химическими веществами (свинец, кадмий, медь, цинк, железо, марганец, кобальт, никель) проводили по схеме, приведенной в таблице 2 [8].

При оценке питьевой воды для сельскохозяйственных животных по степени загрязнения химическими веществами, к категории «высокоопасная» по содержанию железа относится вода из ж/к «Юхмачи» Алькеевского р-на, воду из этого хозяйства можно использовать только для технических нужд.

Таблица 2 - Схема оценки питьевой воды для сельскохозяйственных животных по степени загрязнения химическими веществами_

Категория воды по степени загрязнения Суммарный показатель загрязнения 2СТм Загрязненность относительно ПДК Возможное использование воды Необходимые мероприятия

Допустимая Менее п Содержание химических веществ в воде превышает фоновое, но не выше ПДК Использовать для поения животных без ограничений Осуществление мероприятий по снижению доступности токсикантов для животных

Умеренно опасная п х 3 Содержание химических веществ в воде превышает ПДК в 3 раза Использование для поения животных при условии контроля качества кормов Мероприятия, аналогичные категории 1. Контроль качества воды и кормов

Опасная п х 5 Содержание химических веществ в воде превышает ПДК в 5 раз Использование для поения животных в ограниченном количестве при условии контроля качества кормов Мероприятия, аналогичные категории 2.

Высоко опасная п х 10 Содержание химических веществ в воде превышает ПДК в 10 раз Использовать для технических нужд Мероприятия, аналогичные категории 3. Запрет на использование воды для поения животных и ограничение использования зеленых кормов.

К категории «умеренно опасная вода», где содержание химических веществ в воде превышает ПДК в 3 раза относится вода из хозяйства Большие Кокузы Апастовского р-на. Все остальные пробы воды относятся к «допустимой» и можно использовать для поения животных без ограничения.

Заключение. Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что в пробах кормов содержание тяжелых металлов не превышало максимально допустимый уровень и соответствовало ветеринарно-санитарным требованиям к кормам для животных, корма могут быть использованы для кормления животных без ограничения. Вместе с тем в кормах с.-х. предприятий РТ выявлено повышенное содержание цинка в комбикор-

мах для свиней от 1,07 до 2,0 раз, для крупного рогатого скота от 1,37 до 2,66 раз, для уток в 1,17 раз, для кур-несушек 1,67 раз. В дальнейшем необходимо расширить районы мониторинговых исследований по содержанию в почве, воде, кормах и продуктах животноводства в агропромышленных регионах страны опасных химических веществ и элементов. Для снижения уровня загрязнения окружающей среды вызванного деятельностью промышленных предприятий необходим контроль за промышленными выбросами с целью их уменьшения, внедрение безотходных технологий. Основными причинами неудовлетворительного качества питьевой воды является загрязнение источников водоснабжения, отсутствие или ненадлежащее состояние зон санитарной

охраны водоисточников, отсутствие на водопроводах очистных сооружений и обеззараживающих установок, высокая изношенность водопроводов и разводящих сетей, слабый производственный контроль. Рассмотренные вопросы не исчерпывают всех проблем санитарно-химического контроля, однако они важны при организации и проведении этой работы.

1. Ветеринарные правила и нормы (ВетПиН 13.7.1-00). - М., 2001. - 5 с.

2. ГОСТ 30692-2000. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-аб-сорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия; Введ. 2002-01-01.-Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 2001. - 8 с.

3. ГОСТ 26929-94. Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов. Подготовка проб. Введ. 1996-01-01. Москва,

1999. ИПК Изд-во стандартов. - 9 с.

5. Жуленко, В.Н. Ветеринарная токсикология / В.Н. Жуленко, М.И. Рабинович, Г.А. Таланов - М., 2002. - 382 с.

6. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» М.: Минздрав России, 2002. - 103 с.

РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КОРМАХ И ВОДЕ В НЕКОТОРЫХ РЕГИОНАХ РФ

Конюхова В.А., Кадиков И.Р., Корчемкин А.А., Папуниди К.Х., Асланов Р.М., Матвеева Е.Л.

THE RESULTS OF MONITORING OF HEAVY METALS IN FEED AND WATER IN SOME

REGIONS OF THE RUSSIAN FEDERATION

Konychova V.A., Kadikov I.R., Korchemkin A.A., Papunidi K.H., Aslanov R.M., Matveeva E.L.

residential complex "Yukhmachi" of the Alkeevskiy district and "Bolshie Kokuzy" of the Apastovskiy district of the Republic of Tatarstan which belong to the category "high hazardous" and "moderately hazardous" for the content of iron.

DOI 10.31588/2413-4201-1883-240-4-114-119 УДК 619:572.54:636.756

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГОМЕОСТАЗА ОРГАНИЗМА СОБАК МЕЛКИХ ПОРОД В ПЕРИОД СМЕНЫ ЗУБОВ

Морозова Д.Д. - аспирант, Красников А.В. - д.в.н., доцент, Анников В.В. - д.в.н., профессор, Красникова Е.С. - д.в.н., профессор, Ловцова Л.Г. - к.т.н., доцент,

*Галимзянов И.Г. - к.в.н., доцент

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» *ФГБОУ ВО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины им. Н.Э.Баумана»

Ключевые слова: смена зубов, молочные зубы, гомеостаз, гормоны щитовидной железы, половые гормоны, резорбция корней зубов

Keywords: second dentition, deciduous teeth, homeostasis, thyroid hormones, reproductive sex hormones, root resorption

В настоящее время усилился интерес к изучению действия различных факторов, влияющих на прорезывание и смену зубов. В гуманитарной медицине имеется большое количество исследований, посвященных не только срокам смены зубов, но и их различиям в зависимости от региона, климатических условий, рациона. Также определена зависимость от пола, антропометрических параметров, национальной принадлежности [1]. Анализ литературных данных показал, что подобные исследования в ветеринарной практике не проводились. Совокупность внешних и внутренних факторов также сказываются на скорости смены зубов. К ним можно отнести: индивидуальные особенности, сопутствующие патологические процессы, наследственность. При правильном физиологическом развитии организма резорбция корней временных зубов и прорезывание постоянных протекают одновременно, что обусловлено ростовыми процессами в организме [2]. Известно, что за процесс смены молочных зубов постоянными отвечают эндокринные и околощитовидные железы, гормон роста, которые регулируют концентрацию в крови кальция и фосфора. Гормоны щитовидной железы определяют не только ростовые процессы в организме в целом, но влияют и на ло-

кальный рост, порядок смены зубов и степень минерализации костной ткани. Например, у детей с диагнозом «гипотиреоз» процесс прорезывания и смены зубов замедляется на 2-3 года [6]. В то же время костная резорбция усиливается за счет повышения уровня тиреоидных гормонов. Экспериментальных данных, подтверждающих влияние половых гормонов на рост и развитие зубов нет, однако, в гуманитарной медицине отмечены половые различия в процессе смены молочных зубов [3,8]. В литературе имеются данные, указывающие на то, что в процессе смены зубов у собак мелких пород регистрируются случаи отсутствия резорбции корней временных зубов [7].

Исходя из вышеизложенного, целью нашей работы стало изучение особенностей гормонального и минерального го-меостаза организма в период смены зубов у собак карликовых пород.

Для достижения вышеуказанной цели перед нами были поставлены следующие задачи:

1. Установить нозологический профиль стоматологических заболеваний у собак;

2. Определить гормональный гомео-стаз у собак карликовых пород в возрасте 6 месяцев;

Мониторинг тяжелых металлов в поверхностных водах бассейна реки Кобдо (монгольский Алтай) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Логинова Ольга Борисовна, Темерев Сергей Васильевич

В работе представлены результаты мониторинга тяжелых металлов воды, взвешенного вещества водоемов бассейна реки Кобдо. Пространственное распределение металлов в бассейне реки Кобдо отражает влияние антропогенных источников на водосборе. Устойчивые превышения фоновых содержаний ртути в поверхностных водах результат влияния рудного тела, подобного сульфиду ртути в п. Акташ (Республика Алтай). Концентрации взвешенных форм металлов в природных водах бассейна р. Кобдо находятся вблизи верхней границы фоновых содержаний для незагрязненных вод.

Monitoring of Heavy Metals in Surface Waters of the Kobdo River Basin (the Mongolian Altai)

The results of heavy metals monitoring in suspended substance and surface waters in the Kobdo River basin are described. The spatial distribution of metals in Kobdo River basin reflects influence of anthropogenous sources on catchments area. Steady exceeding of the background contents of mercury in surface waters is the result of influence of ore-body similar to mercury sulfide in Aktash settlement (the Republic Altai). Concentration of suspended parts of metals in natural waters in Kobdo River basin is near to the top value of the background contents for the not polluted waters.

Текст научной работы на тему «Мониторинг тяжелых металлов в поверхностных водах бассейна реки Кобдо (монгольский Алтай)»

О.Б. Логинова, С.В. Темерев Мониторинг тяжелых металлов в поверхностных водах бассейна реки Кобдо (Монгольский Алтай)

Ключевые слова: мониторинг, водные экосистемы, тяжелые металлы, атомно-абсорбционная спектрометрия, вольтамперометрия.

Природные источники ртутной эмиссии образуют глобальный ртутный пояс Земли (рис. 1), ближайший к нам расположен в Республике Алтай (п. Акташ). Во времена СССР рудник действовал как предприятие горно-рудной промышленности всесоюзного значения.

Природные источники ртути в окружающую среду - локальные проявления тектонической активности земной коры. Места столкновения тектонических плит континентов, вулканической деятельности, гейзеров и термальных источников - главные источники ртутной эмиссии. Природные источники, как правило, не приводят к аккумулированию ртути и опасности. Индустриальные источники ртути - главная причина экологических ртутных бедствий [1].

Поверхностные воды Западной Монголии ранее не исследовались на содержание ртути и других тяжелых металлов. В качестве объекта исследования впервые выбран бассейн р. Кобдо. Химическими индикаторами мониторинга источников выбраны тяжелые металлы (ТМ): И§, Сё, РЬ, Си, в том числе терригенные Бе, Мп как наиболее стабильные во времени химические

вещества (длительная доставка образцов автомобильным транспортом). Ранее эти элементы нами использовались как индикаторы при экологической оценке состояния реки Оби [2]. Изучение распределения микроэлементов в природных водах бассейна р. Кобдо, в настоящее время почти не затронутых хозяйственной деятельностью человека, актуально в связи с отсутствием каких-либо гидрохимических данных о водных объектах Западной Монголии.

Цель настоящей работы - по содержанию ТМ (2п, РЬ, Сё, Си, Бе, Мп и И§) на частицах взвесей оценить состояние вод бассейна и идентифицировать возможные источники их поступления в экосистему р. Кобдо.

Пробы воды отбирались в пластиковые сосуды объемом от 1,0 до 1,5 л во время российско-монгольской экспедиции (табл. 1).

На месте отбора пробы воды без отделения взвесей подкисляли из расчета 2 мл ИС1 на 1 л (рИ«1,5) и доставляли в лабораторию в охлажденном виде (~4 °С). В лаборатории, прежде чем приступать к анализу проб, было произведено предварительное их разделение фильтрованием под давлением 1,0—1,5 атм инертного газа аргона, через мембранные ядерные фильтры диаметром пор 0,11 мкм (лавсан). Фильтры с осадками высушивал под ИК-лампой до постоянной массы [3].

Рис. 1. Источники природной эмиссии ртути [1]: природные источники ртути; * рудопроявление в п. Акташ

Места отбора проб в июле 2007 г. (картосхема рис. 2)

Наименование водного объекта

Хурган Нур, УІІ/29, река

Сагсай Гол, УП/3, река

Хотон Нур, УІІ/25, озеро

Толбо НурУІІ/25, озеро

Ховд Баян Улгий, УІІ/28, река

Улан Хус Ховд Гол, УІІ/1, река, мост

Ховд Баян Улгий,УІІ/27, река

Навески взвешенного вещества (ВВ) помещали в термостойкие колбы, добавляли 2 мл азотной, 1 мл серной и 1 мл соляной кислот (все марки ХЧ), закрывали обратным холодильником с водяным охлаждением и осторожно нагревали на водяной бане до прекращения выделения оксидов азота. Параллельно готовили «холостой» раствор кислот. Затем растворы остужали и количественно переносили в мерные колбы на 25 мл, доводя объём до метки дистиллятом. Подготовленные таким образом минерализаты анализировали на содержание ТМ атомно-абсорбционной спектрометрией в пламенном варианте атомизации (ААС ПА) по максимумам поглощения в области аналитических линий элементов: Си, РЬ, Сё, 2п.

В фильтрате определяли содержание Са2+, Mg2+(ААС в воздушно-ацетиленовом пламени), №+, К+ (пламенная фотометрия с корректирующими светофильтрами), ^ (гидридным методом в кварцевой кювете). Дополнительно фильтрат контролировали на содержание Си, РЬ, Сё, 2п методом вольтамперо-метрии с помощью ртутно-графитового электрода. Количественно концентрации металлов определяли

методом градуировочного графика, используя серии стандартных растворов в областях линейности градуировочных графиков (государственный стандартный образец). В качестве контрольного применяли «холостой» раствор кислот. По полученным данным строили график в координатах «высота пика (мм) -концентрация металла (мкг/мл)» (табл. 2).

По уравнению регрессии определяли концентрации металлов (в мкг/л) с учетом объема профильтрованной пробы (табл. 3).

Ме Ме мк пр.пробы7

где СМе - концентрация металла в пробе, мкг/л; С'Ме -концентрация металла по уравнениям (табл. 4), мкг/ мл; У - объем мерной колбы 25 мл; У , - объем про-

фильтрованной воды, л.

Таким образом, установлено пространственное распределение взвешенных форм тяжёлых металлов в природных водах бассейна р. Кобдо.

Из результатов ААС ПА (табл. 4) видно, что концентрации Си, РЬ, Сё, 2п находятся вблизи верхней границы фоновых содержаний для незагрязненных вод. В пробах №5 и №6, в результате влияния антропогенного фактора, отмечено относительное превышение Бе, Си, РЬ. В процессе поступления от райцентра эти элементы, накапливаясь, во взвешенном веществе могут аккумулироваться в донных отложениях при уменьшении скоростей течения, например в озерах бассейна.

Поступление ртути и свинца в водоемы СевероЗападной Монголии может быть результатом влияния рудопроявлений ртутного пояса Земли. Особенно хорошо это видно в пробе №2 (табл. 4). Концентрация 2п, РЬ, Сё, Си, Бе, Мп и в поверхностных водах западной части Монголии бассейна р. Кобдо не превышают ПДК вод хозяйственно-бытового назначения.

Пространственное распределение 2п, РЬ, Сё, Си, Бе, Мп в бассейне реки Кобдо (реки: Сагсай Гол, Хурган Нур, Ховд Баян Улгий, Улан Хус Ховд Гол,

Рис. 2. Карта западной границы Монголии в местах пробоотбора: и - точки отбора проб; 6, 9, 10 - номера родников

Градуировочные зависимости ААС определений элементов

Элемент Длина волны, нм Уравнения регрессии, И,[мм] = а + в СМе, [мкг/мл] Коэффициент корреляции, г

Ее 248,4 И = 1,2 + 1,42с 5 5 Бе 0,999

Мп 279,5 И = 4,1+ 1,21 СМ 5 5 Мп 0.999

7п 213,9 И = 17,9 + 8,1С, 5 5 2п 0.995

РЬ 283,6 И = 4,9 + 3,6С„, 5 5 РЬ 0.980

Си 324,8 И = 6,94 + 3,9С 5 5 Си 0,996

еа 228,8 И = 4,04 + 18,7Сеа 0,993

Иг 253,7 И = 0,15+ 420С ’ Иг 0,996

Са* 422,7 И = 5,56+ 5,4С 5 5 Са 0,997

МГ 285,2 И = 3,98+ 47,8С„ ’ ’ Мг 0,999

Ыа* 589,0? И = 13,97+ 61,1СМ 5 5 Ыа 0,994

К* 766,5 И = 17,8+ 31,1СК 0,986

Примечание: ‘концентрации представлены в мг/мл.

Катионы в поверхностных водах бассейна р. Кобдо

№ п/п по табл. 1 Концентрация катиона, мг/л

4 23,0 6,0 38,6 3,8

7 60,0 19,0 10,4 0,5

9 32,0 14,0 7,2 0,2

10 84,0 9,8 2,0 0,3

Атмосферные осадки -1,0 -0,4 -1,0 -0,3

Результаты определения ТМ в водах бассейна р. Кобдо по анализу минерализатов ВВ

№ п/п по табл. 1 Концентрация ТМ, мкг/л

Бе Иг Мп Си РЬ 7п Са

1 290 0,52 1,0 55 50 16 0,05

2 40 1,39 1,0 2,1 99 1,4 0,08

3 120 1,02 1,0 2,1 29 4,0 0,02

4 230 2,06 6,6 1,8 12 17 0,03

5 280 0,39 1,2 2,1 17 4,0 0,05

6 3600 0,27 64 10 33 5,5 0,02

7 740 0,45 98 4,8 74 20 0,02

8 410 0,43 1,9 4,8 31 4,0 0,03

9 160 0,37 1,0 16 43 4,0 0,05

10 200 0,26 1,0 4,8 25 4,0 0,02

Фоновое содержание 30 менее 0,01 0,5 2,0 20 1,0 0,01

Ховд Баян Улгий; озера: Хотон Нур, Толбо Нур и три Учитывая вышеизложенное исследование, экоси-

родника) отражает влияние антропогенных источни- стемы, бассейна р. Кобдо следует считать благопо-ков на водосборе. лучными в санитарно-гигиеническом отношении.

1. Wilken, R.-D., Hintelman H. Analysis of Mercury - Species in Sediments, NATO ASI Series, Vol, G 23. Metal Sediments in the Environment /Edited/ by J.A.C. Broekaert, S. Guser, F. Adams - Berlin, 1990.

2. Темерев, С.В. Тяжелые металлы - индикаторы состояния реки Оби / С.В. Темерев, В.М. Савкин

// Химия в интересах устойчивого развития. - 2004. - №12.

3. Темерев, С.В. Взаимодействие водных экосистем с поверхностью водосбора на примере Обь-Иртышского бассейна / С.В. Темерев // Сибирский экологический журнал. - 2006. - №6.

Определение и прогнозирование содержания в природной воде ионов тяжелых металлов на примере меди, цинка, железа и марганца Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

МЕДЬ / ЦИНК / ЖЕЛЕЗО / МАРГАНЕЦ / ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ / МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ / COPPER / ZINC / IRON / MANGANESE / HEAVY METALS DETERMINATION / MONITORING AND FORECASTING OF WATER QUALITY

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Бабкина Софья Сауловна, Горюнова Алевтина Геннадьевна, Гатаулина Альфия Ринатовна, Улахович Николай Алексеевич

Проведено исследование сезонного и годового изменения основных показателей качества воды (цветности и мутности). На основании выявленных закономерностей установлено наличие корреляции между этими параметрами и содержанием ионов меди , цинка , железа и марганца в воде и разработан экономичный и экспрессный метод экомониторинга воды. Предложенный метод позволяет не только определять, но и прогнозировать содержание ионов тяжелых металлов в природной воде.

Текст научной работы на тему «Определение и прогнозирование содержания в природной воде ионов тяжелых металлов на примере меди, цинка, железа и марганца»

УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ В ПРИРОДНОЙ ВОДЕ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ПРИМЕРЕ МЕДИ, ЦИНКА, ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА

С.С. Бабкина, А.Г. Горюнова, А.Р. Гатаулина, Н.А. Улахович

Проведено исследование сезонного и годового изменения основных показателей качества воды (цветности и мутности). На основании выявленных закономерностей установлено наличие корреляции между этими параметрами и содержанием ионов меди, цинка, железа и марганца в воде и разработан экономичный и экспрессный метод эко-мониторинга воды. Предложенный метод позволяет не только определять, но и прогнозировать содержание ионов тяжелых металлов в природной воде.

Ключевые слова: медь, цинк, железо, марганец, определение тяжелых металлов, мониторинг и прогнозирование качества воды.

Природные воды являются сложными растворами различных веществ, так как в процессе естественного круговорота они соприкасаются с большим количеством разнообразных минералов, органических соединений и газов, растворяя их. Поэтому под химическим составом природных вод подразумевается весь сложный комплекс растворенных газов, различных минеральных солей и органических соединений [1].

В условиях активной антропогенной деятельности загрязнение природных пресных вод тяжелыми металлами стало особо острой проблемой. Актуальность этой проблемы не вызывает сомнений. Достаточно сказать, что для тяжелых металлов в принципе не существует надежных механизмов самоочищения. Тяжелые металлы лишь перераспределяются из одного природного резервуара в другой, взаимодействуя с различными живыми организмами и повсюду оставляя видимые нежелательные последствия этого взаимодействия [2].

Металл-токсикант, попав в водоем или реку, распределяется между компонентами этой водной экосистемы. Однако не всякое количество металла вызывает расстройство данной системы. При оценке способности экосистемы сопротивляться внешнему токсическому воздействию принято говорить о буферной емкости экосистемы. Так, под буферной емкостью пресноводных экосистем по отношению к тяжелым металлам понимают такое количество металла-токсиканта, поступление которого существенно не нарушает естественного характера функционирования всей изучаемой экосистемы. При этом сам металл-токсикант распределяется на следующие составляющие: 1) металл в растворенной форме; 2) сорбированный и аккумулированный фитопланктоном, то есть растительными

микроорганизмами; 3) удерживаемый донными отложениями в результате седиментации взвешенных органических и минеральных частиц из водной среды; 4) адсорбированный на поверхности донных отложений непосредственно из водной среды и находящийся в растворимой форме; 5) находящийся в адсорбированной форме на частицах взвеси.

Кроме аккумулирования металлов за счет адсорбции и последующей седиментации в поверхностных водах происходят другие процессы, отражающие устойчивость экосистем к токсическому воздействию такого рода загрязнителей. Наиболее важный из них состоит в связывании ионов металлов в водной среде растворенными органическими веществами. При этом общая концентрация токсиканта в воде не меняется. Тем не менее принято считать, что наибольшей токсичностью обладают гидратированные ионы металлов, а связанные в комплексы опасны в меньшей степени [3].

Антропогенная деятельность приводит к повышению уровня содержаний металлов в природных водах вследствие как глобального рассеивания элементов, так и поступления с водосбора и в составе сточных вод [4].

Целью настоящего исследования явилась разработка нового экономичного и экспрессного прогнозного метода экомониторинга природной воды на содержание ионов меди, цинка, железа и марганца по данным результатов анализа основных параметров качества воды (мутности, цветности, рН).

1. Экспериментальная часть

Определение меди и цинка проводилось в лаборатории ЗАО РОСА по ПНД Ф 14.1:2:4.139-98 (издание 2010 г.) «Методика выполнения измерений кобальта, никеля, меди, хрома, цинка, марганца, железа, серебра в питьевых, природных и сточных водах методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией».

Концентрация марганца устанавливалась по МВИ 01.1:1.4.2:2.15-05 «Методика выполнения измерений массовой концентрации марганца в пробах природных и питьевых вод, атмосферных осадков и снежных покровов фотометрическим методом с применением фотометра SPECTROQUANT NOVA 60».

Измерение массовой концентрации марганца в пробах воды основано на взаимодействии марганца всех возможных степеней окисления с формальдок-симом в щелочной среде (рН 10-13) с образованием красно-коричневого комплекса, окраска которого развивается в течение нескольких минут и устойчива длительное время. Оптическая плотность образующегося комплекса пропорциональна массовой концентрации марганца в анализируемой пробе. Определяли только водорастворимые формы марганца. Мешающее влияние взвешенных и коллоидных частиц устраняли фильтрованием, для этого использовали бумажный фильтр «синяя лента» и анализ проводили сразу после отбора проб. Для определения применяли реагент Mn-1A из тестового набора Manganese Test 1.14770 фирмы Merck KGaA.

Цветность воды определяли по ГОСТ 52769-2007 «Вода. Методы определения цветности» (метод Б). Определение цветности проводили на фотометре КФК-3. Метод фотометрического определения цветности основан на измерении оптической плотности анализируемой пробы воды при фиксированной длине волны (X 380 нм) с последующим определением значения цветности по градуировочной характеристике, установленной для водных растворов шкалы цветности.

Мутность определяли по ПНД Ф 14.1:2:4.213-05 «Методика выполнения измерений мутности питьевых, природных и сточных вод турбидиметрическим методом по каолину и по формазину» также с применением КФК-3. Турбиди-метрический метод определения мутности основан на сравнении испытуемых проб со стандартными суспензиями коалина или формазина. Оптическую плотность мутности измеряют при X 520 нм.

Все анализы выполнены в лаборатории Рублевского отделения Центра контроля качества воды, г. Москва.

2. Результаты и их обсуждение

В течение последних 12 лет изучали сезонные и годовые изменения основных параметров качества воды Москворецкого водоисточника в семи постоянных пунктах слежения на р. Москве - с. Каринское, г. Звенигород, с. Успенское, с. Ильинское, Западная станция водоподготовки (ЗВС), Рублевская ГЭС и в устье ее основного левого притока р. Истры - с. Дмитровское (рис. 1).

Исследовали такие основные показатели качества воды, как, например, мутность, цветность, рН, перманганатная окисляемость и ряд других параметров. На основе полученных данных были построены графики сезонных изменений всех исследованных параметров качества воды и проведен их анализ. Анализ полученных данных за 12 лет показал, что выявленные сезонные изменения указанных параметров достаточно устойчивы и повторяются с небольшим разбросом (порядка 10-15%), то есть система реки находится в устойчивом состоянии. Эта повторность дала возможность осуществить поиск корреляционных зависимостей между исследованными параметрами и концентрацией железа, марганца, меди и цинка в воде.

Значимые и устойчивые корреляции были выявлены между железом и мутностью (коэффициент корреляции в течение всего периода наблюдений находится в диапазоне 0.76-0.95), железом и цветностью (коэффициент корреляции

Рис. 1. Москворецкий водоисточник от с. Каринское до Рублевской водной станции (РВС)

в течение всего периода наблюдений находится в диапазоне 0.60-0.98), медью и мутностью (коэффициент корреляции в течение всего периода наблюдений находится в диапазоне 0.67-0.97), медью и цветностью (коэффициент корреляции в течение всего периода наблюдений находится в диапазоне 0.56-0.88), цинком и мутностью (коэффициент корреляции в течение всего периода наблюдений находится в диапазоне 0.53-1.00), марганцем и мутностью (коэффициент корреляции в течение всего периода наблюдений находится в диапазоне 0.45-0.85), марганцем и цветностью (коэффициент корреляции в течение всего периода наблюдений находится в диапазоне 0.60-0.90).

В качестве примера приведены зависимости отношений ССи / мутность и ССи / цветность от времени (рис. 2, 3). Все значимые корреляционные зависимости были описаны уравнениями шестого порядка:

у = -4-10Л:6 + 2-10-6х5 - 3-10-5х4 + 0.0002х3 - 0.0009х2 + 0.0015х - 0.0004,

Я2 = 0.3049 ^ / цветность);

у = -4-10-6х6 + 0.0001х5 - 0.0021х4 + 0.0146х3 - 0.0507х2 + 0.079х - 0.0132,

Я2 = 0.6579 (Смп / мутность); у = -2-10-7х6 + 9-10-6х5 - 0.0001х4 + 0.0006х3 - 0.0012х2 + 0.0009х - 0.0022,

Я2 = 0.8874 (Смп / цветность);

Рис. 2. Зависимость отношения ССи / мутность (A) от времени (в месяцах)

Рис. 3. Зависимость отношения ССи / цветность (В) от времени (в месяцах)

y = -2-10-7хб + 9-10-6х5 - 0.0001х4 + 0.0011х3 - 0.0043х2 + 0.008х + 0.0015,

R2 = 0.9320 (Cpe / мутность);

y = -5-10-6хб + 0.0002х5 - 0.0032х4 + 0.0241х3 - 0.0879х2 + 0.1318х - 0.0008,

R2 = 0.9556 (CFe / цветность).

Результаты были обработаны в программе Microsoft Office Excel 2007 и STATISTICA Version 10, расчетные таблицы составлены в программе Microsoft Office Excel 2007. Расчет проводили по экспериментально полученным значениям обоих параметров качества воды - мутности и цветности для меди, марганца и железа, а для цинка только по мутности. За конечный результат принимается средневзвешенное содержание металла в воде, определяемое по следующей формуле:

ССи ср °.56 ССи по мутности + °.44 ССи по цветности ,

С = 0 73-С + 0 27С

^Zn ср ' ^ ^Zn по мутности v^.z, I ^Zn по цветности ?

Mn по цветности

Fe по цветности

Сравнение расчетных и полученных по аттестованной методике данных по определению содержания меди и цинка в природной воде

Дата Мутность, мг/л Цветность, град. Концентрация меди, мг/л по аттестованной методике Концентрация меди, мг/л (расчетная) Концентрация цинка, мг/л по аттестованной методике Концентрация цинка, мг/л (расчетная)

16.01.2012 2.3 16 0.00140 0.00129 0.0044 0.0052

13.02.2012 2.1 15 0.00160 0.00164 0.0072 0.0084

22.03.2012 2.2 13 0.00110 0.00170 0.0035 0.0039

11.04.2012 3.4 13 0.00073 0.00075 0.0034 0.0041

Сравнение расчетных и полученных по аттестованной методике данных по определению содержания железа и марганца в природной воде

Дата Мутность, мг/л Цветность, град. Концентрация железа, мг/л по аттестованной методике Концентрация железа, мг/л (расчетная) Концентрация марганца, мг/л по аттестованной методике Концентрация марганца, мг/л (расчетная)

19.01.2012 2.3 15 0.16 0.12 0.06 0.05

26.01.2012 2.3 15 0.14 0.13 0.01 0.05

02.02.2012 2.1 16 0.11 0.13 0.01 0.04

09.02.2012 2.1 15 0.12 0.13 0.02 0.04

Величины множителей были рассчитаны, исходя из значения коэффициента вариации между содержанием металла и мутностью и содержанием металла и цветностью воды за весь период наблюдения.

С целью подтверждения возможности применения предложенного метода определения и прогнозирования содержания меди, цинка, марганца и железа в природной воде был проведен сравнительный анализ результатов, полученных расчетным методом и применяемыми в лаборатории методами. В табл. 1 представлены значения мутности, цветности воды р. Москвы и концентрации меди и цинка, определенные методами, используемыми лабораторией ЗАО РОСА и рассчитанные по предлагаемому методу. В табл. 2 представлены значения мутности, цветности воды р. Москвы и концентрации железа и марганца, определенные методами, используемыми Рублевским отделением Центра контроля качества воды, и рассчитанные по предлагаемому методу.

Разработанный способ позволяет увеличить надежность всей системы контроля качества природных вод, более оперативно устанавливать источник

возможного их загрязнения тяжелыми металлами. Метод определения и прогнозирования содержания тяжелых металлов в воде хозяйственно-питьевого водоснабжения уменьшает расход дорогостоящих реактивов, снижает затраты квалифицированного труда. Метод отличается экспрессностью и в случае внедрения даст возможность получить положительный экономический эффект.

На основе изучения закономерности сезонных и годовых изменений параметров мутности и цветности, разработан новый метод определения концентрации меди, цинка, марганца и железа в природной воде. Предложенный метод экомониторинга является простым, быстрым и надежным методом косвенного ежедневного определения и прогнозирования содержания тяжелых металлов в воде источников водоснабжения.

1. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. - Л.: Гидрометиоиздат, 1986. - 270 с.

2. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. - М.: Дрофа, 2004. -621 с.

3. Моисеинко Т.И., Паничева Л.П., Дину М.И., Кремлева Т.А., Фефилов Н.Н. Инактивация токсичных металлов в водах суши гумусовыми веществами // Вестн. Тюмен. гос. ун-та. - 2011. - № 5. - С. 6-19.

4. Токсикологическая химия. Аналитическая токсикология / Под ред. Р.У. Хабриева, Н.И. Калетиной. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2010. - 752 с.

5. Бабкина С.С., Росин И.В., Горюнова А.Г. Совершенствование системы аналитического контроля содержания железа в воде на Рублевской станции водоподготовки // Энергосбережение и водоподготовка. - 2011. - № 2(76). - С. 36-39.

Поступила в редакцию 14.12.12

Бабкина Софья Сауловна - доктор химических наук, заведующий кафедрой химии, Московский государственный открытый университет, г. Москва, Россия.

Горюнова Алевтина Геннадьевна - заведующий Рублевским отделением Центра контроля качества воды, ОАО «Мосводоканал»; аспирант кафедры химии имени Н.Л. Глинки, Московский государственный открытый университет, г. Москва, Россия.

Гатаулина Альфия Ринатовна - кандидат химических наук, ассистент кафедры неорганической химии, Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия.

Улахович Николай Алексеевич - доктор химических наук, профессор кафедры неорганической химии, Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия.

DETERMINATION AND FORECASTING OF THE CONTENT OF HEAVY METAL IONS IN NATURAL WATER BY THE EXAMPLE OF COPPER, ZINC, IRON AND MANGANESE

S.S. Babkina, A.G. Goryunova, A.R. Gataulina, N.A. Ulakhovich

We carried out an investigation of seasonal and annual changes of the main water quality parameters (color and turbidity). Based on the revealed regularities, we established a correlation between those characteristics and the content of copper, zinc, iron and manganese ions in water and developed a cost-effective and fast method for water ecological monitoring. The proposed method enables not only determination but also forecasting of the content of heavy metal ions in natural water.

Keywords: copper, zinc, iron, manganese, heavy metals determination, monitoring and forecasting of water quality.

1. Linnik P.N., Nabivanets B.I. The Forms of Metals Migration in Fresh Surface Waters. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1986. 270 p. (In Russian)

2. Nikolaikin N.I., Nikolaikina N.E., Melekhova O.P. Ecology. Moscow, Drofa, 2004. 621 p. (In Russian)

3. Moiseinko T.I., Panicheva L.P., Dinu M.I., Kremleva T.A., Fefilov N.N. Inactivation of Toxic Metals with Humic Substances in Land Waters. Vestn. Tomsk, Gos. Univ., 2011, no. 5, pp. 6-19. (In Russian)

4. Toxicological Chemistry. Analytical Toxicology (Ed. by R.U. Khabriev, N.I. Kaletin). Moscow, GEOTAR Media, 2010, pp. 752. (In Russian)

5. Babkina S.S., Rosin I.V., Goryunova A.G. The improvement of the system of analytical control of iron content in water at the Rublevskaya water treatment station. Energosberezhenie i Vodopod-gotovka, 2011, no. 2(76), pp. 36-39. (In Russian)

December 14, 2012

Babkina Sofya Saulovna - Doctor of Chemistry, Head of the Department of Chemistry, Faculty of Chemical Technology and Industrial Ecology, Moscow State Open University, Moscow, Russia.

Goryunova Alevtina Gennadevna - PhD Student, N.L. Glinka Department of Chemistry, Moscow State Open University; Head of the Rublevskii Office of the Center for Water Quality Control, Mosvodokanal OJSC, Moscow, Russia.

Gataulina Alfiya Rinatovna - PhD in Chemistry, Assistant Lecturer, Department of Inorganic Chemistry, A.M. Butlerov Institute of Chemistry, Kazan Federal University, Kazan, Russia.

Ulakhovich Nikolai Alekseevich - Doctor of Chemistry, Professor, Department of Inorganic Chemistry, A.M. Butlerov Institute of Chemistry, Kazan Federal University, Kazan, Russia.

Тяжелые металлы в водных экосистемах как индикатор антропогенного воздействия

В природе тяжелые металлы (ТМ) находятся, в основном, в труднорастворимой и труднодоступной для растений форме. Однако, в результате антропогенного вмешательства, резко возрастает содержание ТМ в природных экосистемах — в воздухе, природных водах и почве. Одновременно изменяется и форма нахождения ТМ в природных средах — в составе относительно хорошо растворимых соединений, что позволяет им с легкостью вовлекаться в пищевые цепи [8].

Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Тяжелые металлы и их соединения, как и другие химические соединения, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни, т. е. мигрировать [3].

В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся к так называемым биогенным элементам. Другие вызывают противоположный эффект и, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Эти металлы относят к классу ксенобиотиков, то есть чуждых живому. Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа [5]. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичны.

Город Сумгаит является вторым по величине промышленным городом Азербайджана. В нем сосредоточены предприятия химической, металлургической промышленности, предприятия оргсинтеза. В настоящее время в Сумгаите имеются приблизительно 3000 стационарных источников атмосферного загрязнения. Отходы этих предприятий содержат тяжелые металлы, органические соединения.

Особую озабоченность вызывают ртутные загрязнения завода по производству хлор-алкилина, различные хлорсодержащие соединения нефтехимических отраслей, фтороводород, содержащийся в выбросах алюминиевого производства, тяжелые металлы — свинец, цинк, кадмий в составе пыли сталелитейного производства и т. д.

Донные отложения вблизи Сумгаита содержат 1–2 г углеводородов, 0,5–1,0 г фенолов и 0,1- 0,6 г ртути на кг. С биологической точки зрения, эти области дна рассматриваются фактически мертвыми, воздействуя на осетра и другую рыбу, которая кормится фауной морского дна [1]. Несмотря на снижение производственных мощностей и сворачивание многих производств, накопленные в окружающей среде токсичные вещества продолжают воздействовать на здоровье населения Сумгаита.

Город Сумгаит находится в бассейне одноименной реки Сумгаитчай, имеющей несколько притоков — Гозлучай, Гуздучай, Чигилчай, Ченгичай и Кендачай. Сумгаитчай относится к «временным» рекам, так как в летний период из-за отсутствия атмосферных осадков практически полностью пересыхает. Ее длина составляет 198 км, площадь бассейна — 1751 км 2 . Она на 90 % питается дождевыми водами [7]. Впадает непосредственно в Каспийское море недалеко от Сумгаита.

С целью экологического оценивания нами исследовано содержание тяжелых металлов — Cd(II), Hg(II), Pb(II) в морской воде и донных отложениях Каспийского моря вблизи Сумгаита, а также в пробах речной воды Сумгаитчая и всех его притоков методом ААС [2]. Исследования проводились на ААС ZEEnit 700 P.

Для исследования были взяты пробы промышленных и бытовых сточных вод, выбрасываемых в море, а также пробы морской воды и донных отложений вблизи Сумгаита. Результаты анализа проб промышленных и бытовых сточных вод представлены в таблице 1.

Содержание тяжелых металлов впробах промышленных источных вод Сумгаита, мкг/л

Определение ЛД50 некоторых тяжелых металлов на гидробионтах Каспийского моря

Данная работа посвящена определению летальных доз (ЛД₅₀) некоторых металлов (кадмия и ртути) на гидробионтах Каспийского моря. В качестве тест материалов были использованы морские ракообразные Pontogammarus maeticus и морские моллюски Mytilaster lineatus.

Ключевые слова:Каспийское море, летальная концентрация, летальная доза, токсичность, кадмий, ртуть, Pontogammarus maeticus, Mytilaster lineatus.

Как известно, в воды Каспия, наряду с органическими углеводородами, также попадают тяжелые и переходные металлы 1. Большая их часть попадает в морскую воду со сточными водами, речным стоком и в результате процессов нефтедобычи. Часть металлов, попавшая в море, равномерно рассеивается в толще воды, другая их часть распределяется в донных осадках, в результате чего металлы становятся составной частью донных грунтов.

В настоящее время проводится ряд исследований, включающих в себя посезонные и годичные мониторинги территории Каспийского моря 7. В результате таких мониторингов, накапливается много информации о концентрации различных металлов в донных отложениях Каспия. Но при всей своей информативности, химический анализ всего лишь определяет уровень загрязненности определенной территории различными металлами, но при этом он не несет в себе никакой информации о влиянии той или иной концентрации различных металлов на морские гидробионты.

Для того чтобы ответить на вопрос, как влияет различная концентрация тяжелых и переходных металлов на морские гидробионты, обитающие, главным образом, на границе раздела двух фаз (придонная вода - донные отложения), нами были проведены токсикологические тесты по выявлению летальной токсичной концентрации металлов на двух разных организмах: ракообразных - Pontogammarus maeticus и моллюсках - Mytilaster lineatus.

Материалы и методы

Организмы для проведения анализа

Для проведения анализов были выбраны различные типы придонных обитателей Каспийского моря:

В качестве представителей ракообразных был взят:

Тип – Arthropoda

Класс – Crustacea

Отряд – Amphipoda

Семейство – Gammaridae

Род – Niphargoides

Подрод – Pontogammarus

Вид – Pontogammarusmaeticus

В качестве представителей моллюсков был взят:

Тип – Mollusca

Класс – Bivalvia

Отряд – Gastrotriteia

Семейство – Mytilidae

Род – Mytilastes

Вид – Mytilaster lineatus

Выбор данных организмов был обусловлен тем, что они являются типичными представителями фауны Каспийского моря, обитающих на границе раздела двух фаз: придонная вода - донные отложения. Животные были отобраны с чистых участков прибрежной зоны Каспийского моря, близ поселков Пираллахи и Нардаран Апшеронского полуострова (Республика Азербайджан). По прибытии в лабораторию, тестовые организмы были отсеяны от естественных донных отложений для дальнейшей оценки их физического состояния и идентификации вида. Перед проведением анализов, в целях акклиматизации, животные выдерживались при постоянной температуре (20 о С) в аквариумах, засыпанных просеянным грунтом (высота слоя 2 см) и заполненных отфильтрованной морской водой.

Вода для проведения анализа

Морская вода, используемая для проведения анализа, была подвергнута ультрафиолетовой обработке, отфильтрована через 1-мкм мембранный фильтр и предварительно проаэрирована. После обработки, в целях контроля качества, морская вода была подвергнута лабораторному анализу. Результаты химического, биохимического и физико-химического анализа представлены в таблице 1.

Результаты лабораторного анализа морской воды используемой для проведения токсикологических тестов

Единица измерения

Результаты анализа

Биологическое потребление кислорода

Химическое потребление кислорода

Силикаты как SIO₂-Si

Σ2-6 Циклические алкилированные углеводороды

По данным лабораторных испытаний, был сделан вывод, что данная вода может быть использована для проведения токсикологических тестов [11].

Грунт для проведения анализа

Грунт для проведения анализа также был собран с участка, близкого или схожего по характеристикам с участком сбора тестовых организмов. Для проведения анализа собирался только верхний слой грунта мощностью в 2-4 см. По прибытии в лабораторию, грунт был просеян через 2-мм сито для удаления присутствующих там бентосных организмов, которые могли бы повлиять на результаты исследований, и промыт морской водой. Далее для доказательства того, что выбранные тестовые организмы имеют удовлетворительный уровень выживаемости в данном грунте, тестовые организмы были помещены в аквариум с собранным грунтом и морской водой на 10 дней. Уровень выживаемости составил более 96%, что является показателем того, что грунт может быть использован для проведения токсикологических тестов.

Методика проведения анализа

Для проведения анализа 14, были взяты 1000 мл стеклянные стаканы с градуированной шкалой. В каждый стакан было добавлено по 200-300 г тщательно гомогенизированного грунта для образования слоя глубиной в 2 см. Далее в стакан, до отметки 800 мл, приливали морскую воду, содержащую определенную концентрацию тяжелых металлов. Грунт с водой перемешивался и оставался далее нетронутым в течение одного часа для осаждения взболтанного грунта на дно стакана. После заполнения сосудов тестовыми материалами, каждый стакан располагался на участке тестирования таким образом, чтобы избежать встречного загрязнения между образцами. Когда все тестовые сосуды были подготовлены и расположены по своим местам, сосуды закрывались крышками и снабжались пипетками для аэрации. Аэрация продолжалась в течение 16 часов перед добавлением испытуемых животных в сосуды.

Добавление тестовых животных

Перед добавлением тестовых организмов в сосуды, они заранее были перенесены из аквариумов в 100 мл стаканы с морской водой в количестве 10 штук на 1 стакан и оставлены для акклиматизации на 24 часа. По истечении 24 часов, тестовые организмы были добавлены в каждый стакан и оставлены в закрытом помешении (СT Room) на определенное время при постоянной температуре 20 о С.

Проведение токсикологического теста

Данный токсикологический тест проводился с использованием двух металлов кадмия Cd и ртути Hg на бентосных организмахPontogammarusmaeticus и Mytilasterlineatus. Тест состоял из 2 частей.

1) Нахождение интервала рабочей зоны концентрации для Cd и Hg.

2) Определение летальной дозы ЛД₅₀ для Cd и Hg.

Для выявления повторяемости анализа, каждая концентрация бралась в 4 дубликатах.

Для исключения влияния различных факторов на ход анализа, холостые пробы также были взяты в 4-х дубликатах. Детальная информация об исследуемых концентрациях представлена в таблице 2.

Стандартные растворы Сdи Hg использованные в тесте по нахождению интервала рабочей зоны концентраций

Читайте также: