Введение 6
Глава 1. Роль донных отложений в функционировании водных экосистем (Литературный обзор)
1.1. Факторы формирования химического состава донных отложений
1.2. Основные загрязняющие вещества в составе донных отложений
1.2.1. Металлы 15
1.2.2. Нефтепродукты 26
1.2.3. Устойчивые органические вещества (пестициды, ПАУ) 28
1.3. Токсикологическая оценка донных отложений 3 3
Глава 2. Объект исследования. Материалы и методы 37
2.1. Характеристика объекта исследования 37
2.2. Методы исследования 42
2.2.1. Определение гранулометрического состава 42
2.2.2. Методика определения содержания органического
вещества в донных отложениях
2.2.3. Определение элементного состава 43
2.2.4. Определение нефтепродуктов 44
2.2.5. Определение ПАУ 45
2.2.6. Токсикологические методы исследования 46
2.2.7. Статистические методы исследования 47
Глава 3. Результаты и их обсуждение. 48
3.1. Гранулометрический состав донных отложений р. Меша 48
3.2. Содержание металлов в донных отложениях 50
3.3. Содержание нефтепродуктов и ПАУ 57
3.4. Токсикологическая характеристика донных отложений 61
3.5. Зависимость между химическим составом и
токсичностью донных отложений
Выводы 66
Список литературы
Донные отложения являются важной составляющей водных экосистем, где аккумулируется большая часть органических и неорганических веществ, в том числе наиболее опасных и токсичных - тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), пестициды, полихлорбифенилы, нефтепродукты и др. При определенных условиях, приводящих к изменению гидродинамической обстановки, состава и свойств воды и других факторов, они могут стать источником вторичного загрязнения водных масс. Кроме того, донные отложения являются средой обитания многочисленных классов бентофауны, и накопление токсичных загрязняющих веществ может привести к изменению их видового состава и нарушению трофической цепи биоценоза.
Донные отложения содержат автохтонные (получающиеся в самых водоемах) и аллохтонные (поступающие извне) частицы. Автохтонные компоненты включают продукты разрушения (абразии) берегов, элементы, которые выпадают из раствора, остатки отмерших гидробионтов. Аллохтонные компоненты приносятся стоком, ветром, могут поступать в результате хозяйственной деятельности человека (сброс сточных вод) (Романенко, 2001).
Значение донных отложений для водных экосистем многофакторно. Аккумулируя тяжелые металлы, некоторые минеральные и органические вещества, донные отложения способствуют самоочищению водной среды. Эта функция донных отложений зависит от гидрохимического режима на границе раздела фаз и тесно связана с такими их параметрами, как степень дисперсности, содержание органического вещества, оксидов железа и марганца, микробиальной составляющей. С другой стороны, донные отложения при определенных условиях превращаются в источник вторичного загрязнения водоема, влияют они и на внутриводоемные окислительно-восстановительные процессы. В этой связи изучение факторов формирования загрязнения донных отложений, их химический состав и оценка потенциальной опасности через выявление токсичности является актуальной задачей. Особую значимость это приобретает для рек, которые используются для рыборазведения и любительского рыболовства.
Целью работы было оценить уровень загрязнения и токсичность донных отложений р. Меши химическими и токсикологическими методами.
Задачи исследования:
1. Охарактеризовать механический состав, содержание органических веществ в донных отложениях как факторов аккумуляции загрязняющих веществ.
2. Оценить уровень загрязнения донных отложений р. Меши металлами, нефтепродуктами и полициклическими ароматическими углеводородами.
3. Определить потенциальную опасность загрязняющих веществ в составе донных отложений в токсикологических тестах с использованием остракод Heterocypris incongruens
Научная новизна. Впервые была проведена комплексная экотоксикологическая оценка состояния донных отложений р. Меши. Охарактеризован механический состав донных грунтов, выявлены преобладающие факторы накопления металлов (содержание мелкодисперсных частиц (пелитовая и глинистая фракции), а также (гидроксиды Fe и в меньшей степени гидроксиды Mn), оценено содержание металлов, нефтяных углеводородов и полициклических ароматических углеводородов. Впервые оценена токсичность донных отложений р. Меши в тестах с использованием ракушковых рачков.
Практическая значимость. Результаты, полученные в ходе исследования, могут быть использованы для создания базы данных о качестве донных отложений малых рек Республики Татарстан, а также при планировании мероприятий по рыборазведению в рыбопитомниках, расположенных на р. Меше.
1. Донные отложения р. Меши на всем своем протяжении представлены преимущественно илами (57% проб) со средним содержанием пелитовой фракции 3,1% и органических веществ 5,1%. Результаты корреляционного анализа показали, что содержание всех исследованных металлов зависит от содержания пелитовой (r=0,47-0,75) и глинистой (r=0,50-0,73) фракций. Другим фактором сорбции металлов в донных отложениях являются оксиды Al (r=0,56-0,73), а также гидроксиды Fe (r=0,64-0,96) и в меньшей степени гидроксиды Mn (r=0,46-0,64).
2. Сравнение содержания металлов в донных отложениях р. Меши с нормативами, установленными в других странах показало, что превышения отсутствуют за исключением Ni, содержание которого во всех пробах превышало нормативы, установленные в Бельгии, Канаде и США, однако не превышало А критерия, разработанного для Куйбышевского водохранилища.
3. Расчет коэффициента обогащения для оценки уровня содержания металлов показал, что он варьирует в пределах 0,12 - 2,78 и в 43% проб накопление металлов обусловлено антропогенным поступлением.
4. Расчет интегрального индекса PLI для металлов Cu, Cd, Cr, Ni, Pb и Zn показал, что загрязнение металлами присутствует в 48% проб, 14% из них относятся к группе илистый песок, 10% - в группе песчанистый ил и 24% в группе ил.
5. Содержание нефтепродуктов в донных отложениях, в основном, не превышает нормативы оценки качества, однако повышенное содержание зафиксировано в устьевой участок, где превышение составило 32 раза.
6. Целый ряд ПАУ, таких как ацетонафтилен, аценафтен, бензо(к)флуорантен не были выявлены ни в одной пробе. Сравнение уровня загрязнения ПАУ донных отложений р. Меши с зарубежными нормативами показало, что ни по сумме ПАУ, ни по отдельным компонентам превышения их содержания отсутствуют.
7. Оценка токсичности донных отложений на остракодах Heterocypris incongruensпоказала, что 52% проб характеризуются как токсичные по критерию «выживаемость» и «ингибирование роста», поиск зависимостей между наблюдаемой токсичностью и химическим составом донных отложений выявил значимые коэффициенты корреляции с содержанием глинистых частиц и Mn, что указывает на их роль в сорбции металлов и их перевода из растворенной формы в нерастворенную, менее доступную для гидробионтов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
