Аннотация
В этой статье рассматривается содержание тяжелых металлов в водной толще северо-восточной части Каспийского моря.
ВВЕДЕНИЕ
К широко распространенным в природных водах загрязняющим веществам относятся тяжелые металлы (TM). Концентрации и формы нахождения TM в поверхностных водах, как правило, определяются условиями формирования речного стока, атмосферными осадками, антропогенным воздействием. Особенность микроэлементов группы переходных и тяжелых металлов как компонентов загрязнения морской среды состоит в том, что антропогенные нарушения их концентраций и соотношений в среде и гидробионтах возникают на фоне природного содержания соответствующих микроэлементов, многие из которых играют важную роль в жизнедеятельности гидробионтов. Металлы, в отличие от других загрязняющих агентов, всегда присутствовали в море, проходя в процессе биохимических круговоротов много тысяч раз через организм животных. В результате этого антропогенные добавки микроэлементов, включаясь в биохимический цикл в океане, так же как и природные, проходят тот же путь в организме рыб и морских животных, выступая в качестве функционального компонента морских экосистем, в котором обычно
завершается цикл миграции токсикантов по пищевой цепи [1]. Кроме того, металлы не подвергаются трансформации, как это свойственно органическим соединениям, и попав в биогеохимический цикл, они крайне медленно покидают его [2].
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Концентрации в донных отложениях никеля, меди, свинца и хрома на большинстве станций значительно превышали ПДК. В таких случаях говорят об ассоциациях элементов, находящихся в повышенных концентрациях.
Ассоциации химических элементов, образующих аномалии в районах месторождений нефти и газа, определяются первичным наличием в грунтах подвижных элементов, способных перемещаться и концентрироваться на соответствующих барьерах. Чаще всего к ним относятся Pb, Zn, Mn, Cu, Ba, Со, Ni, Cr. Ассоциации химических элементов, образующих аномалии в грунтах на территории месторождений нефти и газа, возникают из-за того, что в грунты периодически поступают газообразные продукты, образующиеся в углеводородных залежах. К ним в первую очередь относятся сами углеводороды, водород, углекислый газ, инертные газы. Их бактериальное разложение, сопровождающееся различными химическими реакциями, приводит к формированию в грунтах над месторождениями многочисленных и разнообразных геохимических барьеров (сероводородного, кислого, щелочного, сорбционного, биогенного). Происходящие на таких участках окислительно-восстановительные реакции (с участием бактерий, разлагающих углеводороды) могут увеличить подвижность восстанавливающихся элементов переменной валентности, часто приводя их к «отгонке» из центральных частей участков. В результате всех указанных процессов в грунтах образуются аномалии перераспределения, отвечающие районам месторождений нефти и газа [3].
Пространственное распределение тяжелых металлов в донных отложениях свидетельствует о том, что значительное количество меди, цинка, хрома, никеля, свинца и ртути поступало в район участка с волжскими водами. Осаждение взвеси, которой богаты речные воды, способствует аккумуляции тяжелых металлов в донных отложениях. Повышенные концентрации перечисленных тяжелых металлов были приурочены к западной и центральной частям дельты, в первую очередь к выходу Волго-Каспийского канала. В то же время распределение кадмия носило иной характер — это свидетельствует о возможном его поступлении в донные отложения при адвекции вод Среднего Каспия.
В целом в осадках участка можно отметить следующее: ряд металлов (медь, хром, никель и свинец) имеет тенденцию к снижению концентрации в донных отложениях с запада на восток. Максимум их содержания регистрируется в зоне непосредственного влияния Волго-Каспийского судоходного канала. Следует также учитывать, что распределение тяжелых металлов в донных отложениях достаточно тесно коррелируется с фракционным составом донных осадков, мелкозернистые фракции которых обладают способностью адсорбировать тяжелые металлы из природных слоев воды.
Рассматривая с точки зрения геохимии территории, занимаемые районами и узлами месторождений полезных ископаемых, можно отметить, что они отличаются от соседних участков земной коры целым рядом особенностей. Основными из них можно считать следующие:
- появление сравнительно больших участков с повышенным ( в различной мере) фоновым содержанием в определенных породах элементов-индикаторов, характерных для данного типа месторождений;
- наличие зон выщелачивания с существенно пониженным содержанием элементов-индикаторов;
- большое число крайне неравномерно распределенных элементов- индикаторов и др. При геохимических исследованиях необходимо учитывать, что участок расположен в районе устьевого взморья, которое является своеобразной буферной зоной между дельтой Волги и Каспийским морем, периодически подвергающейся сгонно-нагонным явлениям. C одной стороны, здесь интегрируются все естественные и антропогенные изменения стока и качества речных вод в бассейне Волги, а с другой — здесь в наибольшей мере проявляются изменения гидрогеологического режима, и прежде всего уровня вод Каспийского моря. Внутренние функциональные связи отражают специфические гидролого-морфологические и гидролого-экологические устьевые процессы и существенно зависят от временного масштаба (вековые, многолетние, сезонные и кратковременные изменения). Кроме того, значительные антропогенные преобразования дельты вносят существенные изменения в режим водного стока и добавляют целый комплекс веществ, загрязняющих акваторию северо-восточной части Каспийского моря. Уровень содержания тяжелых металлов в донных отложениях соответствует кларковым, или фоновым, хотя в большинстве случаев превышает ПДК по никелю, меди, свинцу и хрому. Повышенные концентрации углеводородных газов могут свидетельствовать либо о свежем загрязнении осадков акватории нефтепродуктами, либо о притоке их с глубинных горизонтов. Токсичность тяжелых металлов определяется в основном их способностью образовывать в организмах комплексные соединения, ковалентные связи с атомами углерода, а также участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, приводящих к изменению валентности металла. В результате этих процессов в тканях гидробионтов нарушается функционирование биологически активных веществ, повышается способность микроэлементов преодолевать биологические барьеры, нарушается баланс микрофлоры, возникают другие явления, ухудшающие их жизнеспособность. Это означает, что все тяжелые металлы обладают одним общим свойством: они могут быть биологическими активными. Вследствие этого, попадая в результате антропогенной деятельности в природные среды, они начинают мигрировать, включаясь в той или иной степени в биологический круговорот, и при определенных биогеохимических условиях и концентрациях начинают оказывать токсическое воздействие на живые организмы. Все это и определило необходимость мониторинга уровня их содержания в природных средах. Результаты определения концентраций тяжелых металлов в поверхностных и придонных водах северо-восточной части Каспийского моря приведены в таблице 1.
|
Показатель |
Поверхностный горизонт |
Придонный горизонт |
||
|
Минимум |
Максимум |
Минимум |
Максимум |
|
|
Ртуть |
<0,005 |
0,16 |
<0,005 |
0,17 |
|
Кадмий |
0,02 |
3,25 |
0,02 |
4,12 |
|
Свинец |
0,12 |
12,05 |
0,13 |
8,32 |
|
Медь |
0,29 |
5,84 |
0,22 |
6,92 |
|
Цинк |
<0,5 |
13,84 |
<0,2 |
16,2 |
|
Железо |
4,31 |
134,5 |
6,12 |
130,90 |
|
Марганец |
0,36 |
5,67 |
<0,5 |
10,0 |
|
Никель |
0,15 |
3,56 |
0,16 |
3,68 |
|
Барий |
2,58 |
19,78 |
2,44 |
21,39 |
Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в водной толще северо-восточной части Каспийского моря
Ртуть существует в биосфере в основном в рассеянном виде и лишь частично концентрируется в сульфидных рудах. Наиболее опасными загрязняющими веществами антропогенного происхождения считаются соли ртути. Опасность нахождения неорганической ртути в морских экосистемах усугубляется и ее способностью под действием микроорганизмов вступать в реакцию трансметилирования и алкилирования с образованием метилртути — наиболее токсичного и легкоаккумулируемого соединения ртути. Трансметилирование ртути протекает не только во внешней среде, но и в организме животных. Исследования многих авторов показали, что именно содержание металла в пище и окружающей среде определяет уровень ртути в гидробионтах. Так, характер питания беспозвоночных практически не влияет на содержание ртути в их теле и лишь хищные гидробионты, находящиеся в конце пищевой цепи, накапливают ртуть в более высоких концентрациях. [3]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, концентрация всех контролируемых тяжелых металлов в морской воде на обследованной акватории не превышала их концентрации, характерной для регионального фона северо-восточного Каспия. Концентрация большинства тяжелых металлов не превышала ПДК, установленных для морских вод.
Список литературы
- Морозов Н.П., Петухов С.А. Содержание и распределение тяжелых металлов в компонентах экосистемы Балтийского моря // Исследование экосистемы открытой части Балтийского моря. M., 1980.
- Никаноров A. M., Жулидов А.В. Подходы к биомониторингу тяжелых металлов на начальных этапах их поступления в реки ( на примере ртути) Ц Никаноров А.М., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 312 с.
- Автореферат диссертации Калимановой Д.Ж. «Экологические особенности зообентоса северо-восточной части Каспийского моря (зоны, предстоящей к освоению нефтегазовых месторождений Казахстанского сектора)». Астрахань, 2008г.