Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Оценка ртутного загрязнения р. Волги на территории Татарстана

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Оценка ртутного загрязнения р. Волги на территории Татарстана"

Р V Б ОА

- 3 » 1935

На правах рукописи

ШАЯХМЕТОВ ДАЛ!ИР КОТЛЫЙДХМЕТОВИЧ

ОЦЕНКА РТУТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ р. ВОЛГИ НА ТЕРРИТОРИИ ТАТАРСТАНА

11.00.11 — Охрана окружающей среды ц рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соисваяне ученой стевопи капдпдгга хллшчесзых паук

Москва 199 Б

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии Казанского государственного университета

Научные руководители: — доктор химических наук,

профессор Латыпова В. 3.

Член-корреспондент АН Татарстана,

доктор медицинских наук, профессор Гимадеев М. М.

Официальные оппоненты: — доктор химических наук,

профессор Лейкин 10. А.,

кандидат биологических наук, старший иаучиый сотрудник Ратушнпк А. А.

Ведущая органязация: — Всероссийский научно-исследовательский институт охраны природы при Московском государственной университете.

Защита состоятся _ 1995 года

на заседании специализированного совета Д 053. 34.11 при Российском химнко-технологическол! университете им. Д. И. Менделеева (125130. Москва, Мкусская ал., 9) в час, в ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в иоучно-информациоа-нои центре РТУ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан ..¿У" Л 199

Ученый секретарь специализированного совета

Каменчук И. И»

ОБЩАЯ ХЛРЛ1ГГЕгаСТНКА РАБОТ!!

Актуальность работы. Чрезвычайную опасность в качестве загрязнения природных вод представляют собой тяжелые металлы, оказывающие токсическое воздействие на водные организмы в сравнительно малых концентрациях. В ряду тяжелых металлов первое место по растворимости в воде и токсичности для гидробионтов занимает ртуть. При миграции и трансформации в водной экосистеме она накапливается в виде еысокотокскчных органических соединений. Накопление ртути в биоте ингибирует обменные процессы, ослабляет защитные функции крови, снижает плодовитость гидробионтов. В последние годы доказана серьезная генетическая опасность ртути для здороЕья человека. Поэтому ртуть как приоритетный токсикант должна быть включена в программу мониторинга водных экосистем, особенно имеюшдх рыбохозяйственное и рекреационное значение.

Проводимые за последние годы исследования Куйбышевского водохранилища на территории Республики Татарстан не позволяют судить о степени ртутного загрязнения, путях поступления и миграции ртути. Поэтому проблема ртутного загрязнения представляется актуальной.

Цель работы заключается в определении степени ртутного -загрязнения биотических и абиотических компонентов Куйбышевского .водохранилища на территории Татарстана.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- выявить уровень ртутного загрязнения абиогенных компонентов - воды и донных отложений как потенциального вторичного источника загрязнения воды;

- выявить уровень и стадии загрязнения гидробионтов неорганически,® и органическими соединениям! ртути;

- разработать имитационную модели процессов самоочищения воды от ртути в реальных приближениях;

- разработать методические основы контроля ртутного загряз-йения, для чего модифицировать стадию пробоподготовки объектов контроля;

- для оценки вклада поверхностного стока изучить закономерности процессов биотрансформгздии ртутьорганических соединений (на примере этилмеркурхлорвда) в системе почва-растения для распространенных типов почв и сельскохозяйственных культур.

. Научная новизна работы. Впервые комплексом методов проведено систематическое исследование ртутного загрязнения Куйбышевского водохранилища на территории Республики Татарстан и получены данные по распределению органических и неорганических форы ртути в воде, донных отложениях и ихтиофауне.

Выявлено доминирующее влияние ртутьорганических соединений на загрязнение биотической составляющей экосистемы.

Показана определяющая роль поверхностного стока в общем ртутном загрязнении водоема.

Предложена имитационная модель процессов самоочищения водоема от ртутного загрязнения.

Обнаружена сезонная изменчивость ,вклада органических форм ртути в общее ртутное загрязнение ихтиофауны.

Выявлены закономерности Сиодеградации органических производных ртути в системе почва-растения в зависимости от температурного режима, особенностей агротехнологии и типа почв, позволяющие судить о масштабе выноса ртути с поверхностным стоком.

Предложена модификация способа извлечения ртути- при ее определении методами атомной абсорбции холодного пара и инверсионной вожьташерометрии, обеспечивающая экспрессивность, лучшую воспроизводимость результатов и полноту извлечения ртути из образца.

Практическая ценность работы. Полученные результаты включены в региональный банк данных по загрязнению Волжского бассейна тяжелыми металлами и используются при разработке региональных государственных и отраслевых программ экологического мониторинга. Разработанные методики пробоподготовки используются в лабораториях Водоканала г.Казани, а также рекомендованы к использованию в лабораториях ихтиоыониторинга рыбоохравных служб.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на Всесоюзном симпозиуме "Ртуть в водоемах" (Новосибирск, 1990), Научной конференции Казанского государственного университета (Казань, 1992), Республиканской конференции АНТ "Актуальные

экологические проблемы Республики Татарстан" (Казань, 1993).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 125 стр. машинописного текста, содержит 9 рисунков, 16 таблиц. Состоит из введения, двух глав, заключения и выводов, списка литературы, включающего 154 ссылки на отечественные и зарубежные работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ PAEOTU Введение

Во Введении обоснована актуальность работы, ее новиана и практическая значимость, сформулированы цель исследования и основные задачи.

Глава 1. Проблемы загрязнения ртутью объектов окружающей среды.

В литературном обзоре (глава 1) рассмотрены пути поступления ртути в окружающую природную среду, обиде закономерности ее миграции и трансформации в водной среде, почве, вопросы токсичности и воздействия ртути'на компоненты водных экосистем. Завершается обзор анализом известных методов определения различных форм ртути в воде, почвах, донных отложениях, биологических объектов.

Глава 2. Экспериментальная часть.

В данной главе описаны способы отбора проб донных отложений, почв, воды, отлова рыбы, а также использованные при выполнении полевых и лабораторных исследований методы консервации, пробоподготовки и определения содержания ртути в биотических и абиотических компонентах.

Определение содержания ртути в объектах окрухаэдеЛ среды -одна из сложнейших задач. Это связано с отсутствием унифицированных методик пробоподготовки и анализа, а также 'с болыаиии потерями анализируемого объекта - ртути, ее органических йроиа-водных, - в силу их летучести. Это привадит к бааьшш пагреа-ностям анализа. В этой связи предварительно была проведена ра-

бота по сравнительным испытаниям методов профподготовки и анализа проб почв, донных отложений, биологических объектов.

В результате предложена модификация стадии разложения биологических образцов, заключающаяся в их нагревании с обратным холодильником в присутствии смеси персульфата и перманганата калия. Это позволяет не только избежать потерь ртути при вскрытии пробы и улучшить воспроизводимость, но и сократить продолжительность анализа без ухудиения метрологических характеристик методики определения содержания ртути в мышцах, печени, гонадах рыб.

Апробированы, рекомендованы для контроля различных форм ртути в экологическом и ихтиотоксикалогическом мониторинге и использовании в данной работе более чувствительные и менее трудоемкие методы атомной абсорбции холодного пара, инверсионной вольгамперометрии и газовой хроматографии.

Глава 3. Оценка степени ртутного загрязнения Куйбышевского водохранилища на территории республики Татарстан.

Комплексом методов в период с 1990-1993 гг. проведены исследования по оценке уровня содержания общих и органических форм ртутного загрязнения в воде, донных отложениях и органах рыб-биомониторов (леща и судака).

Исследования проводились в следующих районах Куйбышевского водохранилища, расположенных вверх и вниз по течению от г.Казани:

1. Свияжский залив - уникальное нерестилище' и место нагула ценных пород промысловых рыб. Воспроизводство в этом нерестовом районе в значительной степени неудовлетворительно из-за сильных антропогенных воздействий.

2. Район г.Казани - ниже города.

3. Район г.Камское Устье - устье крупной реки;

4. Район г.Набережные Челны - ниже.плотины Нижнекамской ГЭС.

5. Район г.Тетюши - русловой участок р.Волги.

Крайние пункты наблюдений расположены на расстоянии более 400 км. Выбор пунктов наблюдения на Куйбышевском водохранилище на территории РТ определялся прежде всего промысловым значением соответствующих участков, близостью источников антропогенного

воздействия, а также вадачей оценки уровня ртутного загрязнения на разных типах участков водохранилища.

Всего в течение 1990 - 1993 г.г. было организовано 8 экспедиций.

Схема расположения пунктов наблюдения на Куйбышевском водохранилище.

Превде всего в главе 3 дана общая физико-географическая и экологическая характеристика Куйбышевского водохранилища.

Эти районы являются важными промысловыми участками Средней Волги, дающими значительную долю уловов рыб ценных пород.

Средняя годовая продукция высшей водной растительности в Куйбышевском водохранилище составляет 447 r/м2, биомассы аооп-ланктона - 0.3-3.5 г/и3. Общая ихтиомасса Куйбышевского водохранилища оценивается в 1500 тыс.ц (без учета личинок), видов рыбы, -включая любительский лов, достигает 180 тыс.ц в год. В последнее время наметилась тенденция сокращения воспроизводства рыбных запасов, что связано с недостатком нерестилищ и массовой гибелью икры, молоди и взрослых рыб при весенней и осенне-вим-ней сработке уровня воды.

Согласно ГОСТ 17.1.2.04-77 [152],води Волги и Куйбышевского. водохранилища являются мягкими - умеренно жесткими, воды Ка~

мы - мягкие. По классификации поверхностных вод суши по ионному составу [153] Куйбышевское водохранилище относится к кальциевой группе гвдрокарбонатного класса природных вод ( в соответствии с соотношением анионов НСОз" > БС>42~ > С1~ катионов Са2+>Мз2+).

\ В течение весенне-летне-осеннего периода 1990-1992 гг. нами были проведены исследования химического состава вод в указанных точках пробоотбора (рис.3.1).

К характерным загрязняющим веществам поверхностных вод водохранилища относятся нефтепродукты (2-6 ВДК), фенолы (2-9 ЩК), соединения меди и цинка (1-4 ВДК). По остальным ингредиентам превышение нормативов в 1990-1993 годах носшш эпизодический характер.

В весенне-летний период 1991 года детально изучено валовое содержание металлов в воде выше г.Казани по горизонтам и различным участкам относительно русла.

Таблица 3.1

Валовое содержание металлов в воде.Куйбышевского водохранилища выше г.Казани, май-июнь 1991 года (п-3, р=0.95).

Металл ВДК Валовое содержание, мг/л

минимальное максимальное

цинк Ю-2 5-Ю"3 3-10"2

кадмий ■ - • 1-Ю"4 3-Ю"4

свинец 1СГг 5-10~э 3-Ю"2

хром 2-10"*2 4-Ю"4 6-10"3

медь 1СГ3 5-Ю-4 2-Ю-3

никель Ю-3 5-Ю"3 1-Ю"2

Наблюдается некоторая пространственная дифференциация результатов: поверхностные и донные участки реки более загрязнены, чем на средней глубине, а левобережная часть, (мелоководная и насыщенная промышленными объектами) - более, чем правобережная.

По качеству поверхностные воды во всех пунктах наблюдения охарактеризованы как "загрязненные" (4 класс качества воды по гидрохимическим показателям с величиной индекса загрязнения воды (ИЗВ) от 2.5 до 4.0).

В работе проведен анализ распределения ртути по формам нахождения (общая ртуть, органическая ртуть), по абиотическим компонентам экосистем (вода, донные отложения), по органам (_ыб (печень, мышцу, гонады).

3.1. Закономерности распределения общих форм ртути в абиотических компонентах.

Вода. Содержание обтх форы ртути в воде Куйбышевского -водохранилища соответствует содержании ртути в речных водах мира в целом и колеблется в интервале < 0.01-0.03 мкг/л. Это объясняется высокой склонностью ртути к сорбции и биоаккумуляции.

Донные отложения. Среднее содержание (0.16-0,28 мкг/л) общих форм ртути в донных отложениях сопоставимо с содержанием ртути в почвах водосбора р.Волги, что позволяет предположить доминирующую роль поверхностного стока как источника поступления ртути в изучаемые водные системы. Повышение интенсивности физико-химических и биохимических процессов в теплый период года способствует уменьшению'содержания ртути в донных отложениях по результатам анализов в среднем на треть, - что повышает ее биодоступность в этот период года. Обнаружена тенденция к повышению содержания общих форм ртути в донных отложениях с увеличением содержания органического вещества (С0рг) в водной вытяжке в ряду: песок, заиленный песок, ил. В том же ряду повышается опасность перехода ртути из донных отложений в водную толщу.

Одна из специальных экспедиций в пункт наблюдения Свияжскш залив была предпринята с цель» оценить распределение общих форм ртути в воде, донных отложениях, взвешенном веществе, в том числе - и горизонтальное ее распределение в водной и грунтовой толщах. Результаты экспериментов приведены в табл.3.2.

Таблица 3.2.

Содержание ртути (общие формы) в абиотических компо~ентах Куйбышевского водохранилища. Свияжский залив, май 1393 г.

Объект Способ пробоотбора Среднее Погрешность,

исследования содержание ед.измерения

ртути 0>?) (р - 95%)

Вода Поверхностная(0.5м) < 0.01 ±0.01,ыкг/л

Глубинная (0.5 м) 0.02 ±0.01,мкг/л

Донные Глубина, см

отложения 0.3 0.28 ±0.02,мкг/л

•10 0.28

20 0.30

30 0.26

50 0.26

70 0.25

Взвесь Фильтр 0.45 ыкм 0.39 ±0.05,мкг/л

Результаты (табл.3.2) показывают, что в придонном горизонте воды обнаруживается концентрация общей ртути, лежащая выше предела обнаружения. Этот факт согласуется с-возможностью обратного потока ртути из донных отложений в водную толщу. Результаты грунтовых съемок (черный ил, рНводн.=?.9, 0-70 см) свидетельствует о приблизительно равномерном распределении общих форм ртути по глубине. Несколько выходяшдя за пределы погрешности (±0.02 мкг/г) превышение содержания ртути обнаруживается во взвеси (приведенный результат является интегральным, не учитывающим фракционного состава взвеси).

3.2. Ртутьорганические соединения и общие Форш ртути • в органах рыб.

В качестве Сиомониторов в нашей работе были выбраны наиболее представительные виды промысловых рыб - лещ (бентофаг) и судак (хищник), для которых характерна высокая степень биоакку-муляши ртути. В исследованиях использовали половозрелые особи примерно одного возраста (лещ б-0 лет, судак 4-9 лет). Исследовались гонацы, -мышечная ткань и печень, несущие основную наг-

рувку в детсксикации ядов в организме.

Содержание общей ртути в мышцач рыб лишь незначительно превышает естественное содержание (0.01-0.1 мг/кг). Среднее содержание общих форм ртути в мышечной ткани лещей и судагов составляет 0.19 мг/кг сырого веса (в диапазоне от 0.013 до 0.615 мг/кг для судака и 0.01-1 до 0.432 для леща). Среднее содержание общих форм ртути в печени судаков и лещей составляет 0.1£5 и 0.100 мг/кг сырого веса соответственно. Критерием стабильности состояния среди обитания рыб является отношение содержания ртути в печени и мышиах Сне-П/Снсгм, не превышающее 0.5. Данные, приведенные в таблице 3.3 свидетельствуют о значительном нарушении стабильности среды обитания.

Таблица 3.3

Соотношение содержания общих форм ртути в печени (СП) и мышцах (См) в изученных образцах лещей и судаков

Год Число образцов Встречаемость соотношения Сп/См,(±5)Д

Сп/Сма)<0.5 Сл/Сма'>1.0

1990 24 27.3 63. б

1991 43 48.4 11.6

1992 14 36.0 22.3

Примечание, а) Соотношение содержания ртути в мышцах (См) и печени (Си) •

Минимальное содержание общей ртути характерно для гонад лещей (0.001-0.5 мг/кг сырого веса). Значимой корреляции содержания общей ртути в органах рыб с их размером и весом, а такие сезонных колебаний не установлено.

Бионакопление устойчивых и наиболее токсичных моноалкилиро-ванных соединений ртути в органах и тканях гидробионтов - важный показатель комплексной эколого-токсикологической оценки водных экосистем. Контролировалось содержание этилмеркурхлорида (действующее начало пестицида гранозанд) как индикатора загрязнения водной среды поверхностным стоком, а,также метилмеркурх-

лорида - показателя эффективности биогенного метилирования ртути, повышающего ее токсичность для гидробионтов. Указанные' сое-. ' динения аккумулируются' главным образом в дипоидной фракции тканей. Обнаружено существенное превышение суммарного содержания органической ртути по сравнению с фоновым показателем (0.05 мг/кг в расчете на сырой вес). В процессе миграции ртути происходит трансформация ее форм: увеличение содержания ртутьорганических соединений в среднем на 25% в мышечной ткани и на 80Z ъ печени. Кроме того, экспериментально зафиксировано закономерное повышение доли органической формы ртути в общем ее содержании в легкий период: весной преобладает неорганическая, а летом - органическая форма ртути. Заслуживает внимания достоверное превышение содержания этилмеркурхлорида в органах рыб по сравнению с ■ содержанием метилированной ртути. Это согласуется с предположением о том, что главным источником поступления ртути в исследуемом районе является поверхностный сток с почв водосбора изученных участков.

Но данным ихгиомониторинга в качестве организма биомонитора ртутного загрязнения может выступать в первую очередь лещ: для него характерны не только наибольшая распространенность (более 307. вылова), но и максшальное накопление ртути в мышцах и печени; наиболее подходящим органом для индикации уровней накопления ртути является печень.

Таким образом, высокая устойчивость соединений ртути и отсутствие эффективных механизмов их заведения приводят к тому, что даже незначительное содержание ртути в воде создает угрозу ртутной тсксикации рыб за счет кумулятивного эффекта.

Действие этого эффекта первоначально компенсируется еа счет напряжения адаяционно-приспособительных впзмоэшостей, а затем по мере их ослабления у наиболее слабых особей популяции появляется состояние предболезни, что способствует снижению их ус- тойчивости к воздействию антропогенных факторов (резкие перепады температуры,низкое содержание кислорода в воде и др.). Это может нести в себе отрицательные последствия как для структуры популяций и их воспроизводства, так и для здоровья человека.

Анализ полученных и литературных данных позволяет рекомендовать следующ/кг программу наблюдений:.

- в- число показателей для постоянного наблюдения в воде целесообразно вшдачигь рМ, ЕЬ, т, Сор г, содержание взвешенных веществ;

- для изучения донньк отложений различных типов целесообразно проводить контроль химических, физико-химических и биологических характеристик донных осадков (содержание фосфора, железа, серы, Сорг. гумуса; ЕЬ., рН;.биотоксичности); одновременно имеет смысл проводить отбор проб наддонной воды с контролем стандартных гидрохимических параметров;

- в качестве биомонитора ртутного загрязнения может выступать ¿'эщ (максимальное накопление ртути в мышцах и печени).

3.3. Источники загрязнения.

Потенциальными источниками загрязнения Куйбышевского водохранилища на территории РТ ртутью являются промышленные стоки Марийского бумажного комбината (г.Волжск), крупных промышленных узлов республики, хозяйственно-бытовые стоки городов и населенных пунктов, а также атмосферный перенос и поступление с поверхностным стоком.

Как отмечалось выше, районы сброса городских очистных сооружений. потенциально могут способствовать ремобилизации ртути из донных отложений, хотя экспериментально г» течение периода обследования эта возможнгсть не подтверждена.

Особенности ионного состава (низкий уровень минерализации, невысокое содержание хлорид-ионов, оптимальные значения рН 6.5-8.5 и др.) не способствуют повышении аккумуляции ртути гид-робионтами. Тем не менее, как показали результаты, даже при невысоком уровне содержания ртути в абиотических компонентах.происходит их существенное накопление в гидробионтах.

Исходя из особек.этстей изученных районов, основными источниками ртутьорганичееких соединений, ломимо внутриводоемного синтеза (химическое и биохимическое метилирование в донных отложениях и под действием фульвокислот), можно считать поступление с водосборной площади с поверхностным стоком, образующимся в результате снеготаяния и выпадения дождей (особенно в районе Свияжского залива и по русловому участку р.Кама, в зоне влияния сельскохозяйственных территорий). ь составе ртутьсодержащцх.

пестицидов, а также в составе нефти и нефтепродуктов (в районах нефтедобычи).

Подученные экспериментальные данные больше указывают на поверхностный сток с почв водосбора изученных участков водных систем р. Волга и р. Кама как на преобладающий источник их загрязнения ртутными соединениями. Об этом свидетельствуют следующие экспериментальные факты:

- среднее содержание ртути в донных отложениях одного порядка с содержанием ртути в почвах водосбора р. Волги и р. Камы;

- содержание зтилмеркурхлсрида (активной составляющей пестицида гранозана) в органах рыб выше, чем содержание метилированной формы ртути (продукта внутриводоемного синтеза);

- наибольшее содержание ртути в органах рыб наблюдается в год максимальной водности: за период 1900-1993 г.г. самым многоводным для Куйбышевского водохранилища был 1991 год. В течение года вырота средних уровней воды (Н) была выше среднемного-детних значений (Н'):

Пункт наблюдения ¡i, см над 45 м ЕС

Н' 1990 1991 ' 1992 . 1993

район г.Казани 629 738 "742 643 687

район гЛетти 608 726 726 628 677

Поверхностный сток транспортирует в Куйбышевское водохранилище ртуть, поступившую в составе атмосферного переноса, а так-*е остаточное количество пестицида гранозана и продуктов его разложения в почвах водосборной поверхности.

Имитационная модель поведения ртути. Для учета естественных процессов самоочищения водоемов в результате химических, биохимических и физико-химических процессов нами была разработана имитационная модель поведения растворенной формы ртути в приближении заткнутого идеально перемешиваемого непроточного водоема с учетом однократного поступления ртути в количествах, пре-

пылающих ее фоновое содержание.

Модель учитывает протекание в системе следующих процессов:

- образование водорастворимых комплексов ртути с органическими и неорганическими лигакдами, количественно учитываемое в предположении быстрого протекания процесса с помощью соответствующих констант равновесия;

- связывание ионов ртути коллоидными и взвешенными частица-? мн с переводом ее в малсрастзоримые соединения. Процесс носит; неравновесный характер, его страсть определяется текущей концентрацией растворимых форм металла и количественно характеризуется константой скорости связывания;

- гидролиз (описывается константой-равновесия процесса гидролиза);

- поглощение ртути гидробиоктамк (биоаккумуляция и биогенное метилирование). Скорость данного неравновесного процесса характеризуемый константой скорости.

Соответствующая система дифференциальных уравнений решалась аналитически на ЭВМ типа IBM PC.

В результате расчетов модель позволяет получать концентрационные профили для всех форм ртути, описанных и изучаемых в практических целях мониторинга: ионная форма, комплексные соединения, метилированные производные, ртуть, адсорбированная во взвеси. Типичные графики изменения соответствующих концентраций

приведены на рис.

¿0 АО рис.у.^.

Зависимость концентраций форм ртути от времени после поступления ртутного загрязнения в водоем: 1 - растворенная форма; 2 - взвесь; 3 - ртуть в биотической части;, фоновое содержание

общей ртути 0.02 мг/л; концентрация ртути в момент загрязнения -* 0.5 «г/л, константы скорости связывания ртути абиотической и биотической составляющими водоема - 0.05 и 0.03 с"1 соответственно.

Модель показывает высокую скорость перераспределения ртути из растворимой в связанные Форш: благодаря учтенным процессам самоочищения водоемов дополнительные количества поступающей ртути переводятся в свяганную форму, и прежде всего в биотическую составлявшую экосистемы, так что в течение двух суток восстанавливается исходная концентрация растворенной Форш ртути в воде. Изучено влияние различных параметров (константы скорости и равновесия отдельных стадий, рН) на скорость поглощения ртути ■В водоеме.

Данные, полученные с помощью имитационной модели, согласуются с экспериментально зафиксированным низким уровнем загрязнения водной среды растворимой формой ртути. Из них также следует первостепенная Еатаость для экологического мониторинга учета содержания связанных форм ртути - в ихтиофауне и донных .отложениях, как более репрезентативных источников информации об антропогенном поступлении ртути в природную среду.

С. точки зрения экологического состояния экосистемы, более важно рассматривать не локальное изменение концентрации токсиканта относительно ВДК, а общее количество токсиканта, поступающего в водоем за время,в течение которого гидробионты в состоянии перенести токсическое действие. В зкотоксикологии указанный параметр называют токсической дозой, относительно экосистемы в целом - ее экологической емкостью относительно токсиканта. ( в данном случае - ртути - ЭЕщг). Она рассчитывается на основе величины ЦДК, фонового содержания ртути и объема водоема (V) и отракает разовое допустимое поступление ртути в водоем с учетом времени переносимости загрязнения гидробионтами (йк):

ЭЕя5Г(ЩК-СН221"]°)-к/(кь1о-<1-ехр[-к-1к]>). (3.1)

где СКд]° - начальная концентрация соответствующих форы ртути в йомент сброса, к - суммарная константа всех реакций биогенного и абиогенного связывания ртути: к - ксв + кью; t -

время после сброса ртути в водоем, ч. Величина ЗЕн? для воды Куйбшевстсого водохранилища в исследуемом районе равна нулю,

Биотрансформация этилмеркурхлорида в почвах. , Для получения наглядной картины самоочищащей способности почв от этилмеркурхлорида (действующее начало пестицида гранозана) и соответственно выяснения .возможной роли этого процесса в загрязнении водоемов ртутью в течение 1990-1993 гг. на опытных участках водосборной площади проводили наблюдение за,динамикой снижения остаточных количеств этого пестицида в разных типах почв (чернозем, дерново-подзолистые, серые лесные, серые лесостепные) и зерновых культурах. • Сразу после посева обработанных гранозаном сешш зафиксировано появление в почве значительных количеств общей ртути. Содержание гранозана составляет О.16-0.08 мг/кг почвы (10-ый день после внесения). Причем за счет быстрой миграции по профилю ртуть обнаруживается и на глубине пахотного слоя, где на 5 день после внесения ее 'концентрация составляет 0.07-0.09 мг/кг для черноземов. Вынос гранозана из почвы протекает по двум направлениям; микробиологическая деструкция в почвенном слое и биоаккумуляцяя растительностью после развития корневой системы.'

Скорость этого процесса зависит от типа почвы, максимум биоаккумуляции приходится на фазу.молочной спелости злаковых культур. При этом содержание гранозана падает до фоновых (остато'Ч-.них, 0.02 мг/кг) значений на черноземах, - через 3 месяца, дерново-подзолистых - 2.5 месяца, серых лесных - 2 месяца' при возделывании ячменя. Для гречихи это время составляет до полугода.' Многократное внесение гранозана приводит к ускоренно детоксика-ции почвы, по-видимому, за счет адаптации: микроорганизмов почвенного слоя, способных метаболизировать этилмеркурхлорид. Оценена динамики изменения содержания зтшеркурхлорида & агрокультурах (растительные части и злаки).

Соответствие остаточного содержания общей. ртути в почвах на водосборной площади и донных осадках подтверждает вывод об определяющем вкладе поверхностного стока в ртутное загрязнение Водоема.

выводи

1. Комплексом методов в период с 1990 по 1993 год оценена степень ртутного загрязнения компонентов Куйбышевского водохранилища на территории республики Татарстан.

Анализ распределения ртути по формам нахождения (общая, органическая) , по абиотическим компонентам (вода, донные отложения, взвесь), по органам рыб (печень, мышцы, гонады) показал, что преобладающим источником общего ртутного загрязнения в исследованном районе является перенос поверхностным стоком.

2. Параллельные гидрохимические исследования позволили ох а- . растеризовать качество поверхностных вод (0.5 м) как "загрязненные":' индекс загрязнения воды (ИЗВ) с учетом водности находится в интервале от 2.5 до 4.0. Характерные загрязняющие вещества - нефтепродукты (2-6 ВДК), фенолы (2-9 ВДК), соединения меди и цинка (1-4 ВДК). Обнаруживается тенденция к повышению ИЗВ из года в год.

3. Содержание обоих форм ртути в абиотических компонентов повышается в ряду вода, донные отложения, взвесь. Среднее содержание ртути в донных отложениях (0.16-0.28 мг/кг) сопоставимо с ее содержанием в почвах водосбора. Обнаружена тенденция к повышение? содержания общих форм ртути в донных отложениях с увеличением содержания органического вещества в водкой вытяжке в раду лесок, заиленный песок, ил.

4. Выявлено достоверное превышение содержания ртути (0.05-0.8? мг/кг) в органах рыб-биомониторов (лещ, судак) относительно природного фонового уровня (0.01-0,1 мг/кг), а в ряде случаев - относительно санитарно-гигиенических нормативов. Возрастной, подовой -и сезонной изменчивости содержания общих форм ртути в гидробиоатах не обнаружено. Доля органической формы ртути в органах рыб в общем' загрязнении возрастает в летний период. Содержание зтилмеркурхлорида (действующего начала пестицида гранозан) в органах рыб превышает содержание в них метили-.рованной ртути. Этот факт вместе с наибольшим ртутным поражением органов рыб в год максимальной водности (1991 г.) согласуется о предположением о преобладающем источнике общего ртутного

загрявненкя исследуемого района.

5. На примере этилмеркурхлорида изучена динамита процесса самоочищения почв водосборной площади от ртутьорганических соединений. Оценена интенстивность самоочищения почв от зтилмер-курхлорида в зависимости от типа почв (чернозем, дерново-подзолистые, серые лесные, серые лесостепные почвы), температурного режима, влажности и особенности возделываемых культур (пшеница, овес, ячмень).

6. Разработана имитационная модель процессов самоочищения водоема от ртути, позволяющая оценить скорость перераспределения ртути из растворимой в связанные формы, рассчитать соответствующие концентрационные профили и оценить экологическую емкость водоема.

7. Проведена методическая рзбога по обеспечению ихтштокси-кологического мониторинга; предложена модификация стадии пробо-подготовки образцов донных отложений и биологических ткачей при определении общей ртути методами атомной абсорбции холодного пара и инверсионной вольтамперометрии, позволившая ускорить процедуру определения, улучшить воспроизводимость и полноту извлечения ртути из образца.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Латыпова В.З., Шаяхметов Д.К., Дданова Г.Н. и др. Формы миграции и трансформации ртути в компонентах Куйбышевского водохранилища.// Труды Всесоюзн.симпозиума "Ртуть в водоемах". Нов-сибирск. 1990. С.144.

2.. Поляков Ю.Н., Жданова Г.Н., Латьотова В.З., Шаяхметов Д.К. Инверсионновольташерометрическое определение органической и неорганической ртути в образцах почв и биологическом материале // Тез.докл.Всесоюзн.конф. Ижевск. 1990. 4.1. С.133.

3. Латыпова В.З., Перевозников М.А., Шаяхметов Д.К. и др. К разработке принципов ихтиотоксикологического мониторинга: степень ртутного загрязнения экосистем Куйбышевского водохранилища // Влияние антропогенного фактора на экосистему озер.

Сб. научных трудов Гос. ШОРК.- Вып. 313.- лЛЙ90.~ с.44-49.

4. Юсупов P.A., Латыпова В.З., Шаяхметов Д.К. Экономичные зкс-

'першентадыше методы определения соединений тяжелых металлов в сточных водах.// Тез. докл. Респ.конф."Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан". Казань.- 1994.- С. 5. б. Шархметов Д.К., Имамов И.Х. Тяжелые металлы- в окружающей среде. Казань. Изд-во КГТУ.- 1994,- 66 с.

.3?