Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка содержания и миграция тяжелых металлов в экосистемах Волгоградского водохранилища

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Оценка содержания и миграция тяжелых металлов в экосистемах Волгоградского водохранилища"

На правах рукописи

БОЛОТОВ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ

ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ И МИГРАЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЭКОСИСТЕМАХ ВОЛГОГРАДСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Специальность 03.02.08 - экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 АПР 2015

005566712

Москва 2015

005566712

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Российский государственный социальный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Зубкова Валентина Михайловна

Официальные оппоненты: Смирнова Ирина Робертовна, доктор ветеринарных наук, профессор, НОУ ВПО «Российская международная академия туризма», кафедра технологии и организации общественного питания, заведующая кафедрой

Торшин Сергей Порфирьевич, доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет -Московская государственная сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева», кафедра агрономической, биологической химии и радиологии, заведующий кафедрой

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина»

Защита состоится 28 апреля 2015 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 220.056.01 при ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет» по адресу: 143900, Московская область, г. Балашиха, ул. Юлиуса Фучика, д. 1.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет» по адресу www.rgazu.ru.

Автореферат разослан «27» февраля 2015 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета кандидат биологических наук

Сойнова О. Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышенная антропогенная нагрузка на окружающую среду в Волгоградской области, обусловленная мощным производственным потенциалом, приводит к сложной ассоциации элементов в абиотических и биотических компонентах биосферы, изменяет их функциональные особенности, истощает ассимиляционный потенциал и адаптационные резервы.

Природные воды - важнейший компонент окружающей среды, возобновляемый, ограниченный природный ресурс, поэтому антропогенное воздействие на них приводит к необходимости учета факторов риска для здоровья население в связи с загрязнением воды и ихтиофауны.

Одно из наиболее значимых отрицательных влияний как на качество природных вод, так и на водные экосистемы в целом оказывают тяжелые металлы (ТМ).

Как отмечают многие авторы, ТМ не подвергаются биодеградации, они способны к долговременному влиянию на водные биоценозы, так как длительное время сохраняют свою активность и обладают кумулятивным эффектом (Линник П.Н., 1987; Мур Дж.В., Рамамурти С., 1987).

Для сохранения устойчивости водных экосистем в условиях постоянного техногенного воздействия наряду с контролем содержания токсикантов в компонентах экосистем необходимо изучать особенности их аккумуляции и миграции.

Биогеохимические циклы элементов, в том числе ТМ занимают основополагающее место в водной экосистеме, так как объединяют все её потоки в единое целое.

Для оценки воздействия микроэлементов через цепи питания на здоровье человека необходимо выявить факторы, обусловливающие различный уровень микроэлементов в растениях и животных, участвующих в трофическом переносе ТМ, в том числе, в водных экосистемах.

Важное значение для оценки качества природных вод, уровней воздействия источников загрязнения на водные экосистемы имеют особенности пространственно-временного распределения токсикантов по компонентам водных экосистем.

Цель работы заключалась в изучении закономерностей миграции и распределения Си, Сг, Мл, 2п и Ре в компонентах экосистем Волгоградского водохранилища.

Задачи исследования:

1. Определить уровни содержания Си, РЬ, С<1, Мп, Хп, Бе и их пространственно-временное распределение в различных компонентах водных

экосистем Волгоградского водохранилища.

/

2. Оценить влияние гранулометрического состава донных отложений на содержание и распределение ТМ.

3. Определить роль высшей водной растительности (ВВР) в исследовании геохимических циклов и антропогенной составляющей, выявить виды макрофитов водохранилища наиболее информативные для экологического мониторинга.

4. Охарактеризовать содержание металлов в тканях и органах рыб в соответствии с их возрастом типом питания.

Положения, выносимые на защиту.

1. Водные экосистемы Волгоградского водохранилища испытывают техногенное воздействие, проявляющееся в увеличении содержания в их компонентах ТМ.

2. Пространственное распределение ТМ свидетельствует о неравномерном их распределении в зависимости от условий местообитания.

3. Биогеохимические особенности накопления элементов ВВР находятся в зависимости от их вида и особенностей изучаемых элементов

4. Степень аккумуляции металлов органами рыб определяется принадлежностью их к определенным экологическим группам и возрастом.

Научная новизна исследований. Основные результаты, представленные в диссертации, расширяют знания о путях и механизмах миграции ТМ в трофической цепи питания рыб; о химическом составе ДО, ВВР и рыб в условиях антропогенной нагрузки на водоемы.

Впервые для условий данного региона проведены комплексные исследования по изучению биогеохимической миграции Си, Сг, Мп, Ъп, Ре в водных трофических цепях.

Установлено, что в зависимости от интенсивности загрязнения водных экотопов возрастает количество ТМ, достигающих печени и мышц рыб. Прослежена миграционная активность ТМ в пищевой цепи рыб (по убывающей: в мышцах - Мп > Ъа. > Си > Бе > Сг; в печени - Си > Ъп > Сг.

Практическая значимость исследований. Полученные данные о миграции ТМ в системе вода - ДО - ВВР - рыба Волгоградского водохранилища служат основой для организации экологического мониторинга, Могут быть использованы для разработки стратегии рационального природопользования.

Использование живых организмов в качестве биоиндикаторов загрязнения окружающей среды, а также анализ трофической цепи «береговой грунт (БГ) - вода - ДО - ВВР - рыбы» позволяют оценить качество и безопасность производимых рыбных продуктов.

Отдельные разделы диссертационной работы используются при чтении лекций по дисциплинам «Экологический мониторинг», «Экологическая токсикология», «Биоиндикация и биотестирование» студентам направления Подготовки «Экология и природопользование» в ФГБОУ ВПО «Российский государственный социальный университет».

Апробация результатов исследования. Материалы диссертации были доложены на XIV Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 10-13 ноября 2009 г. Направление №16 «Архитектура, строительство и экологические проблемы»); конференции

«Актуальные проблемы экологии и природопользования» в РУДН (Москва, 2012 г. Секция «Экологический мониторинг»); научно-практической конференции «Современные проблемы сохранения биологического потенциала морей России» в рамках IX Всероссийской студенческой науки «Развитие научного творчества студенчества как фактор активного участия молодежи в инновационном развитии общества» (Москва, 26 апреля 2012 г.); международном молодежном научном форуме «ЛОМОНОСОВ-2013» (Москва, апрель 2013 г.); XXI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов-2014, секция «Биология» (7-11 апреля 2014 г.).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, выводов, практических предложений, списка использованной литературы. Диссертация изложена на 119 страницах машинописного текста, включает 30 таблиц, 15 рисунков, 7 приложений.

Содержание работы

1. Источники поступление тяжелых металлов в водоем и их распределение по компонентам экосистем

В первой главе рассматриваются основные источники загрязнения окружающей среды ТМ, их миграция в экосистеме водоема (БГ, вода, ДО, ВВР); особенности концентрирования ТМ различными представителями ихтиофауны.

2. Методические основы эколого-геохимических исследований Волгоградского водохранилища

Для решения поставленных задач в 2009-2013 годах автором проведены полевые исследования района Волгоградского водохранилища (рис. 1).

Объектами исследований явились БГ, вода, ДО, ВВР - рдест пронзеннолистный (JPotamogeton perfoliati L.), роголистник темно-зеленый (Ceratophylleta demers L.), уруть колосистая (Myriophylleta spicati L.), тростник обыкновенный (Phragmites commîmes Tren) и различные виды рыб - лещ (Abramis brama L., 1758), плотва (Rutilus rutilus L., 1758), судак (Sander

lucioperca L., 1758), окунь {Perca fluviatilis L., 1758).

Предмет исследований - миграция Cu, Cr, Mn, Zn и Fe в системе БГ -вода - ДО - ВВР - рыбы Волгоградского водохранилища.

Полевые исследования, включающие отбор проб выше приведенных объектов исследований, осуществляли по общепринятым ГОСТам и методикам (ГОСТ Р 51592-2000, ПНД Ф 12.1:2:2.2:2.3.2-2003 и др.). Всего было отобрано 27 образцов поверхностных проб воды; 83 образца ДО; 12 видов ВВР, 9 образцов БГ; 9 видов рыб.

Качественный и количественный анализ образцов осуществляли в лаборатории кафедры Рационального природопользования МГУ им М.В. Ломоносова на портативном рентгенофлуоресцентном кристалл-дифракционном сканирующем спектрометре «Спектроскан» и в лаборатории Открытого акционерного общества «Государственный специализированный проектный институт».

В рыбе содержание ТМ определяли методом инверсионной вольтамперометрии (ФР. 1.34.2005.01729). Пробоподготовку к анализу проб осуществляли методом сухой минерализации в электропечи при контролируемом температурном режиме (ГОСТ 26929-86).

Всего проанализировано 378 образцов, что составляет около 2360 элементоопределений.

Кроме того, в работе использовали данные геохимической лаборатории ФГУ «Управления эксплуатации Волгоградского водохранилища» и отчеты государственного комитета по экологии, опубликованные в официальных изданиях, и полученные из различных источников информации.

Для изучения миграции ТМ в трофической цепи в условиях 2013 г. были отобраны пробы поверхностной воды, ДО, БГ, ВВР и рыбы в трех точках озерной части Волгоградского водохранилища: у поселка Краснооктябрьский в заливах Осадный и Дубовка. Данные точки отбора характеризуются различной антропогенной нагрузкой и гидрологическими условиями.

Рис. 1 - Точки отбора проб в Волгоградском водохранилище

Поселок Краснооктябрьский и залив Дубовка расположены на открытой части водохранилища, соответственно на левом и правом берегах. ДО первого участка формируются за счет материала берегового склона вследствие усиленной абразии берега. Правый берег, к которому примыкает залив Дубовка, подвержен абразии в меньшей степени. Залив Осадный расположен в месте, защищенном от действия ветров и течения, в нем произрастает существенно большее количество высших водных растений по сравнению с двумя первыми точками.

3. Геохимическое состояние различных компонентов Волгоградского водохранилища

3.1. Пространственно-временная вариабельность содержания тяжелых металлов в воде, береговом грунте и донных отложениях Волгоградского водохранилища

Эффективность вовлечения ТМ в трофическую передачу зависит от совокупности процессов, происходящих в абиотических компонентах (воде, взвешенном веществе, ДО) водных экосистем.

Мониторинг воды Волгоградского водохранилища, проведенный нами в 2009-2013 г., показывает, что содержание ТМ варьирует как во времени, так и в пространстве (табл. 1,2).

Таблица 1 - Концентрации ТМ в воде Волгоградского водохранилища _в В2009-2013 гг., мг/дм3_

_ Год

2009 2010 2011 2012 2013

Ре 0,070 - 1Д40 0Д76 0,017-0,430 0.106 0,002-0,05 0,040 0,015 - 0,104 0,049

Мп 0,0017 -1,589 0,0043-0,0223 0,0025 - 0,028 0,008-0,027 0,007-0,020

0,1527 0,0111 0,0134 0,0116. 0,0127

Си 0,0008-0,035 0,0002-0,115 0,001 - 0,005 0,001 -0,003 0,002 - 0,005

0.002 0,0073 0.003 0.0014- 0,0029

7л 0,002-0,033 0,001 - 0,038 0,007 - 0,034 0,006-0,0113 0,005-0,025

0.0166 0,0102 0.0153 0.0113 0.0117

* минимальное значение - максимальное значение среднее значение

В 2012-2013 гг. прослеживается тенденция уменьшения среднего содержания водорастворимых форм Бе, Мп, Си и постоянство содержания Ъа, при этом к концу периода наблюдения среднее содержание таких элементов, как Ре, существенно ниже ПДК этого элемента для водоемов рыбохозяйственного назначения; Мп - находилось на уровне ПДК, а.Хп и Си в 1,1-2,9 раза превышало ПДК.

Тем не менее, максимальные концентрации превышали ПДК к концу периода исследования по таким элементам, как Мп, - в 2 , - в 2,5 иСи-в

5 раз.

В воде изучаемых заливов Волгоградского водохранилища выявлены пространственные различия в содержании Бе (табл. 2). Концентрация его у п. Краснооктябрьский в 7,1 раза выше, чем в з. Осадный и в 35,8 раза выше, чем в з. Дубовка, что, по-видимому, связано с характером БГ и ДО, которые у поселка носят глинистый характер.

Таблица 2 - Содержание ТМ в различных компонентах Волгоградского водохранилища,

2013 г., мг/кг

п. Краснооктябрьский з. Осадный з. Дубовка

Береговой грунт Ре 11,8±1,94 34,60*5,99 17,30±ЗД2

Мп 3,01±0,51 4,40±0,71 2,70±0,43

Си 0,93±0,1б 0,74±0,14 0,59±0,10

Сг 1,19±0,22 1,31±0,23 1,06±0,18

га 0,05±0,01 0,08±0,02 0,06±0,01

Донные отложения Бе 81,62±14,34 54,55±9,71 47,83±7,60

Мп 2,10±0,39 2,71±0,51 1,85±0,30

Си 1,02±0,19 1,24 ±0,21 0,97±0,27

Сг 1,22±0,20 1,66 ±0,30 1,43±0Д2

2л 0,13±0,02 0,20 ±0,03 0,17±0,03

Вода Ре 10,39±0,92 1,47±0,22 0,29±0,04

Мп 0,07±0,004 0,09±0,006 0,09±0,01

Си 0,02±0,001 0,09±0,004 н/о

Сг 0,02±0,001 0,03±0,003 0,02±0,002

Хп 0,03±0,001 0,05±0,004 0,05±0,003

Наибольшее количество меди и хрома приурочено к з. Осадный; содержание Ъъ и Мл равнозначно в заливах и превышает их количество в воде, отобранной у п. Краснооктябрьский.

Активное влияние на гидрохимические показатели воды, в том числе содержание ТМ, оказывают ДО; они накапливают ТМ и участвуют в их круговороте. Характерной особенностью химического состава ДОизучаемых участков Волгоградского водохранилища является неравномерность распределения ТМ. За исключением Бе, максимальное количество которого как в БГ, так и в ДО, обнаружено у п. Краснооктябрьский, максимальное

количество всех остальных элементов приурочено к з. Осадный. При этом содержание Ре, Мл, Си, Сг, 2п в ДО этого залива превосходило содержание указанных элементов в з. Дубовка соответственно в 1,14; 1,46; 1,28; 1,16; 1,18 раза.

Значительная пространственная изменчивость содержания ТМ в ДО подтверждается коэффициентами вариации, которые по Ре превышали 20%, по Ъа. - 30%, а по Мп достигали 65%.

Особенности пространственного распределения ТМ в значительной степени связаны с физико-химическими свойствами ДО, особенностями процессов адсорбции, седиментации и накопления различных металлов. Определение коэффициентов превышений кларковых содержаний ТМ в донных отложениях свидетельствует о различной сорбционной способности фракций ДО (табл. 3). По мере уменьшения размеров частиц усиливается их поглотительная способность по отношению к ТМ.

Суммарное превышение кларков для фракции <0,05 мм при максимальном содержании Ъп, Бе, Мп составило 10,3; для фракции 0,05-0,1 мм - 9,43; для фракции 0,1-0,2 мм - 8,9 раза.

Таблица 3 - Превышение кларковых содержаний ТМ в дойных отложениях Волгоградского Водохранилища в среднем за годы исследований

Фракции, мм 7л Бе Мп

<0,05 0.62 2,81 1.82 2,98 0.76 4,51

0,05-0,1 0.56 2,30 0.98 2,91 0.76 4,22

0,1-0,2 0.36 2,06 0,690 2,75 0.48 4,09

Кларк 80 33300 670

ПДУ 105 - -

* коэффициент превышения кларка для минимального содержания коэффициент превышения кларка для максимального содержания

ДО з. Осадный, имеющие более тонкий гранулометрический состав, большее содержание органических остатков вследствие большего зарастания

водными растениями, характеризуются наибольшей поглотительной способностью по отношению к ТМ.

В водных экосистемах ДО являются основным местом депонирования многих макро- и микроэлементов. Однако в результате физико-химических, гидрологических и биологических процессов, происходящих в водоемах, последние могут вновь поступать в водную толщу. В зависимости от соотношения скоростей процессов седиментации и регенерации химических веществ в осадках они выходят из биотического круговорота или многократно участвуют в нем, таким образом, аккумуляция элементов в ДО, служит важным фактором их биогеохимического круговорота.

3.2. Содержание ТМ в высшей водной растительности

Стойкость соединений ТМ обусловливает возможность их биоаккумуляции в живых организмах непосредственно через загрязненные воду и донные отложения или косвенно трофическим переносом через цепь питания.

Высшие водные растения играют важную роль среди биотических составляющих водных экосистем. Накапливая химические элементы, в том числе ТМ, они удерживают их в течение всего вегетационного периода, исключая их из круговорота в водоеме до своего отмирания и разложения (Шушуловская Е.А., 2009).

Результаты наших исследований свидетельствуют о дифференциации в интенсивности накопления ТМ разными видами растений, а также растениями одного вида, отобранными в разных точках Волгоградского водохранилища.

. Исследование двух экологических групп растений: прибрежноводных -тростник обыкновенный (Ркга^тИез ашКаИэ) и погруженных - уруть колосистая (МугюркуПит ярксАхап,), роголистник темно-зеленый (СегаЮрЫИит йетегзит) и рдест пронзеннолистный (Potamogeton рег/о1Шш) на содержание ТМ показало, что оно определялось, прежде всего видовыми особенностями ВВР (табл. 4).

Таблица 4 - Содержапие ТМ в ВВР Волгоградского водохранилища, мг/кг

Элемент Phragmites australis Myriophyllum spicatum CeratophiUum demersión Potamogetón perfoliatus

1* 2* 1» 2* l* 2* 1* 2*

Fe 4230±774 3599±673 2203±434 1562±275 2432±435 2098±409 9613±1711 8356±1521

Мп 125l±240 1276±246 4989±939 4461±799 1303±240 229ftfc432 1481±233 1423±229

Си 63±U 46±9 128±20 8I±15 109±18 U5±20 8S±14 86±14

Сг 59±10 59±10 71±14 57±11 84±15 60±11 58±10 58±10

Zn 207±41 180±32 128±25 113±20 159±28 64±12 109±21 80±14

1* - точка отбора з. Осадный; 2* - точка отбора з. Дубовка.

Максимальное количество Мп и Си обнаружено в Myriophylleta spicati L. (уруть колосистая). Оно превосходило содержание этих элементов в растениях, относящихся к этой же экологической группе в 3,3-3,8 и 1,2-5,0 раза соответственно. Максимальным концентрированием Сг характеризовался Ceratophylleta demers L. (роголистник темно-зеленый), Fe - Potamogetón perfoliati L. (рдест пронзеннолистный). Phragmites communes Tren (тростник обыкновенный), относящийся к группе прибрежноводных растений, концентрировал наибольшее количество Zn. Данная закономерность характерна для всех точек отбора. Механизмы устойчивости ВВР к избытку ТМ могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации ТМ, но проявлять к ним толерантность; другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций (Мунтяу Г.Г., Мунтяу В.И., 2005.).

По содержанию ТМ изучаемая ВВР образует следующие ряды (табл. 5)

Таблица 5 - Ряды поглощения ТМ ВВР Волгоградского водохранилища

Растения Залив Осадный Залив Дубовка

Phragmites australis Fe > Mn >Zn >Cu >Cr Fe > Mn >Zn > Cr >Cu

Myriophyllum spicatum Mn > Fe > Cu =Zn > Cr Mn > Fe > Zn > Cu > Cr

CeratophiUum demersum Fe > Mn >Zn >Cu >Cr Mn > Fe > Cu >Zn > Cr

Potamogeton perfoliatus Fe > Mn >Zn >Cu >Cr Mn > Fe > Cu >Zn > Cr

Большая степень зарастания з. Осадный способствовала большему накоплению ВВР Бе и 2п. Относительное содержание других ТМ от степени зарастания изменялось неоднозначно и определялось, прежде всего, видом растений.

Расчет коэффициентов концентрирования (КК) ТМ по отношению к водной среде и к ДО, характеризующих степень толерантности растений и являющихся критерием при выборе биоиндикаторов, показал, что они определяются физиологическими особенностями растений и видом элемента (табл. 6).

Таблица 6 - Коэффициент биоконцентрирования ТМ растениями в заливе Осадный Волгоградского водохранилища

ВВР КК Ре Мп Си Сг 1п

РЬга^тиез ККв 2877 13900 700 1967 4140

аизр-аШ ККдо 77 462 51 36 1035

МугюрИуПит ККв 1499 55433 1422 2367 2560

хргсаШт ККдо "40 1841 103 44 640

СегШорЫНит ККв 1654 14478 1211 2800 3180

Нетегзит ККдо 45 481 88 51 795

Potamogeton ККв 6539 16455 944 1933 2180

рег/оИШия ККдо 176 546 69 35 545

Активнее других исследуемых ТМ как из воды, так и из ДО аккумулируется Мп. Таким образом, накапливая ежегодно значительную часть загрязняющих веществ в своей фитомассе, ВВР выполняет роль мощного биофильтра, способствуя самоочищению экосистемы водоема. 3.3. Аккумуляция тяжелых металлов в тканях и органах разных видов рыб Для выявления степени загрязнения рыб Волгоградского водохранилища нами была проведена оценка содержания в них ТМ в соответствии с нормативами, установленными комитетом экспертов Продовольственной и сельскохозяйственной секции Организации Объединенных Наций и экспертной группой Всемирной организации здравоохранения (ФАО/ВОЗ) (Кузубова Л.И., 1990).

Сравнение содержания ТМ в мышцах рыб в различных условиях

обитания выявило превышение содержания Бе во всех точках отбора, при этом максимальное количество элемента зафиксировано на левом берегу у п. Краснооктябрьский, где отмечена абразия БГ и повышенная концентрация Ре как в воде, так и в ДО (табл. 7).

Таблица 7 - Влияние экотоиа на концентрацию ТМ в мышцах рыб, мг/кг сырого

продукта

Элемент ДОК Концентрации ТМ в мышцах рыб

з. Осадный (левый берег) п. Краснооктябрьский (левый берег) з. Дубовка (правый берег)

окунь, 3+ плотва, 3+ лещ, 6+ плотва, 3+ судак, 6+ окунь, 3+ лещ, 3+ плотва, 3+

Си 10 0,6± 0,1 0,4± 0,07 2,7± 0,48 1,1± 0,21 1,3± 0,23 5,4± 1,02 5,3± 1,01 3,7± 0,66

7л 40 6,8± 1,19 4,8± 0,86 7,6± 1,41 7,6± 1,42 3,9± 0,75 0,4± 0,23 0,8± 0,13 0,5± 0,09

Бе 30 79,63±1 2,98 69,48± 12,71 84,48±1 4,19 60,7± 11,11 78,56±1 3,51 80,28± 13,01 73,55± 12,88 68,45± 12,53

Сг 0,3 0,02± 0,004 0,01± 0,002 0,04± 0,007 0,11± 0,02 0,01± 0,001 0,03± 0,005 0,04± 0,006 0,04± 0,007

Как показывают результаты исследований, максимальное количество ТМ концентрируется в печени (табл. 8).

Таблица 8 - Содержание ТМ в печени и мышцах рыб, мг/кг сухой массы

Точка отбора Вид рыб, возраст Мышцы Печень

Ре Мп Си Сг 7л Си Сг 7л

з. Осадный (левый берег) Окунь, 3+ 79,63± 12,98 5,9± 1,10 0,6± 0,1 0,02± 0,004 6,8± 1Д9 12,5± 2,24 0,02± 0,003 16,5± 3,12

Плотва, 3+ 69,48± 12,71 4,9± 0,88 0,4± 0,07 0,01± 0,002 4,8± 0,86 9,8± 1,82 0,02± 0,004 11,6± 2,05

п. Красно-октябрьски й (левый берег) Лещ, 6+ 84,48± 14,19 4,8± 0,88 2,7± 0,48 0,04± 0,007 7,6± 1,41 21,7± 3,65 0,05± ^008 20,9± 3,45

Плотва, 3+ б0,70± 11,11 3,5± 0,63 1,1± 0,21 0,11± 0,02 7,6± 1,42 8,5± 1,44 0,08± 0,01 22,6± 3,86

Судак, 6+ 78,56± 13,51 3,6± 0.61 1,3± 0,23 0,01± 0,001 3,9± 0,75 10,5± 1,93 0,01± 0,001 18,4± 3,33

з. Дубовка (правый берег) Окунь, 3+ 80,28± 13,01 5,5± 1 0,4± 0,23 0,03± 0,005 5,4± 1,02 11,9± 2,23 0,05± 0,007 14,0± 2,46

Лещ, 3+ 73,55± 12,88 5,3± 1,02 0,8± 0,13 0,04± 0,006 5,3± 1,01 10,8± 1,87 0,02± 0,004 16,5± 2,77

Плотва, 3+ 68,45± 12,53 7,6± 1,28 0,5± 0,09 0,04± 0,007 3,7± 0,66 4,0± 0,74 0,04± 0,008 15,5± 2,96

О накоплении ТМ судили по коэффициентам биологического поглощения, которые рассчитывали по формуле: КБП = Ср/Св, где Ср -содержание металлов в мг/кг сырой массы, Св — содержание металлов в воде в мг/л. КБП определяли для каждой экологической группы в различных органах (рис.2-3).

Рис. 2 - Коэффициенты биологического поглощения ТМ для различных _экологических групп рыб_

450

400 У ;

350 - У

300 - у

250 -

С 200 - У г

}

150 -

100 - р >

50 - ■ V ь-

0 -1 ^----

»Хищники вПланктонофаги Бентофаги

Си

гп

Рис. 3 - Коэффициенты биологического поглощения ТМ для различных экологических групп рыб

Нами построены ряды в порядке убывания значений КБП ТМ для печени и мышц анализируемых рыб. Для всех экологических групп (хищники, планктонофаги, бентофаги) они совпадают и располагаются следующим образом: в мышцах - Mn > Zn > Cu > Fe > Сг, в печени - Cu > Zn > Сг.

В целом во всех рассмотренных органах и тканях разных видов рыб максимальная концентрация характерна для Fe и Си; минимальная - для Сг. Выявлены закономерности распределения ТМ в печени и мышцах рыб, обусловленные возрастом, видом рыб и содержанием металлов в воде. Так, лещ, отличается более высоким содержанием ТМ, чем окунь и плотва. Питание организмами ДО, ВВР, в которых аккумулируются ТМ, приводит к большому их накоплению в тканях и органах леща. Уровень содержания ТМ зависит от возраста рыб. У шестилеток выявлены более высокие концентрации Fe, Cu, Сг и Zn по сравнению с трехлетками.

Выводы

1. Содержание ТМ варьирует как во времени, так и в пространстве: выявлены пространственные различия в содержании Fe, Zn и Mn и уменьшение содержания, изучаемых элементов в период с 2009 по 2013 гг. Установлено накопление в ДО Zn (до 2,1 ПДУ), Fe (до 3,0 ПДУ), Мп (до 4,5 ПДУ).

2. Наибольшей концентрацией изучаемых ТМ характеризуется фракция ДО с размером частиц <0,05 мм. Распределение ТМ в ДО неравномерно, что подтверждается коэффициентами вариации, превышающими по Fe 20%, по Zn -30%, по Мп - 65%,

3. Интенсивность накопления ТМ высшей водной растительностью, в первую очередь, определяется видом растений: для всех экотопов характерно максимальное количество Мп и Си в Myriophyïïeta spicati L. (уруть колосистая), Сг - в Ceratophytteta demers L. (роголистник темно-зеленый), Fe - в Potamogeton perfoliati L. (рдест пронзеннолистный), Zn - в Phragmites communes Tren. (тростник обыкновенный). Активнее других исследуемых ТМ как из воды, так и из ДО аккумулируется Мп.

4. Максимальное количество ТМ концентрируется в печени рыб. Для всех экологических групп рыб расположение КБП изучаемых элементов в порядке убывания одно и то же: в мышцах - Мп > 7.г\ > Си > Бе > Сг; в печени - Си > Ъп > Сг.

5. Питание организмами донных отложений, водной растительностью, в которых аккумулируются ТМ, приводит к большому их накоплению в тканях и органах хищников (леща).

У рыб-шестилеток выявлены более высокие концентрации Ре, Си, Сг и Ъл по сравнению с трехлетками.

Практические рекомендации

1. Изученные ВВР рекомендуется использовать как биомониторинговые при установлении загрязнения воды определенными элементами.

2. При использовании рыбы для питания людей, а также в технологии приготовления рыбных консервов необходимо учитывать возможные размеры накопления ТМ органами и тканями рыб.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Болотов В.П. Влияние донных отложений Волгоградского водохранилища на качество жизни местного населения / Социальная политика и социология // Междисциплинарный научно-практический журнал. - № 6 (101). Том 2. - М.: РГСУ, 2013. - С. 75-82.

2. Болотов В.П. Видовые особенности рыб в накоплении тяжелых металлов и возможное использование их в качестве биогеохимических индикаторов состояния окружающей среды // Человеческий капитал. - 2014. -№8(68). - С. 6-9.

3. Болотов В.П. Содержание и миграция тяжелых металлов в компонентах экосистем Волгоградского водохранилища / В.М. Зубкова, В.П. Болотов, Н.Ю.

Белозубова II Аграрная наука. - 2015. - №1.- С. 14-16..

Статьи в других изданиях

4. Болотов В.П. Зависимость содержания тяжелых металлов от вида гранулометрических фракций донных отложений Волгоградского водохранилища/ В.П. Болотов, Е.В.Шарапова // XTV Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград, 10-13 ноября 2009 г. Направление №16 «Архитектура, строительство и экологические проблемы»: тезисы докладов / Волгогр. гос. архит.-строит. университет. - Волгоград: ВолГАСУ, 2009. - С. 52-55.

5. Болотов В.П. Распределение тяжелых металлов в донных отложениях в зависимости от гранулометрических фракций, на примере Волгоградского водохранилища / В.П. Болотов, В.В.Новиков // Актуальные проблемы экологии и природопользования. Секция «Экологический мониторинг»: сб. науч. тр. -Вып. 14. - М.: РУДН, 2012. - 4.2 - С. 46-53.

6. Болотов В.П. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях Волгоградского водохранилища / В.П. Болотов, Н.Ю. Белозубова // Экология биосферы и природопользование: сб. науч. тр. магистров по направлению подготовки «Экология и природопользование» / Под ред. JI.A. Розумной. - М.: Изд-во РГСУ, 2012. - Вып. 2. - С.13-18.

7. Болотов В.П. Зависимость содержания тяжелых металлов от пространственного расположения и гранулометрического состава донных отложений Волгоградского водохранилища / Материалы Международного молодежного научного форума «JIOMOHOCOB-2013» / Отв. ред. А.И. Андреев, A.B. Андриянов, Е.А. Антипов, М.В. Чистякова. [Электронный ресурс] — М.: МАКС Пресс, 2013. — 1 электрон, опт. диск (DVD-ROM); 12 см. - Систем, требования: ПК с процессором 486+; Windows 95; дисковод DVD-ROM; Adobe Acrobat Reader ISBN 978-5-317-04429-9.

8. Болотов В.П. Некоторые особенности концентрации тяжелых металлов различными видами рыб Волгоградского водохранилища / Ломоносов-2014:

XXI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых; секция «Биология»; 7-11 апреля 2014 г.; Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова, биологический факультет: Тезисы докладов / Сост. Е.В. Ворцепнева. - М.: Изд-во Московского университета, 2014. - 380 с. ISBN 978-5-19-010922-1.

9. Болотов В.П. Зависимость содержания тяжелых металлов в воде Волгоградского водохранилища от различных факторов / Защита окружающей среды и рационального природопользования как элементы стратегии социально-демографического развития общества: материалы ежегодных научных чтений (29-30 января 2013 г.) / Под общ. ред. A.B. Гапоненко - М.: Изд-во РГСУ, 2013. - С. 222.

Подписано в печать 26.02.2015 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Объем 1,0 п.л. Заказ ? 3» Тираж 100 экз.

Издательство ФГБОУ ВПО РГАЗУ 143900, Балашиха 8 Московской области