CC BY
73
УДК 504.4(574.25)
НАКОПЛЕНИЕ РТУТИ РЫБАМИ - НАДЕЖНЫЙ ИНДИКАТОР ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМОВ РТУТЬЮ
Аида Ахметбековна Калиева
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры экологии и природопользования, тел. (913)453-07-80, e-mail: [email protected]
Алена Викторовна Ермиенко
Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина, 399770, Россия, Липецкая область, г. Елец, ул. Коммунаров, 28, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и биологии, тел. (904)289-61-22, е-mail: [email protected]
Показаны пути поступления и основные потери металлической ртути производства ПО «Химпром», приводятся очаги ртутного загрязнения, указываются основные риски, приводятся химические формы ртути, показано, что ртуть, в основном, в неорганической форме, под воздействием естественных химических и биологических реакций с течением времени переходит в легко растворимые в воде органические соединения (метилртуть - CHaHgCl, де-митилртуть - CHaHgCl и др.), обладающих сверхвысокой токсичностью. Эффект накопления ртути рыбами, позволяет использовать рыб в качестве надежных индикаторов при исследовании загрязнения водоемов ртутью.
Ключевые слова: ртутное загрязнение, формы нахождения ртути, индикатор при исследовании загрязнения водоемов ртутью.
ACCUMULATION OF MERCURY FISHING - RELIABLE INDICATOR IN RESEARCH OF POLLUTION OF WATER TANKS MERCURY
Aida A. Kaliyeva
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Associate Professor of the Department of Ecology and Nature Management, tel. (913)45-30-780, e-mail: [email protected]
Alena V. Ermienko
Yelets State University I. A. Bunin, 399770, Russia, Lipetsk region, Elets town, 28 Kommunarov St., Ph. D., Associate Professor of the Department of Chemistry and Biology, tel. (904)289-61-22, e-mail: [email protected]
The ways of receipt and the main losses of metal mercury from the production of PO "Khimprom" are shown, the foci of mercury contamination are given, the main risks are indicated, the chemical forms of mercury are indicated, it is shown that mercury, mainly in inorganic form, under the influence of natural chemical and biological reactions over time Passes into water-soluble organic compounds (methylmercury - CH3HgCl, demethylmercury - CHaHgCl, etc.), which have ultrahigh toxicity. The effect of the accumulation of mercury by fish, allows the use of fish as reliable indicators in the study of mercury pollution of reservoirs.
Key words: mercury pollution, forms of mercury finding, indicator for mercury contamination of reservoirs.
ОАО «Павлодарский химический завод», в составе которого с 1975 по 1993 г. действовало производство хлора и каустической соды ртутным методом, расположено в северной части г. Павлодара и входит в состав предприятий Северного промышленного узла города.
Прямое поступление ртути в почву происходило непосредственно на территории производства, на промплощадке, при экстремальных ситуациях значительные объемы ртути проникали в бетонное основание и в нижние горизонты, где объемы ртути оцениваются в 850-910 т. Общая площадь прямого загрязнения составила более 520 тысяч квадратных метров. Для предотвращения перераспределения загрязнителя с потоками воды и дефляционными процессами и попадания вредных составляющих в окружающие грунтовые воды предпринято строительство противофильтрационной завесы «стена в грунте».
В накопитель Балкылдак ртуть поступала со сточными водами. Среднее содержание ртути в его поверхностных водах 0,01 мг/л, что в 20 раз выше ПДКВ. Исходя из объема сброшенных сточных вод и содержания в них ртути, можно приблизительно оценить общую массу ртути в воде и донных отложениях озера. Оно составляет 10-15. По данным санитарной лаборатории после остановки производства хлора и каустической соды содержание ртути в воде озера Былкылдак снизилось от 11,0 до 0,4 ПДК, что свидетельствует об интенсивности биохимического процесса естественной очистки водоема.
В настоящее время первичные источники ртутного загрязнения локализованы, но даже при изоляции они могут стать долговременным источником загрязнения подземных вод, а именно: полигон захоронения ртутьсодержащих отходов и грунтов; территория бывшего цеха ртутного электролиза; бывшая насосная № 6; бывшие пруды-накопители ртутьсодержащих вод; водоем-накопитель промышленных стоков оз. Былкылдак; «Язык» загрязненных подземных вод [1-5].
В этой связи необходимо отметить, что сохраняется вероятность рисков, связанных со следующими явлениями: загрязнение поверхностных вод и донных отложений в озере Балкылдак, а также обитающей там рыбы; поднятие уровня загрязненных подземных вод на поверхность пастбищ, используемых для выпаса крупного рогатого скота из пригорода Павлодара; возможная связь верхнего водоносного слоя с нижележащими и проникновение туда ртути; возможность вымывания ртути из вмещающих пород, находящихся внутри шлейфа загрязненных подземных вод. Ситуация усугубляется тем, что рядом с Былкылдаком сейчас создается свободная экономическая зона, в настоящее время на ее территории работает несколько предприятий, впоследствии их число увеличится до 45 предприятий, стоки будут сбрасываться Былкылдак.
Ртуть имеет три химические формы:
- элементарная (валентность 0), не очень токсична, но легко попадает в организм при вдыхании воздуха;
- химически активная неорганическая (валентность +1, +2), которая легко реагирует с другими молекулами и очень быстро выпадает из воздуха;
- органическая, метилртуть и родственные соединения, ртуть соединяющаяся с метиловыми группами с образованием новых молекул.
Эти различия влияют на токсические свойства ртути. Ртуть в двухвалентной форме, попав в водоем, может:
- восстановиться до элементарного состояния и улетучится в атмосферу;
- образовать прочные нерастворимые соединения (сульфиды), связанные с донными отложениями;
- сорбироваться на поверхности бактериальных мембран и превратиться в метилированную форму.
Десятилетний период - минимальная временная величина реакции накопления ртути от объема поступления в озеро неорганической формы ртути (РогсеПа. 1994). Столь длительный период объясняется сложностью процессов перехода соединений ртути из одного состояния в другое, происходящих в воде. Известно, что для соединений ртути характерное высокое сродство твердой фазе и высокая прочность связывания донными отложениями. Снижение рН до 4,6 приводит к высвобождению ртути, которая связывается с фульвокислотами, при этом образуются растворимые ртутьорганические комплексы. Таким образом, фульвокислоты способствуют извлечению ртути из донных отложений и переводу их в водную толщу. Прежде всего, поэтому особую опасность представляют донные осадки оз. Былкылдак. В отсутствие фульвокислот возможно также образование гидрокомплексов, которые затем поглощаются гидробион-тами. Ртуть накапливаемая в донных отложениях и в условиях закисления органической и микробной загрязненности, подвергается метилированию и переводу в более опасную органическую форму. Признано, что низшие трофические уровни играют основную роль в биоаккумуляции ртути, так как высший коэффициент биоконцентрации наблюдается в системе вода-фитопланктон (Сухенко, 1995; Кузубова и др., 2000). Более высокий уровень накопления ртути в бентосных организмах по сравнению с планктонным определяется, очевидно, большей продолжительностью жизни первых. Водные беспозвоночные, в основном из-за своего малого размера, короткого жизненного цикла и кормления на низком трофическом уровне, аккумулируют более низкие концентрации метилртути, чем рыба. Так, метилртуть составляет 1-30 % общей ртути в растениях, 20-80 % - в беспозвоночных и 80-100 % в рыбе и высших хищниках (а именно, хищных птицах и млекопитающих) (Сухенко, 1999). При переходе трофической цепи из воды к следующему звену на суше наблюдается значительное увеличение накопления ртути. Максимального уровня оно достигает в организме рыбоядных млекопитающих и птиц [6].
Результатом при ртутном загрязнении среды обитания, протекающие процессы могут стать причиной серьезных онтогенетических нарушений на всех этапах жизненного цикла живых организмов (рис. 1, 2) [7].
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 21 22 Д л и н а р ы б, с м
Рис. 1. Проявление «мопсовидности», в зависимости от длины рыб, в % к общему улову оз. Былкылдак
Рис. 2. Аномалии в форме рта карася серебряного оз. Былкылдак
Таким образом, ртуть, в основном, в неорганической форме, под воздействием естественных химических и биологических реакций с течением времени переходит в легко растворимые в воде органические соединения (метилртуть -СН3^С1, демитилртуть - СН3^С1 и др.), обладающих сверхвысокой токсичностью и именно она интенсивно мигрирует по трофическим цепям водоема. Водная растительность обычно содержит меньшие количества метилртути, чем организмы более высоких трофических уровней.
Эффект накопления ртути рыбами в концентрациях, во много раз превышающих содержание ее в воде, позволяет использовать именно рыб в качестве надежных индикаторов при исследовании загрязнения водоемов ртутью.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лушин Э. Н., Крахалева Т. Э., Крахалев А. Ф. Отчет о результатах работ по определению загрязнения ртутью промплощадки производства хлора и каустической соды Павлодарского химического завода (заключительный). - Павлодар : Научно-технический центр «Технолог», 1990. - 194 с.
2. Отчет «Результаты обследования уровней загрязнения ртутью строительных конструкций производственных зданий, расчет класса токсичности надземных частей зданий. Разработка рекомендаций по захоронению ртутьсодержащих отходов строительных конструкций и демеркуризации корпусов» / В. А. Скрипник, А. А. Узбеков, А. Ю. Ноэль, М. И. Коршун. - Киев : КНИФ ГосНИИХЛОРПРОЕКТ, 1989. - 39 с.
3. Калиева А. А., Ермиенко А. В. К вопросу об опасности ртутного загрязнения подземными водами реки Иртыш // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 2. - С. 216-222.
4. Калиева А. А., Ермиенко А. В. К вопросу о ртутном загрязнении территории Павлодарского химзавода // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016. XII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 18-22 апреля 2016 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2016. Т. 2. - С. 116-120.
5. Рапута В. Ф. Анализ полей радиоактивного загрязнения территорий аварийными выбросами Сибирского химического комбината // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск : СГГА, 2013. Т. 2. - С. 30-36.
6. Немова Н. Н. Биохимические эффекты накопления ртути у рыб. - М. : Наука, 2005. -
161 с.
7. Калиева А. А., Ермиенко А. В. К вопросу о биоиндикации загрязнений водных объектов на примере карася Серебрянного Сarassius Ашаш Gibelio // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 2. - С. 93-99.
© А. А. Калиева, А. В. Ермиенко, 2017
