Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

К вопросу об экологической оценке содержания металлов в речных водах и донных отложениях

К ВОПРОСУ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОВ В РЕЧНЫХ ВОДАХ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ

 

Отнесение большинства рек к водным объектам, имеющим рыбохозяйственное значение, определяет, как правило, применение рыбохозяйственных нормативов в качестве экологических, что на практике может привести к неоднозначной оценке экологической (буферной) емкости водной экосистемы. Такая неоднозначность при экологической оценке содержания металлов в воде может быть следствием различных причин, одной из которых является отсутствие учета природных факторов, в которых формируются поверхностные воды. Так как под экологическими нормативами чаще всего понимают те концентрации металлов, которые сложились в речных водах на протяжении веков в результате круговорота веществ на земле в условиях отсутствия существенной техногенной составляющей, то определение таких экологических нормативов непосредственно связано с определением фоновых концентраций металлов в природных водах.

Исследования речных вод двадцати притоков р. Днепр показали, что наибольшая и наименьшая валовая концентрация металлов (Fe, Sr, Mn, Cs, Zn, Ni, Cu, Cr, Co, Pb, Cd, Hg) в воде могут различаться на порядок и более. В половине исследованных рек найденные концентрации Fe, Sr, Mn, Zn и Cu превышают ПДК металлов для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. То есть экологическая емкость этих вод по указанным металлам при использовании рыбохозяйственных нормативов полностью исчерпана. В тоже время для Cr, Pb и Cd найденные фоновые концентрации значительно меньше рыбохозяйственных ПДК, что при недостаточной информации может создать реальные условия для санкционированного сброса этих металлов в водный объект. Поэтому важнейшей проблемой экологии и эколого-аналитического контроля остается проблема оценки буферной емкости поверхностных пресноводных экосистем, показателя, позволяющего рассчитать дозу загрязняющих веществ, поступление которых в водные экосистемы существенно не нарушает естественного их функционирования. Для оценки буферной емкости пресноводных гидроэкосистем можно использовать электрохимические методы, которые дают возможность контролировать ионные формы в воде, определять комплексообразующую способность (КС) природных вод. КС фактически служит количественной мерой буферной емкости природной воды по способности снижать токсическое действие ионов металла.

При первом рассмотрении результаты анализа 21 пробы донных отложений (ДО), отобранных в устьевых участках притоков р. Днепр, сложно интерпретировать как единое целое, т.к. для большинства металлов максимальное и минимальное содержания отличаются на два и более порядка. Если исходить из предположения, что большая часть ДО сформирована за счет почв и грунтов, то содержание металлов в ДО для большинства проб должно коррелироваться с кларками металлов для почв мира. Такая корреляция наблюдается для среднего содержания металлов (Кларк : СМе) : Mn (850 : 643); Zn (50 : 69); Cu (20 : 14,7); Ni (40 : 22,8); Cs (5,0 : 3,6); Cr (20 : 33); Pb (10 : 12,5); Co (8 : 2,6) и Cd (0,5 : 1,3). Исключение составляют Fe (38000 : 6240) и Sr (350 : 60). Полученный массив данных позволил сформулировать некоторые подходы к качественной и количественной оценке содержания металлов в ДО.

Качественную оценку можно получить в результате анализа рядов, построенных по убыли относительного содержания металлов в ДО, что было показано при обработке массива полученных данных. Для этого каждому металлу в каждой исследованной пробе присваивали порядковый номер по принципу: от большего содержания металла в пробе к меньшему. Затем для каждого металла находили среднее арифметическое значение порядкового номера и располагали металлы в ряд в порядке уменьшения этих средних значений. При сопоставлении полученный ряд металлов оказался очень близок к ряду, построенному по убыванию кларков металлов для почв мира. Поэтому совпадение рядов, построенных для исследуемых ДО и почв мира, отражает нормальное функционирование ДО, а отклонения ряда, например, перемещение металла в экспериментальном ряду не на одну, а на две или более позиций влево может считаться значимым и в этом случае можно говорить о загрязнении ДО этим металлом. Такие отклонения были отмечены для шести исследованных металлов, причем для Pb в четырех пробах ДО.

Количественной характеристикой содержания металлов в ДО можно считать превышение содержания металлов по сравнению с величиной их кларков для почв мира. Таких превышений в исследованных ДО было отмечено более двадцати: для Cd – одно; для Ni и Cs – по два; для Mn – три; для Zn, Cu, Cr, Pb – по четыре.