WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Ковековдова Л.Т., Иваненко Н.В., Симоконь М.В. Особенности распределения As в компонентах морских прибрежных экосистем Приморья

Научная статья

 

Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»


1437


http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf


Особенности распределения As в компонентах морских

прибрежных экосистем Приморья

Ковековдова Л.Т. (kovekovdova@mail.ru )(1), Иваненко Н.В. (2), Симоконь М.В. (1)

(1) Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр. (2) Дальневосточный государственный университет.

Биогеохимическая обстановка регионов, сложившаяся до начала двадцатого столетия, формировалась, в основном, за счет естественных процессов. В последующие годы, в результате роста хозяйственной деятельности, при несоблюдении природоохранных мероприятий на естественные процессы стали оказывать значительное влияние техногенные факторы.

В Приморье в связи с добычей и переработкой сульфидных руд цветных металлов существуют геохимические предпосылки повышенного содержания As в морской среде и гидробионтах. В число минералов горно-рудных районов на севере Приморья входит арсенопирит (мышьяковистый колчедан), переработка которого сопровождается увеличением поступления As в окружающую среду и дальнейшим выносом его в прибрежные акватории. Вместе с тем, на побережье региона имеется ряд промышленных предприятий, с отходами которых As может поступать в прибрежные воды. Поступление As от береговых источников, а также из горно-рудных районов в прибрежные воды может способствовать появлению зон с повышенным содержанием этого элемента в морской среде и организмах.

As является высокотоксичным кумулятивным протоплазматическим ядом, поражающим нервную систему человека [1]. Накопление этого элемента морскими промысловыми организмами в высоких концентрациях негативно влияет на их существование и делает невозможным использование в пишу.

На фоне большого числа работ, посвященных изучению содержания токсичных элементов в морских организмах, отсутствуют данные, отражающие концентрации As в донных отложениях и промысловых гидробионтах.


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                       1438                        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf

Целью работы была химико- экологическая оценка прибрежных акваторий Приморья (северо-западной части Японского моря) по содержанию As в донных отложениях и промысловых гидробионтах.

В основу работы положены результаты, полученные авторами по материалам, собранным в 1998 - 2001 гг.

Районы работ находились в пределах прибрежных вод Приморья и охватывали на севере края бухты: Рудная, Киевка, акваторию вблизи пос. Глазковки; на юге - в зал. Петра Великого - заливы: Находка, Славянский, Амурский, юго-западную часть залива (зал. Посьета и устьевую зону р. Туманной) (Рис. 1).

Рис. 1. Карта-схема расположения районов работ

Исследовали   донные   отложения,   промысловые   беспозвоночные:   мидию   Грея Crenomytilus grayanus, приморский гребешок Mizuhopecten yessoensis, тихоокеанскую


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                       1439                        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf

мидию Mytilus trossulus, а также растения: бурую водоросль ламинарию японскую Laminaria japonica и морскую траву зостеру Zostera marina.

Отбор донных отложений и гидробионтов, а также их подготовка осуществлялись в соответствиии с ГОСТ 17.1.5.01 - 80.

Определение As проводили беспламенным атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре «Hitachi» модель 170 - 70 с графитовым непламенным атомизатором. Фон корректировался с помощью эффекта Зеемана. Для контроля применяли стандартные образцы растворов металлов, утвержденные Госстандартом и внесенные в государственный реестр средств измерений, прошедших государственные испытания. Точность определения элемента в донных отложениях не превышала 9,7 %; в биологических образцах - 10,5 %.

Диапазоны концентраций кислоторастворимых форм As в донных отложениях прибрежных акваторий Приморья представлены в табл. 1.

Средняя концентрация As в глинистых илах Мирового океана составляет 13 мкг/г [2]. Концентрации As в донных отложениях зал. Петра Великого находились на уровне, известном для илов из других областей Мирового океана. Наибольшие содержания элементов приурочены к отдельным районам. Так, в Амурском заливе в б. Золотой Рог концентрация As в 10 раз превышала его содержание на фоновой станции. Известно, что источником загрязнения данной акватории являются крупнейшие промышленные предприятия, расположенные на берегу бухты, а также г. Владивосток. Содержание As в грунтах западного входного мыса б. Золотой Рог - м. Токаревского было в 3 раза выше его фоновых концентраций, что отражает значительный антропогенный пресс на данную акваторию.

Такие же концентрации элемента, как у м. Токаревского, обнаружены в б. Западной у о. Попова. Ранее в компонентах среды этой акватории установлены высокие содержания ртути [3]. Значимое увеличение (Р = 0,05) содержания As в грунтах данного района, относительно фона, согласовывается с результатами исследований посвященных оценке содержания других элементов в среде в этом районе и происходит, очевидно, в результате геохимической ситуации.

Выявлен район в прибрежье северного Приморья - б. Рудная - с многократно повышенным уровнем содержания As в донных отложениях (в 24 - 184 раз относительно


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                       1440                        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf

фоновых концентраций). Такое содержание     элемента в грунтах обусловлено стоками горно-рудных и горно-химических производств Дальнегорского района.

Таблица 1 Диапазоны концентраций As в донных отложениях, мкг/г сух. массы

Район сбора проб

Дата отбора

Диапазон

Зал. Петра Великого

Залив Находка

сент. 1998, 1999

1,63 - 10,02

Славянский залив

июль 2000; май, июль 2001

1,60-4,75

Бухта Золотой Рог

сент. 1998, 2001

23,00-25,40

Амурский залив

июнь 2001

0,22 - 6,40

О-в Рейнеке (условно-фоновый район)

сент. 1998; май, июль 2000, 2001

1,98-2,2

Юго-западная часть Амурского залива

июнь 2001

1,00-1,90

Северное Приморье

Бухта Рудная

июль, авг, сент. 1999; авг. 2000

52,50-405,00

Бухта Киевка

июль, авг. 1999; авг. 2000

1,63-3,90

Рудные месторождения, разрабатываемые в долине реки Рудной, впадающей в бухту, характеризуются комплексом из более чем 30 минералов, в их числе арсенопирит -минерал класса сульфидов (FeAsS) [4]. Вблизи рудных тел формируются геохимические аномалии, но концентрации металлов в них невысокие и не меняют качества воды коренным образом. Однако ввод месторождений в эксплуатацию приводит к резкому увеличению поступления микроэлементов в природные воды. Содержание мышьяка в техногенных и природно-техногенных компонентах в долине реки повышено [5].

Таким образом, разрабатываемые и отработанные месторождения, отвалы, хвостохранилища являются основным источником As, поступающим в прибрежные морские воды путем вымывания его атмосферными осадками с открытых поверхностей горных выработок.

Диапазоны концентраций мышьяка в гидробионтах представлены в табл. 2.


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                       1441                         http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf

Среднее содержание As в двустворчатых моллюсках составляет 15 мкг/г сух. массы, в мидиях - 0,46 мкг/г [6, 7]. Концентрации As в органах и в целых мягких тканях исследованных видов промысловых беспозвоночных из акваторий Приморья не превышают фоновых уровней этих элементов, известных для двустворчатых моллюсков.

Полученные результаты позволяют отметить различия в содержании элемента в организме тихоокеанской мидии в зависимости от места обитания. Так, концентрации As в мидиях из б. Киевки были выше и значимо (Р = 0,05) отличались от содержания элемента в моллюсках из Славянского залива. Концентрации As в тихоокеанской мидии отражали уровень концентраций этих элементов в донных отложениях.

Ряд убывания концентраций As в органах приморского гребешка следующий: жабры > мантия > пищеварительная железа > мускул > гонады, в органах мидии Грея -пищеварительная железа > мантия ~ жабры > мускул > гонады. Таким образом, основными органами накопления As являются пищеварительная железа, жабры, где концентрация элемента в 2 - 3 раза выше, чем в гонадах и мускуле. Этот факт указывает на физиологический контроль этого элемента в организме моллюсков. Высокие концентрации As в жабрах приморского гребешка связаны с механическим осаждением этого элемента со взвесью на их поверхности.

Распределение мышьяка по органам и тканям мидии Грея и приморского гребешка объясняется, вероятно, различиями в метаболизме моллюсков, а именно, меньшими скоростями его протекания в таком долгожителе, как Crenomytilus grayanus и постепенным накоплением элемента в органе депонирования и выведения поллютантов -пищеварительной железе.

С помощью зостеры была сделана попытка оценить геохимическую ситуацию в среде, в данном случае в донных отложениях, так как морские травы в большей степени поглощают минеральные элементы из грунта, чем из воды. Содержание As в морской траве позволило оценить концентрации растворенных (биодоступных) форм этого элемента в донных отложениях.

Среднее содержание As в сухой фитомассе растительности континентов - 0,12 мкг/г сух. массы, в бурых водорослях разных видов - 30 мкг/г сух. массы [2]. Таким образом, концентрации As в морской траве превышают известные для наземных растений


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                       1442                        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf

и близки к содержанию в морских водорослях. Следовательно, высшее водное растение Zostera marina, вторичный вселенец в море, за многие века обитания в морской среде утратила черты, свойственные минеральному составу наземных трав.

Таблица 2 Диапазон концентраций мышьяка в промысловых гидробионтах,

мкг/г сух. массы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вид

Ткань, орган

Место отбора

Дата отбора

Диапазон

1

2

3

4

5

6

1

Тихоокеанская мидия

Мягкие ткани

Бухта Киевка

Июнь, август 1999

1,70-2,30

Славянский залив

Май, сентябрь 2000; май

2001

0,22 - 2,90

2

Мидия Грея

Мягкие ткани

О-в Рейнеке

-//-

0,14- 0,57

Славянский залив

-п-

0,05 - 0,64

3

Мидия Грея

Мускул

Славянский

залив,

бухта Круглая

-п-

0,15-0,22

Гонады

Жабры

1,97-2,25

Пищеварит. железа

0,78 - 0,96

Мантия

0,98 - 1,00

Мускул

Бухта Киевка

Июнь, август 1999

1,00-1,10

Гонады

0,60 - 0,80

Жабры

2,15-2,30

Пищеварит. железа

2,98-3,60

Мантия

1,00-1,10

4

Приморский гребешок

Мускул

Славянский

залив,

бухта Северная

-п-

0,30-0,60

Гонады

0,09-0,30

Жабры

1,60 - 9,20

Пищеварит. железа

0,50-0,80

Мантия

0,90 - 4,20

Мускул

О-в Рейнеке

-п-

0,20 - 0,53

Гонады

0,07 - 0,64

Жабры

1,80-5,53

Пищеварит. железа

0,32 - 1,20

Мантия

0,25-2,10

5

Ламинария японская

Листовая пластина

Бухта Рудная, Мыс Бринера

Июнь,

июль 1998;

июль,

36,00-57,50

Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»

Пос. Глазковка

август 1999

32,00-40,60

О-в Рейнеке

Июль 2000;

май, июль

2001

1,50-1,97

6

Зостера морская

Целиком

О-в Рейнеке

Май 2000;

май, июль

2001

0,54 - 1,02

Славянский залив

0,06-1,91

Исследование концентраций As в зостере морской показало, что обогащение грунтов растворимыми формами элемента носит одинаковый характер как для фонового района (о. Рейнеке), так и для акватории испытывающей антропогенную нагрузку (Славянский залив), хотя и отмечается слабая тенденция к увеличению содержания элемента в грунтах Славянского залива. Наибольшие концентрации элемента в Славянском заливе приурочены к району подверженному техногенному прессу, бухте Славянке, где расположен судоремонтный завод, в отходах которого содержится мышьяк, традиционно присутствующий в стоках гальванических производств [8].

Среднее содержание As в бурых водорослях разных видов 20-30 мкг/г сух. массы [2, 6]. В результате проведенной работы выявлены значимые отличия (Р = 0,05) в содержании As в ламинарии из акваторий северного Приморья и фонового района. Концентрации As в ламинарии, с фоновой станции соответствуют диапазону его содержания в водорослях из других районов Мирового океана. Уровни содержания As в ламинарии из северного Приморья в 24 - 30 раз превышают его количество в водорослях этого вида из фонового района.

На акватории северного Приморья - в б. Рудной - содержание As в ламинарии выше известных литературных данных о концентрации элемента в водорослях. Аномально высокие концентрации As в макрофитах из северного Приморья отразили экологическую ситуацию в среде этого района.

Содержание As в ламинарии японской из обследованных акваторий соответствует его распределению в донных отложениях.

Обнаружены значимые отличия в концентрациях As в ризоидах, стволике и листовой пластине (Р = 0,05). Ряд убывания концентраций As в отдельных частях слоевища ламинарии японской имеет следующий вид: ризоид > листовая пластина > стволик (Рис. 2).

Изучая распределение As по органам и тканям бурых водорослей Laminaria japonica и Kjellmaniella crassoforia японские исследователи Н. Kitazume и К. Oishi (1987)


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                       1444                        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf

подтвердили, что нахождение его в частях таллома связано с процессами обмена веществ [9]. Низкие концентрация As в стволиках Laminaria japonica из вод Приморья, очевидно, связаны с тем, что новообразованные клетки не успевают накопить того количества микроэлементов, в котором они присутствуют в клетках постоянных тканей. Следовательно, то количество элемента, которое фиксируется клетками меристемы, не накапливается, а используется на протекание специфических реакций. О физиологической роли As в водорослях известно пока очень мало.


Конц.,

мкг/г сух.

массы


140

120

100

80

60

40

20

0


ffc

А


ГТЛ


:


ЛЬ

з Район


  1. Лист. пл.
  2. Стволик ? Ризоид

Рис. 2. Распределение концентраций мышьяка по отдельным частям слоевища ламинарии японской, мкг/г сух. массы. 1. Мыс Грозный. 2. Мыс Бринера. 3. Пос. Глазковка.

Таким образом, проведена оценка содержания As в донных отложениях и гидробионтах из прибрежья Приморья. Выделены районы с повышенным содержанием As в грунтах. Установлено, что более высокие концентрации элемента приурочены к местам поступления загрязняющих веществ с дренажными рудничными водами. На юге Приморья - в зал. Петра Великого превышение фона мышьяка в грунтах установлено в районах с высокой концентрацией поллютантов (поступающих от береговых промышленных, коммунально-хозяйственных предприятий, а также судов морского транспорта). Выявлено аномально высокое содержание As в донных отложениях и водорослях из горно-рудного района на севере Приморья - в б. Рудной. Выяснено, что концентрации As в двустворчатых моллюсках, водорослях и морских травах отражают распределение этих элементов в морской среде.


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»


1445


http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/127.pdf


Литература

    • Скурихин И.М. Методы определения микроэлементов в пищевых продуктах // Проблемы аналитической химии. Т. VIII. Методы анализа пищевых продуктов. М.: Наука, 1988. С. 132-152.
    • Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мысль, 1983. 272 с.
    • Лучшева Л.Н. Содержание ртути в компонентах экосистемы б. Алексеева (залив Петра Великого Японского моря) // Биология моря, 1995. Т. 21, № 6. С. 412 - 415.
    • Геология свинцово-цинковых месторождений Приморья / Труды ин-та геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии. Выпуск 34. Под. ред. Е.А. Радкевич. Изд-во Академии наук СССР, 1960. 328 с.
    • Елпатьевский П.В., Ковековдова Л.Т. Мышьяк в техногенных и природно-техногенных компонентах в долине реки Рудной (Приморский край) // Вестник ДВОР АН, 2001. №5 С. 78-86.
    • Демина Л.Л., Гордеев В.В., Шумилин Е.В. Биокосная система океанской воды // Биогеохимия океана. М.: Наука, 1983. с. 90 - 124.
    • Комиссарова Н.Ю. Содержание тяжелых металлов и пестицидов в некоторых гидробионтах. Экспресс-информация. Серия: Обработка рыбы и морепродуктов. Выпуск 2. М.: ЦНИИТЭРХ, 1990. С. 12 - 15.
    • Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335 с.
    • Kitazuma Н., Oishi К. Arsenium accumulation in Laminaria japonica and Kjellmaniella crassiforiaa of Hakadata // Bull. Fac. Fish. Hokkaido Univ., 1989. V. 38, № 1. P. 156-164.
     



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.