СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ДВУХ ВОДОЕМОВ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

THE CONTENT OF HEAVY METALS IN BENTHIC SEDIMENTS OF TWO PONDS OF THE KALININGRAD REGION

Evgeniya Kalinina

phD student, I. Kant Baltic Federal University,

Russia, Kaliningrad

Edgar Stol

phD student, I. Kant Baltic Federal University,

Russia, Kaliningrad

АННОТАЦИЯ

Проведено исследование количественного содержания тяжелых металлов в донных отложениях двух водоемов Калининградской области (озеро Чайка, пруд п. Кострово). Установлено, что валовое содержание свинца и стронция в исследованных водоемах ниже ПДК. Концентрации цинка были на уровне ПДК или превышали его в несколько раз (донные отложения пруда п. Кострово). Зафиксирован опасно превышающий ПДК уровень содержания хрома и никеля в этих же водоемах.

ABSTRACT

The quantitative of heavy metals content in the benthic sediments of two ponds of the Kaliningrad region (like Chaika, pond v. Kostrovo) have been investigated. It has been established that the total content of lead and strontium in the studied ponds below the maximum concentration limit. It has been verified that concentration of zinc is at the maximum concentration limit or exceeds it in several times (benthic sedimentation pond v. Kostrovo). It has been recorded dangerous excess of maximum concentration limit levels of chromium and nickel in these same ponds.

Ключевые слова: тяжелые металлы; донные отложения; Калининградская область.

Keywords: heavy metals; benthic sediments; Kaliningrad region.

В настоящее время антропогенному прессингу подвергаются разнообразные экосистемы, в том числе и водные, что приводит к постоянной аккумуляции тяжелых металлов в почве, растительности, воде и донных отложениях.

Донные отложения депонируют металлы в виде разнообразных соединений в больших количествах, чем атмосфера и природные воды. Тяжелые металлы в донных осадках находятся в процессе постоянной миграции, при которой происходит их непрерывный обмен через геохимическую барьерную систему «водная среда – донные отложения» [5].

Данные многочисленных исследований показывают, что тяжелые металлы по степени опасности для живых организмов, темпам и объемам техногенного поступления в окружающую среду занимают одно из первых мест среди загрязнителей, опережая пестициды, промышленные и бытовые отходы [4].

Накопление и распространение тяжелых металлов в донных отложениях происходит стремительно быстро. Экологические последствия влияния загрязняющих веществ на биоту проявляются на организменном, популяционном, биоценотическом и экосистемном уровнях. Так на организменном уровне происходит нарушение отдельных физиологических функций, изменение поведения, увеличение смертности вследствие прямой интоксикации или уменьшения устойчивости организма к неблагоприятным факторам. На популяционном уровне загрязнение тяжёлыми металлами приводит к колебаниям численности и биомассы, к ингибированию репродуктивной функции и повышению летальности, нарушению размерных характеристик популяции в целом. На биоценотическом уровне загрязнение негативно отражается на структурно-функциональных показателях всего сообщества. В конечном счете, происходит регресс среды обитания экосистем и их экономическое обесценивание [3].

Водные экосистемы Калининградской области не являются исключением и также подвергаются воздействию тяжелых металлов, что приводит к высоким рискам для жизнедеятельности гидробионтов и человека, вследствие поступления токсикантов из донных отложений в трофические цепи.

Вследствие вышеуказанных причин было исследовано содержание ряда тяжелых металлов в донных отложениях двух водоемов Калининградской области.

Объектом изучения послужили донные отложения (ДО) пруда п. Кострово и озера Чайка. Кроме того, были определены концентрации исследуемых металлов в пробе, полученной из прибрежной зоны (ПЗ) водоема п. Кострово.

Пруд п. Кострово (54°44'21.0"N 20°06'02.5"E) является искусственно вырытым в советское время котлованом (для построения жилого дома). Длина пруда составляет 1,59 км. Дно водоема представлено песчаным грунтом. Вдоль берега озера произрастают древесные и кустарниковые сообщества, представленные ольхой, ивой и орешником, травянистая и прибрежно-водная растительность: рогоз широколистный и тростник обыкновенный.

Озеро Чайка (54°44'21.0"N 20°06'02.5"E) расположено в п. Рыбачий. Это озеро является крупнейшим пресноводным водоемом на территории национального парка «Куршская коса» и поэтому данные по этому водоему заслуживают особого внимания. Длина озера составляет 1,4 км. Среди грунтов озера преобладает песчаный грунт. Из растений на водоеме были обнаружены: рогоз узколистый, рогоз широколистный, тростник, камыш озерный, паслен.

Таблица 1.

Содержание химических элементов в водоемах Калининградской области

Известно, что свинец относится к соединениям I класса опасности. Металлургическая промышленность, автотранспорт и, конечно, сточные воды, которые используются в качестве удобрений, являются основными источниками загрязнения окружающей среды свинцом.

При попадании в пищеварительный тракт живых организмов, свинец приводит к острым отравлениям и интоксикации организма, а также пагубно влияет на мышечную, кровеносную и нервную системы. Данный элемент оказывает негативное воздействие на биологическую активность почв и растений, вызывает эксцесс процессов дыхания и клеточного деления [1].

Исследование валового содержания свинца в ДО водоемов Калининградской области показало, что его содержание в них не превышает ПДК. Важно отметить, что в ПЗ пруда п. Кострово, который подвергается большой антропогенной нагрузке, выявлено содержание свинца на уровне ПДК (рис. 1).

Рисунок 1. Содержание свинца (Pb) в донных отложениях водоемов Калининградской области

Цинк – химический элемент, играющий большое значение в питании растений. Его присутствие отмечается в различных типах почв. Главным источником цинка в почве являются материнские породы, а источниками его дополнительного поступления выступают атмосферные осадки (аэрозоли, пыль) и агрохимические средства (удобрения, известкование).

Содержание цинка в образцах ДО и прибрежной почвы исследуемых водоемов превышало ПДК в 1,3–3,1 раза. При этом максимальное превышение ПДК в 3,1 раза было выявлено в образцах донных отложений пруда п. Кострово (рис. 2).

Рисунок 2. Содержание цинка (Zn) в донных отложениях водоемов Калининградской области

Стронций является элементом III класса опасности. В связи с тем, что показатель ПДК стронция в почвах не установлен, мерой нормального содержания валового стронция в почвах принимают концентрацию 600 мг/кг [2].

В исследуемых образцах валовое содержание стронция не превышало 600 мг/кг и составляло от 38 до 41 % от этой величины (рис. 3).

Рисунок 3. Содержание стронция (Sr) в донных отложениях водоемов Калининградской области

Соединения хрома также оказывают токсическое воздействие на живые организмы. Присутствие данного элемента в почвах обусловливает его передвижение по пищевой цепочке: почва → растение → животное → человек. Это, соответственно, приводит к увеличению поступления хрома с пищевыми продуктами в организм человека.

Содержание хрома в исследуемых водоемах Калининградской области превышает ПДК в среднем в 4 раза, что свидетельствует о высокой степени накопления данного элемента в ДО (рис. 4).

Рисунок 4. Содержание хрома (Cr) в донных отложениях водоемов Калининградской области

Исследование содержания никеля показало его максимальную концентрацию в ДО пруда п. Кострово, превышающую ПДК в 2,5 раза. Следует отметить, что концентрации никеля в ПЗ пруда п. Кострово и в ДО озера Чайка были несколько ниже, чем в пробах предыдущей исследованной зоны и также превышали ПДК – в 2,2–2,4 раза (рис. 5).

Рисунок 5. Содержание никеля (Ni) в донных отложениях водоемов Калининградской области

Таким образом, полученные данные по валовому содержанию свинца и цинка показали разноуровневые концентрации данных металлов в грунтах исследованных водоемов Калининградской области. Так, для грунтов этих водоемов характерно содержание свинца, не превышающее ПДК или многократно более низкие концентрации. Концентрации цинка в этих же водоемах были на уровне ПДК или превышали его в несколько раз (ДО пруда п. Кострово). Содержание стронция значительно ниже, чем его условная ПДК в двух изученных водоемах Калининградской области. Уровень содержания хрома и никеля в этих же водоемах в несколько раз и опасно превышает ПДК для грунтов.

Следует заметить, что ряд металлов являются факторами, обеспечивающими нормальную жизнедеятельность организмов. Однако, превышение их концентраций в окружающей среде, с учетом аккумуляции изученных тяжелых металлов в донных отложениях и способностью накапливать живыми организмами их в значительных концентрациях, можно считать среду исследованных водоемов Калининградской области потенциально опасной для гидробионтов.

Список литературы:

1. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях: пер. с англ. – М., 1989. – 439 с.
2. Ковальский В.В. Геохимическая экология. – М.: Наука, 1974. – 299 с.
3. Константинов А.С. Общая гидробиология. 4-е изд. – М.: Высшая школа, 1986. – 472 с.
4. Состояние природной среды Беларуси: Экол. бюл. 2006 г. / под ред. В.Ф. Логинова. – Мн.: Минсктиппроект, 2007. – С. 366.
5. Фокин Д.П., Фрумин Г.Т. Содержание и распределение металлов в донных отложениях восточной части Финского залива // Общество. Среда. Развитие (Terra Humana) – 2011. – № 1. – C. 210–214.