Июл 03 2001

Экспериментальная оценка вторичного загрязнения вод в санитарно-защитной зоне куяльницкого лимана

Опубликовано в 07:05 в категории Экология Черного моря

Экспериментальная оценка вторичного загрязнения вод в санитарно-защитной зоне куяльницкого лимана

А.Г. Петросян, П.Т. Савин

Одесский филиал Института биологии южных морей НАН Украины, Одесса, Украина

Куяльницкий лиман – наиболее известный из одесских лиманов уникальными курортологическими ресурсами международного значения. Прилиманная часть пересыпи шириной 1,5 – 2 км, длинной 2,5 км и высотой 2 – 4 м над уровнем моря отделяет лиман от Одесского залива Черного моря [1, 2]. Водоносные горизонты пересыпи представлены грунтовыми водами лиманно-морских отложений и межпластовым водоносным горизонтом артезианских вод [3].

Основным источником нефтяного загрязнения пересыпи и водоемов, расположенных на ней, является функционировавшая в течение 60 лет и закрытая в январе 2000 г. промывочно-пропарочная станция Одесской железной дороги (ППС). В прудах-накопителях находятся смывные нефтеотходы, большая часть которых представлена донными отложениями с содержанием нефтепродуктов (НП) 43,0 – 83,3%. В воде прудов, расположенных на территории ППС, содержание НП составляет 8,48 – 11,76мг/л, а в “дальных” озерах – 0,90 мг/л. В связи с высоким содержанием НП в почве санитарно-защитной зоны лимана и в воде прудов, район исследований классифицируется как “зона экологического бедствия” [4]. В настоящее время ведутся работы по выемке нефтезагрязненных донных осадков из прудов, удалению загрязненных почв и рекультивации территории ППС.

Целью работы было изучение возможности вторичного загрязнения в системе “почва – грунтовые воды – водные организмы”, прогнозирование возможного риска загрязнения лимана, прибрежного района моря, а также отрицательных последствий, связанных с рекультивацией полигона.

Материал и методы. Пробы почв в районе исследований отбирали бурением скважин геологическим буром на глубину до 10м с последующим разделением кернов по горизонтам залегания с шагом 1м. В пробах почв определяли содержание НП по степени поглощения УФ-излучения на 0,225 мк в гексановых вытяжках. Качественно НП характеризовались полными УФ-спектрами гексановых и, выборочно, водных, этанольных и хлороформных экстрактов в диапазоне от 0,21 до 0,36 мк [5].

Для исследования токсичности образцов почв для биологических объектов был использован ранее апробированный подход [6], в основе которого лежит оценка токсичности водных экстрактов почв. Водные экстракты использовали как среду для культивирования тест-объектов. Показателями токсичности сред для инфузорий (Paramecium caudatum Ehrenberg) и коловраток (Brachionus sp.) служили выживаемость животных и нарушения таксиса, для ракообразных (Daphnia magna Straus, Ceriodaphnia affinis Lill., Ostracoda sp., Asselus aquaticus L.) – выживаемость в тестируемой среде. Для количественной оценки зависимости содержания НП и откликом биологических объектов были выполнены расчеты коэффициентов корреляции с помощью программы Statistica’99 (StatSoft, Inc.).

Результаты и их обсуждение. Предлагаемый подход, включающий аналитические исследования и биотестирование, позволяет оценить потенциальную токсичность НП в ходе вторичного загрязнения контактирующих с почвой сред – грунтовых вод лиманно-морских отложений и водоносных артезианских горизонтов.

Неравномерный характер распределения НП на песчано-ракушечниковых почвах пересыпи – явление, характерное для этого полигона. НП из прудов накопителей проникают в глубинные слои почвы в процессе массопереноса в потоке воды, диффузии, адсорбции, под действием гравитационных и капиллярных сил. При вертикальном продвижении вдоль почвенного профиля создается хроматографический эффект, приводящий к дифференциации состава нефтепродуктов. В частности, спектральный анализ показал существенные различия в качественном и количественном содержании НП в образцах на различных горизонтах залегания. На наиболее загрязненной точке максимумы содержания НП (48,3 – 70,0мг/г) отмечены на глубине залегания от 3 до 5м, а на поверхности почвы содержание НП составляло 0,28мг/г.

При определении уровня хронического загрязнения объектов НП, которые долгое время находились в контакте с природной средой задача осложняется тем, что в процессе взаимодействия НП с окружающей средой, как правило, на фоне общего снижения содержания НП, происходит постепенное накопление полициклических ароматических соединений и гетероатомных полярных углеводородов [7, 8]. Таким образом возникает парадоксальная ситуация – токсичность нефтепродукта для живых организмов возрастает, а определяемое его содержание снижается. В этом случае наиболее объективным считается контроль уровня загрязнения НП с помощью фотометрии УФ-излучения, энергия которого наиболее активно поглощается электронными переходами ароматических и полярных структур. Это позволяет расширить спектр определяемых веществ и привести в соответствие реальный уровень загрязнения среды НП с их фактической токсичностью для живых организмов.

В связи с широким диапазоном содержания НП в кернах на различных горизонтах залегания и, как следствие, различным характером острого реагирования и сроками выживания животных в водных экстрактах, по результатам экспериментов была составлена шкала чувствительности тест-объектов (таблица). Сроки выживания тест-объектов были условно разделены на фазы реагирования в токсической среде: I – мгновенная гибель (от начала экспозиции до 1 ч), II – острая реакция, состоящая, последовательно, из изменения поведения тест-объектов, снижения его подвижности и гибели (1 ч – 24 ч). Данные о выживании тест-объектов в экспериментах более 24ч в расчетах учитывались, но в таблице не приводятся.

Обращает на себя внимание тот факт, что диапазон значений содержания НП, при котором наблюдается мгновенная гибель тест-объектов, весьма велик. Так например, ракообразные, коловратки и инфузории погибали в течение одного часа в водных экстрактах проб с содержанием НП от 15,6 до 70,0мг/г. С целью проверки зависимости сроков выживания тест-объектов от содержания НП в образцах почв был выполнен расчет коэффициентов корреляции.

Таблица. Чувствительность тест-объектов к НП, содержащихся в почвах полигона (в числителе – диапазон концентраций НП в образцах, в знаменателе – количество образцов почв в указанном диапазоне содержания НП)

Выжи-ваемость, ч Daphnia magna

Cerio-daphnia affinis

Ostracoda sp.

Asselus aquaticus

Brachionus sp.

Paramecium

caudatum

Содержание НП в образцах, мг/г

0-1

15,6-70,0

9

15,6-70,0

9

15,6-70,0

9

16,2-70,0

5

16,2-70,0

12

15,6-70,0

9

>1-24

16,2-49,7

3

16,2-49,7

2

25,7-49,7

2

15,6-45,6

6

0,1-2,8

7

2,9-49,7

4

r

-0,7075

-0,7223

-0,7119

-0,7221

-0,5964

-0,6832

Показатели корреляции (r) указывают на достаточно высокую степень отрицательного влияния НП, содержащихся в образцах почв, на выживаемость тест-объектов (см. таблицу). Приведенные коэффициенты для ракообразных и инфузорий значимы на уровне P?0,001, для коловраток - на уровне P?0,05.

При анализе всего массива данных по выживаемости тест-объектов в водных экстрактах загрязненных почв обращает на себя внимание парадоксальное явление, не объяснимое однозначно данными химического анализа. Ряд образцов характеризовался относительно невысоким, по сравнению с другими пробами, уровнем содержания НП (0,05-0,89 мг/г) и явно выходил за рамки диапазона содержания НП, в котором наблюдалась острая токсичность для тест-объектов. Однако, характер реакции и сроки выживаемости животных свидетельствовали о высокой токсичности этих образцов. Исходя из спектральных особенностей их водных и гексановых эктрактов (появление дополнительного абсорбционного максимума на длине 0,251-0,252 мк), можно предположить, что высокая токсичность обусловлена присутствием здесь гетероциклических ароматических соединений пиридина, акридина, нитробензола и, возможно, бензальдегида или бензакетона. ИКС-спектры также подтвердили присутствие здесь пиридина и нитробензола.

На основании проведенных предварительных исследований получены данные по уровню содержания в почвах НП и степени опасности вторичного загрязнения вод, контактирующих с нефтезагрязненными почвами. Использование в качестве тест-объектов одноклеточных организмов (инфузорий), местообитания которых в природе приурочены к водоемам, богатым разлагающимся органическим веществом, ветвистоусых ракообразных - пелагических фильтраторов, детритоядных донных ракообразных ракушковых раков (Ostracoda) и равноногих ракообразных (Isopoda), позволило провести оценку возможности выживания обычных и массовых организмов, характерных для временных пересыхающих пресноводных водоемов прилиманных пересыпей в условиях загрязнения, признанного как катастрофическое.

Литература:

1. Одеса: місто – агломерація – портово-промисловий комплекс / Під заг.ред. О.Г. Топчієва. – Одеса: АО БАХВА, 1994. – С. 50 – 82.

2. Природа Одесской области. Ресурсы, их рациональное использование и охрана / Под ред. Г.И.Швебса, Ю.А.Амброз. – Киев – Одесса: Вища школа. Головное изд-во, 1979. – 144 с.

3. Эннан А.А., Шихалеева Г.Н., Кудинский О.Ю. Экологическое состояние микрорайона “Лузановский” г.Одессы // Матер. междунар. науч.-практич конф., Одесса, 25-26 июня 1998г. – Одесса, 1998. – C. 369 – 373.

4. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами (Утверждено зам. Главного государственного санитарного врача СССР 13.03.1987. № 4266-87) М., 1987. – 13 с.

5. Методические указания по определению загрязняющих веществ в донных отложениях № 93. – М.: Гидрометеоиздат, 1979. – С. 14 – 16.

6. Пристер Б.С., Карабань Р.Т., Дятлов С.Е., Панченко Н.Н. Биотестирование почв в зоне промышленного предприятия // Основы билогического контроля загрязнения окружающей среды / Тр. Ин-та прикладной геофизики. – 1988. – Вып. 72. – С. 98 – 108.

7. Страдомская А.Г. Создание и развитие системы химико-аналитического обеспечения мониторинга загрязнения поверхностных вод Советского Союза: Автореф. дис. … докт. биол. наук. – Ростов-на-Дону, 1983. – 40 с.

8. Нельсон Смит А. Нефть и экология моря. – М.: Прогресс, 1977. – 230 с.

Аннотация

Assessment of secondary water pollution in the control area of the Kujalnik firth

A.G.Petrosyan, P.T.Savin

OB IBSS, Odessa, Ukraine

The possibility of secondary pollution of subterranean and surface waters in contact with soils polluted by oil is analyzed. The necessity of carrying out the complex chemical and biological research that allows to estimate the biological effects of pollution is shown. The toxicity level of water extracts of polluted soils for infusorium, Rotifera and Crustacea is evaluated.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.