Июл 12 2001

РЕДОКС – СОСТОЯНИЕ И ПРОЦЕССЫ САМООЧИЩЕНИЯ

Опубликовано в 15:11 в категории Экология Черного моря

РЕДОКС – СОСТОЯНИЕ И ПРОЦЕССЫ САМООЧИЩЕНИЯ

РЕКИ ПРУТ

В.И. Гладкий, Г.Г. Дука, Н.В. Горячева

Молдавский госуниверситет, г. Кишинев

Для характеристики самоочищающей способности природной водной системы большое значение имеют не только данные о химическом составе, но и информация о кинетических закономерностях взаимодействия между компонентами среды, ее окислительно-восстановительном (редокс) состоянии и скоростях процессов трансформации загрязняющих веществ.

От того, в каком состоянии находится водная среда – в окислительном или восстановительном, зависит ее способность к самоочищению путем химической трансформации загрязняющих веществ, а также ее биологическая полноценность. Нормальное состояние природной воды можно охарактеризовать как окисленное, когда скорость образования окислителей в ней больше, чем поступление веществ-восстановителей и когда кроме растворенного молекулярного кислорода в ней присутствует перекись водорода в концентрациях 10-6 – 10-5 М. Высокой реакционной способностью в процессах химического окисления органических загрязняющих веществ обладает не молекулярная форма растворенного кислорода, а активные промежуточные продукты его биогеохимического цикла - перекись водорода и свободные радикалы.

Для оценки редокс-состояния и интенсивности процессов химического самоочищения вод притока Дуная – реки Прут, проведены экспедиционные исследования водотока в период летней межени (май - август) 2000 г. Исследования выполнялись на участке реки длиной 180 км, от г. Унгены до г. Леова, с отбором проб в восьми створах. В пробах воды определялись следующие параметры: температура, содержание перекиси водорода и веществ восстановителей, стационарные концентрации ОН – радикалов, содержание тиольных соединений, ингибиторная способность воды в отношении ОН-радикалов.

Исследования показали, что на протяжении исследуемого периода, с мая до середины августа, редокс-состояние водных масс реки изменя-

лось от нормального окисленного до восстановительного. Отмечена четкая граница наступления нестабильного редокс-состояния и его перехода в восстановительное практически в одни и те же сроки по всему изученному участку.

В мае, несмотря на тенденцию к планомерному снижению, содержание в водах Прута перекиси водорода было в количествах, благоприятных для жизнедеятельности гидробионтов. В среднем по участку оно изменялось от 5,0·10-6 М в начале месяца, до 0,5·10-6 М – к концу мая (рис.1а).

В первой декаде июня перекись водорода регистрировалась в очень малых количествах, а воды реки характеризовались нестабильным окислительно-восстановительным состоянием. Особенно резко это проявлялось в местах интенсивного загрязнения реки - ниже впадения в Прут со стороны Румынии реки Жижия и канала, несущего сточные воды г. Яссы.

Со второй половины июня до конца периода проведения исследований по длине всего участка реки, где велись наблюдения, ее воды, находились в восстановительном состоянии. Оно оставалось стабильным и характеризовалось постепенным увеличением содержания веществ-восстановителей и отсутствием окислителей (Рис.1а). Наблюдения за количественным содержанием в водных массах Прута такого восстановителя, как тиольные соединения, дали сходную картину. Их концентрации в реке постепенно возрастали во времени, достигая максимальных величин в период восстановительного состояния водных масс (рис.1е).

Таким образом, в летний период 2000 года наблюдалось изменение редокс-состояния вод реки от окислительного к восстановительному, что является показателем ее неблагоприятного экологического состояния.

Это подтверждается и данными кинетических параметров процессов самоочищения вод с участием свободных радикалов. В мае-июне отмечен спад ингибиторной способности вод в отношении радикальных процессов самоочищения с участием свободных радикалов (∑кi∙[Si]) с 7,5×105 с-1 – в мае до 0,1 × 105 с-1 – к концу июня и интенсификация процессов радикального самоочищения вод Прута (Табл.1). В этот же период увеличивались стационарные концентрации ОН-радикалов в среднем с 0,15 ×10-16 М до 9,1×10-16 М и уменьшались величины показателя интенсивности процессов самоочищения с участием свободных радикалов- параметра Sкi×[Si] - в среднем, с 105 с-1 до 104 с-1 (Табл.1; Рис.1в).

Полученные данные говорят о том, что в первой половине лета, когда температура воды Прута была ниже или равнялась 200С, в ней наблюдалось содержание Н2О2 в физиологически благоприятных для гид-

a)

                                   

                                            

  b)

  c)

 

 d)

  e)

Рис.1. Динамика некоторых параметров, характеризующих состояние вод реки Прут (на участке между 387 и 217 км от устья) в период май – август 2000 г.: a) – редокс состояние воды; b) – ингибиторная способность воды; c) – концентрация радикалов OH; d)- температура; e)- содержание в воде тиольных соединений

Таблица 1. Ингибиторная способность иконцентрация радикалов в водах реки Прут (åki[Si], s-1/[ ], M)

расстояние от

устья, км

Место отбора

пробы

Даты отбора проб

2.05.00

16.05.00

30.05.00

6.06.00

20.06.00

4.07.00

8.08.00

15.08.00

387

г.Унгень

7,5×105

      0,57×10-16

7,0×105

      0,81×10-16

3,2×105

          1,2×10-16

1,3×105

     3,0×10-16

0,9×105

        5,3×10-16

 1,0×105

        5,1×10-16

 2,4×105

      0,91×10-16

8×105

   0,48×10-16

369

ниже впадения

р. Варшавка

  6,4×105

      0,63×10-16

  5,8×105

      0,79×10-16

0,9×105

        4,3×10-16                    

0,4×105

     6,8×10-16

0,1×105

        9,1×10-16

   0,6×105

       5,6×10-16

   2,1×105

        1,1×10-16

 5,0×105

   0,83×10-16

364

ниже впадения канала Жижия

  5,8×105

      0,81×10-16

 5,4×105

      0,97×10-16

 3,0×105

           2,1×10-16

  2,1×105

     4,3×10-16

  0,7×105

        7,8×10-16

 0,7×105

        7,9×10-16

 2,0×105

        1,9×10-16

 4,1×105

   0,76×10-16

320

с. Збероая

3,0×105

        1,9×10-16

1,0×105

        2,7×10-16

0,5×105

             4,6×10-16

0,1×105

     7,3×10-16

0,1×105

        7,2×10-16

0,9×105

        3,0×10-16

3,2×105

        1,6×10-16

 3,0×105

   0,49×10-16

306

ниже впадения

р. Жижия

2,5×106

      0,18×10-16

1,4×106

      0,21×10-16

1,1×106

          0,23×10-16

 9,0×105

   0,53×10-16

4,8×105

      0,81×10-16

5,3×105

      0,77×10-16

7,9×105

      0,68×10-16

9,2×105

   0,49×10-16

280

с. Леушень

  4,3×105

      0,74×10-16

 2,9×105

      0,97×10-16

2,2×105

             1,0×10-16

1,0×105

     3,1×10-16

0,9×105

        3,9×10-16

1,8×105

        2,4×10-16

3,1×105

      0,89×10-16

4,0×105

   0,79×10-16

255

с. Погэнешть

 3,5×106

      0,15×10-16

3,0×106

      0,16×10-16

1,7×106

      0,20×10-16

1,4×106

   0,23×10-16

1,4×106

      0,23×10-16

1,5×106

      0,22×10-16

2,4×106

      0,20×10-16

6,0×106

   0,11×10-16

214

г. Леова

2,5×105

        1,1×10-16

 1,3×105

        3,0×10-16

0,9×105

             4,6×10-16

0,6×105

     5,3×10-16

0,1×105

        7,8×10-16

0,8×105

      4,9×10-16

1,4×105

       2,9×10-16

3,1×105

   0,86×10-16

робионтов количествах, отмечалось уменьшение ингибиторной способности водных масс в отношении ОН-радикалов и, соответсвенно, увеличение концентраций гидроксильных радикалов. Все это служит доказательством активно протекающих в водной среде процессов химической трансформации загрязняющих веществ. Такая ситуация благоприятна для водных систем.

Повышению температуры воды сопутствовало резкое снижение в ней количества перекиси водорода и постепенное увеличение концентраций веществ восстановительной природы, общее содержание которых контролировалось путем «титрования» пробы с помощью Н2О2 и определением тиольных соединений по свободной [SH-] группе (Рис.1а,е). В период наступления нестабильного редокс-состояния речных вод, который характеризовался переходом их из окислительного состояния в восстановительное, в них были зарегистрированы минимальные значения параметра Sкi·[Si] и максимальное содержание ОН-радикалов. Восстановительному состоянию реки соответствовало снижение инициирования ОН-радикалов и способности воды к радикальному самоочищению. В этот период отмечено наибольшее содержание тиольных соединений - типичных представителей субстратов пероксидазной природы (Рис.1е). По всей видимости, вода переходила в восстановительное состояние в условиях интенсивного выделения в водную среду тиольных соединений. Известно, что при этом могут возникать различные токсические эффекты в отношении гидробионтов.

Таким образом, результаты экспедиционного обследования реки Прут в 2000 году показали, что окислительно-восстановительное состояние его вод и их способность к химическому самоочищению с участием свободных радикалов зависело от температурного режима реки и содержания тиольных соединений. Оно изменялось от окислительного – в начале лета до восстановительного после первой декады июня.

В тех створах, где река несет большие антропогенные нагрузки (прием сточных вод и крупных загрязненных притоков), проявлялось снижение самоочищающей способности вод.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.