Все научные статьи

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

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 РОССИИа 1438аа 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

Исследовалиаа донныеаа отложения,аа промысловыеаа беспозвоночные:аа мидиюаа Грея Crenomytilus grayanus, приморский гребешок Mizuhopecten yessoensis, тихоокеанскую

Электронный журнал ИССЛЕДОВАНО В РОССИИа 1439аа 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 РОССИИа 1440аа 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 РОССИИа 1441 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 РОССИИа 1442аа

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
1	Тихоокеанская мидия	Мягкие ткани	Славянский залив	Май, сентябрь 2000; май 2001	0,22 - 2,90
2	Мидия Грея	Мягкие ткани	О-в Рейнеке	-//-	0,14- 0,57
2	Мидия Грея	Мягкие ткани	Славянский залив	-п-	0,05 - 0,64
3	Мидия Грея	Мускул	Славянский залив, бухта Круглая	-п-	0,15-0,22
		Гонады			Ч
		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	аминария японская	истовая 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 РОССИИа 1444аа

Конц.,

мкг/г сух.

массы

140

120

100

ffc

ГТЛ

з Район

ист. пл.
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

итература

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.
учшева 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.

Все научные статьи

Blog

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