Info Rum - Информационный Экологический портал

Особенности распределения хлорированных углеводородов в СЗЧМ (часть 4)

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 19:31:09 +0000

Как видно из рисунков и табл. 5.2 спектр концентраций хлорированных углеводородов в поверхностных водах в исследуемый период достаточно широкий (от нулевых значений до 13,9 нг/л). Гистограмы повторяемости концентраций хлорированных углеводородов иллюстрируют высокий процент относительно низких концентраций всех ЗВ. Тем не менее, в отдельных случаях во времени и в пространстве наблюдались высокие значения, что свидетельствуют о достаточно высоком уровне загрязнения поверхностного слоя отдельных районов северной части Черного моря хлорированными углеводородами..
Построенные карты пространственного распределения хлорированных углеводородов (рис. 5.6 – 5.8) по многолетним наблюдениям наглядно иллюстрируют, что районами максимального загрязнения в основном являются приустьевые районы СЗЧМ, что обусловлено выносом этих ЗВ их речным стоком.

Рис. 5.6 – Пространственное распределение ДДТ в поверхностном слое СЗЧМ, нг/л

Рис. 5.7 – Пространственное распределение ДДЭ нг/л в поверхностном слое СЗЧМ, нг/л

Рис. 5.8 – Пространственное распределение ?-ГХЦГ в поверхностном слое СЗЧМ, нг/л

Для ДДТ и его производных отмечен в акватории СЗЧМ наблюдается еще один локальный очаг загрязнения – воды Каркинитского залива, куда эти вещества попадают со стоками с рисових полей. Локальное загрязнение поверхностных вод в открытой части СЗЧМ наблюдается для линдана (?-ГХЦГ). Очевидно это обусловлено большей растворимостью этого ЗВ в воде и одновременно гидродинамическими процессами, влияющими на перенос и перераспределение веществ в морской воде.

Особенности распределения хлорированных углеводородов в СЗЧМ (часть 3)

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 19:24:39 +0000

Начало в части 1…
Рис. 5.4 – Гистограма концентраций ДДД в поверхностных водах СЗЧМ (1992-2005 гг.)

Рис. 5.5 – Гистограма концентраций ДДТ в поверхностных водах СЗЧМ (1992-2005 гг.)

Особенности распределения хлорированных углеводородов в СЗЧМ (часть 2)

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 19:18:30 +0000

На рис. 5.2 – 5.5 представлены гистограммы концентраций исследуемых загрязняющих веществ в поверхностном слое вод СЗЧМ.

Рис. 5.2 – Гистограма концентраций g-ГХЦГ в поверхностных водах СЗЧМ (1992-2005 гг.)

Рис. 5.3 – Гистограма распределения концентраций ДДЭ в поверхностных водах СЗЧМ (1992-2005 гг.)

Особенности распределения хлорированных углеводородов в СЗЧМ (часть 1)

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 19:00:59 +0000

Для исследования использованы данные экспедиционных наблюдений за период 1992-2005 гг.
Первоначально была создана база данных, которая включила в себя географическую информацию (широта, долгота – координаты исследуемого участка моря), а также название, номер и дата рейса.
Привлечение гидрологических параметров обусловлено необходимостью их для анализа пространственного распределения исследуемых веществ.
Далее из всей базы данных, составленной на основании экспедиционных наблюдений, была сделана выборка. На основе систематизированного таким образом материала для каждого из рассматриваемых параметров был выполнен статистический анализ: рассчитаны среднегодовые значения, минимальные, максимальные значения и число наблюдений исследуемых параметров.
На рис. 5.1 представлена схема размещения станций отбора проб хлорированных углеводородов в СЗЧМ в экспедиционных рейсах в период 1992-2005 гг.

Рис. 5.1. – Схема размещения станций отбора проб хлорированных углеводородов в СЗЧМ в экспедиционных рейсах (1992-2005 гг.)

Массивы данных обрабатывались с помощью подпрограмм программного модуля Microsoft Excel, программы STATISTICA 6.0” и ”Surfer Version 8.02”.
По этим же данным построена таблица, в которой представлены основные статистические характеристики для исследуемых веществ (табл.5.2) и гидрологических параметров за 1992 – 2005 гг.

Таблица 5.2 – Статистические характеристики гидрофизических характеристик и хлоорганических пестицидов в поверхностном слое вод СЗЧМ (1992 – 2005 гг.)

	Число опред.	Среднее	Минимум	Максимум	Стандартное отклонение
T [°С]	189	8,17	-0,46	25,56	7,38
S [‰]	188	16,62	0,43	18,66	2,36
ГХЦГ [ng/l]	231	0,68	0,00	7,68	1,05
DDE [ng/l]	230	0,59	0,00	6,77	1,06
DDD [ng/l]	228	0,32	0,00	4,83	0,61
DDT [ng/l]	229	1,16	0,00	13,90	2,01

Экологические последствия загрязнения морской акватории токсичными веществами (часть 2)

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 18:31:13 +0000

Таким образом, влияние ядовитых веществ можно свести к следующим последствиям на организменном уровне:
1) гибель организмов, вызванная острой токсичностью;
2) смертность гидробионтов, вызванная хронически длительным воздействием;
3) негативные изменения   параметров следующих типов:
- морфологических (воспаление, дегенерация, регенерация, неоплазия, генетические перестройки);
- физиологических (изменение роста и выживаемости организмов, вследствие чего происходит снижение возможности сохранения генетического фонда популяции);
- этологических (подавление хеморецепторов, с помощью которых контролируется поисково-пищевое поведение, ухаживание, размножение, симбиотические, паразитические связи и др.);
- биохимических.
Для отдельных   веществ токсичность проявляется на всех видах морских организмов, другие же ЗВ вредно воздействуют лишь на отдельные виды или на организмы на определенной стадии их развития.
На основе анализа многочисленного экспериментального материала, установлено, что в порядке снижения токсичности органические ЗВ располагаются следующим образом: ХОП – НУ – СПАВ. Диапазоны минимально действующих этих ЗВ составляют соответственно 0.00001 – 0.01; 0.01 – 0.1 и 0.1 – 1 мг/л. А металлы в порядке снижения токсичности располагаются так: ртуть (0.0001 – 0.01 мг/л) > медь ( 0.0001 – 0.01 мг/л ) > кадмий ( 0.001 – 0.1 мг/л ) > свинец ( 0.01 – 0.1 мг/л) > цинк (0.01 – 0.1 мг/л).
Многие ЗВ действуют синергически, например, смеси меди и цинка в   8 раз токсичнее, чем такое же количество каждого из элементов в отдельности. Современные гербициды (симазин и атразин) быстро убивают рыбу при концентрациях 0.5-10 мг/л и оказывают антисептическое влияние на водные растения.
Комбинированное действие нескольких токсикантов существенно различается в зависимости от состава сочетаний. Действие ртути и нефтепродуктов, цинка и нефтепродуктов не отличается от действия одних металлов. Кадмий и нефтепродукты, кобальт и нефтепродукты в сочетании снижают токсическое влияние. Влияние тяжелых металлов проявляется (вследствие избыточного накопления в органах и тканях) прежде всего в прямом токсическом воздействии на ферментативные системы, приводящем к поражению физиологических систем организмов. Например, ртуть в зависимости от дозы и способа попадания в организм может вызвать задержку роста, уменьшение массы, нарушение подвижности и смерть.

Экологические последствия загрязнения морской акватории токсичными веществами (часть 1)

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 18:26:35 +0000

Рассмотрим, насколько большую угрозу для морских экосистем может представлять загрязнение морской среды токсичными веществами. Имеющиеся данные по негативным изменениям в различных водных экосистемах показывают, что этот вид загрязнения влияет практически на все уровни биологической организации.
Накопление ДДТ в пищевых цепях оказало отрицательное влияние на их конечные звенья. Установлено, что на каждом звене пищевой цепи происходит увеличение содержания ДДТ в 10 раз. ДДТ токсичный практически для всех живых организмов, владеет способностью к накоплению в организме млекопитающих, владеет мутагенным, канцерогенным, иммуно-, эмбрио- и нейротоксическким действием, способен изменять гормональную систему, вызывает болезни печени, анемию.
Период времени, по истечению которого могут обнаружиться негативные последствия, оказывается разным для каждого уровня биологической организации. Время, требуемое для проявления биологических реакций на изменение окружающей среды, обычно удлиняется с каждым уровнем увеличения сложности, что отражено в табл. 4.1. В основе этого явления лежит биоаккумуляция. Опасность каждого отдельно взятого ЗВ определяется его устойчивостью в среде, способностью к биоаккумуляции и возможностью вызывать негативные эффекты. Степень воздействия ЗВ зависит также от условий среды: температуры, солености, присутствия других загрязняющих веществ. Опасный характер загрязняющих веществ проявляется в их токсическом, мутагенном либо канцерогенном эффектах. Потенциальными канцерогенами могут быть те химические соединения, которые вызывают разрыв хромосом, в частности, тяжелые металлы (свинец, мышьяк), пестициды, полициклические и полиароматические углеводороды (ПАУ), радиоактивные вещества.
Исходя из теоретических представлений о механизмах интоксикации гидробионтов, ответная реакция организма на интоксикацию проявляется в виде изменения соотношения пластического и энергетического обмена. В основе этого явления лежит нарушение регуляторных механизмов метаболизма. Интоксикация развивается фазово: в начальный период отравление обратимо и характеризуется наряду с угнетающим воздействием стимуляцией некоторых функций , позже фаза возбуждения сменяется фазой глубокого угнетения, и если продолжается токсическое воздействие, организм погибает.

Таблица 1.2 – Уровни организации и время необходимое на их изучение

Уровень

Биологическая организация

Время, необходимое для изучения эффекта

III

клеточно-биохимический

организменный

модельные сообщества (макрокосм)

популяционная динамика

динамика и структура сообществ

минуты-часы

часы-месяцы

дни-годы

месяцы-декады

годы-десятилетия

Хлорированные углеводороды в прибрежных водах (часть 2)

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 18:17:48 +0000

Таким образом, результаты исследований позволяют констатировать высокий уровень загрязнения прибрежных зон СЗЧМ хлорированными углеводородами, особенно района Одесского залива и приустьевых зон Днестра и Дуная. В среднем уровень загрязнения прибрежных зон в 3-4 и более (для ПХБ) превышает фоновый уровень для Черного моря в целом.
Для количественной оценки скорости и направленности биогеохимических процессов веществ могут быть использованы коэффициенты накопления (распределения), представляющие собой отношение концентраций в изучаемом объекте и в среде.
Для хлорированных углеводородов Кн, рассчитанные для основных рассмотренных ранее элементов экосистемы Черного моря, составляют довольно широкий интервал значений (табл. 3.18).
Коэффициенты накопления хлорированных углеводородов (ПХБ и ?ДДТ) в рассматриваемых основных элементах экосистемы увеличиваются в ряду: донные осадки – зообентос – зоопланктон -взвесь. В максимальной степени накопление хлорированных углеводородов происходит во взвеси, обладающей высокой сорбционной способностью, и в биоматериале, что обусловлено, главным образом, высоким сходством исследуемых веществ к биосубстратам и низкими скоростями их биотрансформации и выведения.
В целом рассчитанные коэффициенты накопления велики, что свидетельствует о значительной скорости процессов миграции хлорированных углеводородов в исследуемой экосистеме и является причиной их накопления в биообъектах.
Таким образом, в результате исследований состояния загрязнения Черного моря хлорированными углеводородами (ПХБ, ДДТ, ГХЦГ), можно констатировать достаточно высокий уровень загрязнения, прежде всего его северо-западной части. В среднем загрязнение черноморских вод в несколько раз превышает уровень вод Балтийского моря и примерно на порядок – фоновый уровень североатлантических вод. Загрязнение экосистемы Черного моря последовательно увеличивается в ряду: ГХЦГ -ДДД – ДДЭ – ПХБ. Уровень содержания последнего почти на порядок превышает уровень загрязнения экосистемы ДДТ. При этом сохраняются основные закономерности распределения этих веществ в воде (неравномерность, проникновение в нижележащие слои вплоть до придонного) и в экосистеме в целом.
Основная часть хлорированных углеводородов в экосистеме Черного моря прочно включена в биогеохимические циклы и сосредоточена преимущественно в составе взвеси и биологической ее составляющей. Значительная доля э веществ включена также в донные осадки, коэффициенты накопления ДДТ и ПХБ в исследуемых элементах экосистемы увеличиваются в донных осадках – зообентос – зоопланктон – взвесь, составляя интервал величин от 10 до 1015 (табл . 3.8)

Таблица 3.8 – Коэффициенты накопления хлорированных углеводородов в основных элементах экосистемы Черного моря

Элемент экосистемы

Коэффициент накопления (диапазон изменения)

ПХБ

ДДТ

а, у – ГХЦГ

Зоопланктон

Зообентос

Взвесь

Донные осадки

3.9Х1О⁴ – 3.1*10⁵1.2×10⁴ – 6.6×10⁴

3.9хЮ⁵ – 7.9х10⁶

5.0*10² – 18×10⁴

3.5х10⁴ – 3.5х10⁵

1.5*10⁴ – 8.0×10⁴

6.7хЮ⁴ – 8-8*Ю⁵

О.7х1О² – 4.7Х10⁴

2.3xi0³-5.8xl0⁵

0.0 – 1.7×10⁴

0.0 – 6.0х10^й

0.0 – 2.0*10²

Столь высокие величины позволяют судить значительной роли процессов сорбции, биоаккумуляции, биоседиментации этих веществ в морской среде и обуславливают необходимость деталью изучения этих процессов, особенно в части концентрирования ЗВ в гидробионтах, большая час которых является «морскими» продуктами человека. Эти исследования, в связи с особой значимости море-хозяйственной деятельности, особенно прибрежных и шельфовых зонах для рекреации здоровья населения требуют дальнейшего изучения.

Хлорированные углеводороды в прибрежных водах (часть 1)

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 18:14:37 +0000

Результаты анализа состояния химического загрязнения прибрежной зоны СЗЧМ хлорированными углеводородами представлен. Наблюдения проводились в районах максимального антропогенного воздействия. При этом как в воде, так и в донных осадках, обнаружены ДДТ, его основные метаболиты, а, у – ГХЦГ и ПХБ. Средние уровни концентрации этих веществ повсеместно превышают средний уровень содержания в водах Черного моря.
Определяющая роль речного стока на формирование гидрохимического режима в прибрежных водах обуславливает и состояние химического загрязнения этой зоны. Так, содержание ДДТ и ПХБ в поверхностном слое воды резко возрастало в весенний период. Очевидно, повышение уровня содержания исследуемых веществ соответствует многоводному периоду. Это особенно четко выражено для приустьевых зон Днестра и Дуная.
В районе влияния Днепро-Бугского лимана весной содержание ? ДДТ и ПХБ в поверхностном слое воды по сравнению с зимой возросло в 1.5 раза и составило в среднем 1.58 и 5.52 нг/л.
В придонном слое также отмечен высокий уровень содержания хлорированных углеводородов. Концентрации ДДТ в отдельных случаях достигали 50 нг/л. Уровень содержания ПХБ весной увеличился, по сравнению с зимой, в 10 и более раз и достиг 60-70 нг/л, а для а, у – ГХЦГ – 10-12 нг/л.
В весенний период в приустьевых районах отмечено значительное загрязнение также донных осадков ДДТ и ПХБ. Столь значительная степень загрязнения позволяет назвать их наиболее неблагополучными районами.
В районе п. Южный не отмечено резких сезонных колебаний концентраций исследуемых веществ. За весь период с марта по июнь не было отмечено аномально высоких концентраций хлорированных углеводородов ни в одном из эле¬ментов экосистемы этого района. При сравнительно низком уровне загрязнения этого района хлорорганическими пестицидами следует отметить относительно высокий средний уровень содержания ПХБ в донных осадках (15.6 нг/г сух.в.).

Хлорированные углеводороды в донных осадках

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 18:05:12 +0000

Конечным этапом цикла хлорированных углеводородов в морской среде, является седиментация, в результате которой эти высокотоксичные вещества выводятся из морской среды и депонируються в донных осадках. Поэтому содержание загрязняющих веществ в донных осадках можно рассматривать как интегральную характеристику, наиболее достоверно отражающую состояние загрязнения экосистемы в целом.
Во всех пробах черноморских донных осадков, независимо от их минералогического состава (пески, различного типа илы, ракуша), обнаружены ДДТ и его метаболиты, ПХБ, в отдельных пробах – ГХЦГ (табл. 3.7).
Степень загрязнения донных осадков возрастает в ряду: ГХЦГ – ДДД – ДДТ – ДДЭ – ПХБ. При этом загрязнение донных осадков, за исключением ПХБ, не отличается значительными флуктуациями.
Таблица 3.7 – Отдельные статистические характеристики загрязнения донных осадков Черного моря (нг/г сух. веса)

Ингредиент

Число определений

Процент случаев обнаружения

Диапазон изменения концентраций, нг/г

Среднеарифметическое, нг/г

Доверительный интервал, нг/г

ДДТ

ДДЕ

ДДД

?- ГХЦГ ПХБ

? ДДТ

81 81 81 81 81 81

100.0 100.0 86.4 26.6 100.0 100.0

0.04 – 6.68 0.05 – 4.02 0.00 – 3.98 0.00 – 1.50 0.99 – 40.10 0.15 – 12.25

0.81 0.84

0.49 0.16 .7.95 2.14

1.04 – 0.58 1.03 – 0.65 0.65 – 0.34 0.24 – 0.08 9.82 – 6.08 2.64 – 1.65

Отсутствуют резкие отличия относительно мо¬ря в целом и СЗЧМ.
Характерными в этом случае является значительное преобладание ПХБ над ДДТ. Из ме¬таболитов ДДТ доминировал ДДЭ, вместе с тем уровень содержания другого метаболита ДДД доста¬точно высок. Уровень загрязнения донных осадков СЗЧМ ДДТ в период наблюдений практически не отличается от восточной части моря.
Пространственное распределение хлорированных углеводородов в донных осадках характеризуется неоднородностью (рис. 3.2). На картах пространственного распределения среднегодовых концентраций это свойство наглядно иллюстрируется, особенно для ПХБ. Максимальное загрязнение донных осадков ПХБ прослеживается вблизи побережья Крыма и Керченского пролива. Относительно высокие концентрации (около 10 нг/г) отмечены не только в районах портов, но и в отдельных районах открытой части моря.

Рис 3.2 – Пространственное распределение хлорированных углеводородов (нг/г сух.веса) в донных осадках Черного моря

Максимальное загрязнение донных осадков ДДТ, также как и в случае с ПХБ, отмечено у Крымского полуострова. Совпадают также участки относительно высокого загрязнения донных осадков 2 ДДТ и ПХБ в открытой зоне моря, приуроченные к периферийным зонам восточной и западной дивергенций.

Хлорированные углеводороды в гидробионтах

BMax86 — Sat, 22 Jan 2011 17:59:25 +0000

Роль гидробионтов в миграции загрязняющих веществ весьма значительна. Они не только аккумулируют, трансформируют и разрушают а процессе своей жизнедеятельности загрязняющие вещества, но и переносят их в различные биотопы, определяя тем самым перераспределение их в морской среде. Процесс биоаккумуляции, в отличии от процессов биоседиментации и сорбции на взвеси является более изученным. Одним из первых в этой области были исследования Харвея, показавшие высокий уровень биоаккумуляции ПХБ и ДДТ различными гидробиотами в Северной Атлантике. В Черном море эти исследования нашли отражение в работах, основное внимание в которых уделено исследованию процессов биоаккумуляции гидробиотами, в то время как зоопланктон сэтой точки зрения практически не изучен.
В период исследований в отдельных районах Черного моря в различные периоды отобрано 28 проб зоопланктона, результаты анализа которых представлены в табл. 3.5.

Таблица 3.5 – Статистические характеристики распределения хлорированных углеводородов в пробах черноморского зоопланктона (нг/г сух.в.)

Ингредиент

% случаев обнаружения

Диапазон изменения концентраций, нг/г

Среднее арифметическое, нг/г

ДДТ

ДДЕ

ДДД

а, у – ГХЦГ

ПХБ

S ДДТ

100

1.18-88.90

1.18-53.83

0.70-51.37

0.00-78.92

18.33-918.00

4.37-18140

17.11

19.10

15.08

12.74

140.49

51.32

Как следует из табличных данных, практических во всех пробах обнаружены ДДТ, его метаболиты, ПХБ; в большинстве проб – ?, ? – ГХЦГ. Уровни концентрации в черноморских пробах, примерно, в 2-3 раза превышают уровни концентраций хлорированных углеводородов в северо-атлантических пробах. Из метаболитов ДДТ в пробах преобладает наиболее токсичный и стабильный ДДЭ, причем, уровень его содержания, как правило, превышает уровень ДДТ. Последнее свидетельствует о том, что процесс метаболизма ДДТ в черноморском зоопланктоне протекает интенсивно и направлен, как и в случае с северо-атлантичеким зоопланктоном, по механизму трансформации ДДТ и ДДЭ.
В максимальной степени процесс биоаккумулдяции протекает для ПХБ, концентрации которых в несколько раз выше, чем ДДТ.
Относительно широкий диапазон изменчивости концентраций хлорированных углеводородов свидетельствует о значительной пространственной неоднородности распределений этих веществ.
Степень накопления загрязняющих веществ гидробионтами, как известно, зависит от целого ряда факторов: физико-химических свойств веществ, содержания липидов в гидробионтах и концентрации веществ в среде обитания, видового состава, возраста, физического состояния др. В анализируемых пробах во все наблюдаемые периоды преобладал Calanus gelgolandicus, поэтому видовой состав зоопланктона, очевидно, не определял степень концентрирования исследуемых веществ в зоопланктоне.
Состояние загрязнения зообентоса хлорированными углеводородами в исследуемый период представлено в табл. 3.6.
Уровень содержания хлорированных углеводородов в зообентосе Черного моря достаточно широко варьирует в зависимости, по-видимому, от видового состава, состояния загрязненности среды обитания (донных осадков), возраста.

Таблица 3.6 – Уровни содержания хлорированных углеводородов в зообентосе Черного моря

Исследуемый компонент

Число наблюдений

Процент обнаружения

Среднее содержание, нг/r сыр. в.

Диапазон изменения концентраций, нг/г сыр. в.

а, у – ГХЦГ

2 ДДТ

ПХБ

40 40 40

57.5 100

100

1.54 7.01 18.6

0 – 16.2 0.85 – 26.25 2.29 – 64.64