Состояние поверхностных вод и донных отложений на участке реки горный Палуй на территории Приуральского района ЯНАО

 

Тяжёлые металлы — это элементы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с молекулярной массой свыше 50 атомных единиц. Эта группа элементов активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Группа «тяжелых металлов» во многом совпадает с группой микроэлементов. С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения оказывают вредное воздействие на организм. К ним относятся свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий [1].

Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами [4]. Тяжелые металлы, попадая в организм, остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие — вызывают отравления и мутации.

Тяжелые металлы отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его — ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом, снижая фильтрационную способность этих органов [2]. Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т. е. самоотравление организма, т. к. именно печень отвечает за переработку ядовитых веществ, попадающих в наш организм, и продуктов жизнедеятельности организма, а почки — за их выведение из организма.

Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства) [3].

Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение [3].

Другая часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т. е. образования опасных загрязнений в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в среде (например, образование из нетоксичных веществ ядовитого газа фосгена) [3].

Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды, согласованный странами, входящими в ООН.

В качестве токсикантов в водоемах обычно встречаются: ртуть, свинец, кадмий, олово, цинк, марганец, никель, хотя известна высокая токсичность других тяжелых металлов — кобальта, серебра, золота, урана и других. Вообще, высокая токсичность для живых существ — это характерное свойство соединений и ионов тяжелых металлов.

В ряду тяжелых металлов одни крайне необходимы для жизнеобеспечения человека и других живых организмов и относятся к так называемым биогенным элементам [5]. Другие вызывают противоположный эффект и, попадая в живой организм, приводят к его отравлению или гибели. Эти металлы относят к классу ксенобиотиков, то есть чуждых живому. Специалистами по охране окружающей среды, среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичны.

В водоёмы тяжелые металлы поступают обычно со стоками горнодобывающих и металлургических предприятий, а также предприятий химической и легкой промышленности, где их соединения используют в различных технологических процессах. Например, много солей хрома сбрасывают предприятия по дублению кожи, хром и никель используются для гальванического покрытия поверхностей металлических изделий. Соединения меди, цинка, кобальта, титана используются в качестве красителей и т. д.

Тяжелые металлы имеют много общего в биологическом действии и в загрязнении водоемов. Все они очень токсичны, хотя многие из них необходимы в микроколичествах различным организмам медь, марганец, хром, молибден, ванадий [6].

Тяжёлые металлы, к примеру ртуть легко образуют соединения и комплексы с органическими веществами в растворах и в организме, хорошо усваиваются организмами из воды и передаются по пищевой цепи. По классу опасности ртуть относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество). Ртуть реагирует с SH-группами белковых молекул, среди которых — важнейшие для организма ферменты. Ртуть также реагирует с белковыми группами –СООН и NH₂ с образованием прочных комплексов — металлопротеидов. А циркулирующие в крови ионы ртути, попавшие туда из легких, также образуют соединения с белковыми молекулами. Нарушение нормальной работы белков-ферментов приводит к глубоким нарушениям в организме, и прежде всего — в центральной нервной системе, а также в почках [7].

Тяжёлые металлы проникают в живой организм, в основном, через воду (исключением является ртуть, пары которой очень опасны). Попав в организм, тяжёлые металлы чаще всего не подвергаются каким-либо существенным превращениям, как это происходит с органическими токсикантами, и включившись в биохимический цикл, они крайне медленно покидают его [6].

Цель работы — провести инженерно-экологические исследования на участке реки горный Палуй, и установить степень антропогенной нагрузки на природные объекты.

Инженерно-экологическими исследованиями следует считать:

–                    получение необходимых и достаточных материалов для оценки современного состояния окружающей природной среды на исследуемой территории;

–                    уточнение материалов и данных по состоянию окружающей среды, уточнение границ зоны влияния.

Инженерно–экологические исследования являются информационной основой и обеспечивают:

–                    комплексное изучение природных и техногенных условий территории, её хозяйственного использования;

–                    оценку современного экологического состояния отдельных компонентов природной среды и экосистем в целом, их устойчивости к техногенным воздействиям и способности к восстановлению.

Кроме получения исходных материалов для оценки современного состояния окружающей среды на исследуемой территории, Инженерно–экологические исследования позволяют устанавливать участки и территории с нарушенными, загрязненными землями и несанкционированными местами хранения отходов, что особенно важно при установлении отношений природопользователя (недропользователя) с согласовывающими и административными органами при получении актов выбора и отвода земель. Все материалы, полученные в результате проведения полевых инженерно-экологических исследований, используются для разработки и ведения экологического мониторинга, прогноза изменений различных элементов окружающей среды и выбору более оправданного и экологически предпочтительного варианта.

Результаты химического анализа

 

Таблица 1

Содержание химических веществ в воде (мг/дм(мг/л))

№ п/п	Наименование показателя	ПДК	№ пробы
			1	2	3	4	5	6	7	8
1	Железо	0,1	0,39	0,39	0,390	0,415	0,81	0,412	0,348	0,305
2	Свинец	0,006	0,0039	0,0029	0,025	0,0043	0,0046	0,0033	0,0030	0,0037
3	Хром	0,002	0,0026	0,0024	0,0024	0,0025	0,0031	0,0025	0,0025	0,0029
4	Медь	0,001	0,0041	0,0021	0,0020	0,0046	0,013	0,0023	0,0022	0,0035
6	Цинк	0,01	0,035	0,044	0,025	0,040	0,067	0,026	0,029	0,046
7	Никель	0,01	0,0014	0,0014	0,0016	0,0022	0,0051	0,0016	0,0016	0,0024
8	Кадмий	0,005	0,00060	0,0010	0,00030	0,0010	0,0009	0,00010	<0,0001	0,00010
9	Марганец	0,01	0,310	0,104	0,109	0,148	0,425	0,158	0,240	0,402
10	Ртуть	0,00001	<0,000010	0,000016	<0,000010	0,000019	0,000022	0,000014	0,000022	0,000026
11	Нефтепродукты	0,05	0.48	0.22	0.20	0.17	0.16	0.14	0.10	0.16

 

Таблица 2

Содержание химических веществ в донных отложениях (мг/кг)

№ п/п	Наименование показателя	ПДК	№ пробы
			1	2	3	4	5	6	7	8
1	Железо	-	864,4	1279	6556	10485	5982	7607	3506	2440
2	Свинец	218	0,9	7,6	4,6	5,1	3,7	7,0	4,8	3,2
3	Хром	25	2,0	2,8	12,7	17,0	11,3	18,9	6,6	5,1
4	Медь	110	0,10	2,2	7,0	3,8	2,5	6,0	2,0	1,9
6	Цинк	120	2,6	4,4	14,2	20,0	12,9	11,5	14,5	5,5
7	Никель	20,9	1,4	1,4	10,0	9,4	6,6	7,0	4,6	6,2
8	Кадмий	10	<0,05	0,08	0,36	0,65	0,31	0,31	0,20	0,20
9	Марганец	423	9,8	20,9	197,1	279,7	162,6	39,5	119,9	153,4
10	Ртуть	2	0.009	0.007	0.252	0.064	0.023	0.027	0.033	0.126
11	Нефтепродукты	9600	33	20	99	155	109	320	153	58

Инженерно-экологические исследования проводились на участке реки горный Палуй на территории Приуральского района ЯНАО в близи населенных пунктов г. Салехард — Зеленый Яр — бараки Поречье. Инженерно-экологические исследования включали в себя отбор проб поверхностных вод и донных отложений. Было отобрано 8 проб поверхностных вод и донных отложений, после чего был проведен химический анализ образцов. Химический анализ поверхностных вод и донных отложений проводился в специализированной химико-аналитической лаборатории с помощью методов: атомно-эмиссионной спектрометрии, атомно-абсорбционной спектрометрии и ИК-спектрометрии.

После проведение анализа были получены результаты содержание химических элементов в поверхностных водах (таблица 1 и 2).

Во всех рассматриваемых образцах поверхностных вод наблюдаться превышение ПДК по содержанию тяжелых металлов за исключением никеля и кадмия:

–                    превышение в поверхностных водах железа отмечается во всех пробах, в семи пробах среднее содержание этого элемента составляет 0,38 в границах от 0,31 до 0,42 мг/дм³. В пятой пробе концентрация Fe составила 0,81 мг/дм³, что соответствует кратному превышению ПДК в 8,1 раза. Данный факт напрямую зависит от природных особенностей самой реки, т. е. река Горный Палуй протекает через заболоченную местность, где происходят процессы оглеения и как следствие накопления железа;

–                    ПДК_в свинца составляет 0,006 мг/дм³, превышение по данному показателю в 4,1 раз наблюдалась только в точке № 3 (таблица 1). Источник антропогенного поступления свинца в поверхностную воду не выявлен. В остальных пробах концентрация этого элемента находится в пределах нормы;

–                    превышения ПДК по хрому зафиксированы во всех пробах, концентрация этого элемента варьируется незначительно, в пределах от 0,0024 до 0,0031 мг/дм³. Среднее содержание в исследуемых водоёмах составило

0,0026 мг/дм³, что соответствует кратности превышения ПДК в 1,3 раза. Данный факт можно объяснить естественным фоном для данной территории;

–                    во всех исследованных пробах содержание меди было выше значения ПДК, в семи точках концентрация составляла от 0,002 до 0,0046 мг/дм³, а в точке № 5 зарегистрировано 13-кратное превышение ПДК.

–                    по количественному содержанию цинк во всех исследованных пробах превысил ПДК по рыбохозяйственным нормативам. Варьирование по этому элементу было от 0,025 до 0,067 мг/дм³. Кратность превышения ПДК составила от 2,5 до 6,7 раз.

–                    превышение ПДК по рыбохозяйственным нормативам по марганцу наблюдается во всех пробах и колеблется от 0,104 до 0,425 мг/дм³, что составляет по кратности ПДК от 10,4 до 42,5 раз. Наибольшие значения по содержанию данного элемента были отмечены в точках № 1, 5 и 8, со следующими значениями 0,310, 0,402 и 0,425 мг/дм³ соответственно;

–                    превышение по содержанию ртути не наблюдалось только в точке № 1 и 3, в остальных превышение колебалось в следующих пределах — от 0,000014 до 0,000026 мг/дм³, т. е. кратность ПДК составило соответственно от 1,4 до 2,6. Однако если рассматривать «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно–бытового водопользования», то данное содержание ртути в проанализированных образцах, не представляет опасности для человека;

–                    в остальных отобранных образцах поверхностных вод содержание нефтепродуктов колебалось в пределах от 0,10 до 0,22 мг/дм³, хотя данная концетрация и превышает в своём максимуме (0,22 мг/дм³) ПДК в 4,4 раза, эти значения следует считать естественным фоновым содержанием.

Исследование донных отложений и проведение химического анализа показало, что превышение ПДК по химическим элементам не наблюдается.

Таким образом, исследуемый участок водной среды на территории ЯНАО характеризуется повышенным содержанием тяжелых металлов, что является аномальным геохимическим загрязнением поверхностных вод.

 

Литература:

 

1.               Хомченко Г. П. Химия для поступающих в вузы: Учеб. пособие. — М.: высш. шк., 1985–367с.
2.               Анализ объектов окружающей среды: инструментальные методы: Пер. с англ./Под ред. Р. Саннаси. — М.: Мир. 1993. — 80с., ил.
3.               Экологические основы природопользования: Учеб. пособие для студ. учреждений сред сред. Проф. Образования. — М.: издательский центр «Академия» НМЦ СПО, 2001. — 208 с.
4.               Экология. Человек — Экономика — Биота — Среда: учебник для студентов вузов / Т. А. Акимов, В. В. Хаскин. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. — 495 с. — (серия «Золотой фонд российский учебников»).
5.               Общая биология: учеб. для студентов средних проф. учеб. заведений/ С. Г. Мамонтов, В. Б. Захаров. — 8-е изд., стер. — М.: Высш. шк.; 2007. — 317 с.: ил.
6.               Майстренко В. Н., Хамитов Р. З., Будников Г. К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. — М.: Химия, 1996. 319 с.: ил.
7.               Техногенное загрязнение речных экосистем / В. Н. Новосельцев и др. — М.: Научный мир, 2002. — 140 с.