Оценка содержания тяжелых металлов в реке Кальмиус

Термин "тяжелые металлы" связан с высокой атомной массой. Эта характеристика обычно отождествляется с представлением о высокой токсичности. Одним из признаков, позволяющим относить металлы к тяжелым, является их плотность (больше пяти). По биологической роли в живых организмах тяжелые металлы включают в себя как типичные микроэлементы (кобальт, медь, цинк, молибден, хром, марганец, никель), биохимические функции которых подробно изучены, так и металлы (металлоиды), чья биологическая роль в живых организмах не столь многогранна и важна или вообще сомнительна (скандий, титан, кадмий, родий, сурьма, таллий). Вместе с тем все тяжелые металлы обладают одним общим свойством: они могут быть биологически активными. Вследствие этого, попадая в результате антропогенной деятельности в природные среды в миграционно-активном состоянии, они начинают мигрировать, включаясь в той или иной степени в биологический круговорот, и при определенных биогеохимических условиях и концентрациях начинают оказывать токсическое воздействие на живые организмы.[3, c.33]

 

 

Таблиц 1. Динамика изменения ТМ в сточных водах.

Год	Gr_3	Fe	Mn	Pb	Al	Cu	Zn	Ni	Gr_6
1996	0,098	154,90	1,894	0,058	2,82	0,984	3,204	1,312	0,698
1997	0,098	124,80	4,321	0,984	2,91	1,41	4,84	1,284	1,841
1998	0,150	103,20	5,938	1,073	2,147	4,161	5,652	1,050	2,075
1999	0,22	98,22	11,22	0,953	1,572	2,171	3,086	1,120	0,247
2000	0,672	93,44	10,50	0,90	2,788	1,861	7,438	1,384	1,723
2001	1,677	87,11	9,86	0,194	2,147	3,346	5,180	1,384	1,723
2002	1,885	129,0	20,05	0,0	2,257	4,779	10,09	1,132	0,188

 

Рис.2. Динамика изменения тяжелых металлов в сточных водах.

Содержание тяжелых металлов в сточных водах с каждым годом увеличивается, это связано прежде всего, возможно, не только с расширение производства, но и с недостаточной при этом степенью очистки.

Оценка уровня загрязнения реки ТМ является актуальной проблемой. Это связано с тем, что ТМ обладают куммулятивностью и токсичностью для всех живых организмов и гидробионтов в частности. Токсичность ТМ в значительной степени зависит от физико-химических факторов, таких как температура, pH, жесткость воды, содержание органических веществ, а гидробионты в свою очередь проявляют чувствительность к накоплению ТМ в реке. Данное состояние гидробионтов зависит от их способности синтезировать в клетках металлотеионины – белки, содержащие много сульфгидрильных групп, что обуславливает их активность в увязании ионов металлов. Обзор литературы по данному вопросу показал, что наиболее важный механизм токсического действия ТМ на живые организмы заключается в подавлении активности многих ферментных систем. Это обусловлено, способностью ТМ вступать в химическое взаимодействие с сульфгидрильными (-SH) группами протеинов живых организмов, в первую очередь ферментных, а также других белковых структур. Изменение их конформационного состояния приводит к блокированию течения ряда биохимических процессов.

Особое значение имеет влияние ТМ на различные сообщества фитопланктона, представляющие собой начальное звено пищевых цепей, так как они являются первичными продуцентами органического вещества в водной экосистеме. Согласно литературным данным ТМ оказывают существенное влияние на процесс фотосинтеза у водорослей, а также соответственно на количество выделенного ими кислорода. Количество растворенного кислорода в воде является жизненно важным параметром водных экосистем, влияющих на процессы самоочищения. В качестве тест реакции на воздействие ТМ служила фотосинтетическая активность водорослей, о которой судили по количеству растворенного кислорода в среде, определяемого с помощью портативного термооксиметра. В качестве комплексообразующих веществ были испытаны следующие соединения: ЭДТА, тиосульфат натрия. Время экспозиции водорослей в растворах составило 24 часа, а время контакта комплексонов с растворами ТМ – 30 минут. Известно, что токсичность ТМ уменьшается в присутствии хелатообразователей – веществ, образующих с ними прочные неионизирующие растворимые в воде комплексы. В результате исследований было установлено, что эффективность защитного действия комплексонов значительно варьируется в зависимости от вида металла. Сравнение результатов, полученных на зеленых и сине-зеленых водорослей, показало, что чувствительность последних для наиболее токсичных металлов значительно превосходит таковую у зеленых водорослей.

Таким образом, поступление ТМ в р. Кальмиус оказывает негативное воздействие на водные экосистемы. Следовательно, необходимо тщательно контролировать их поступление в реку с ливнестоком и со сточными водами от промышленных предприятий.

Анализируя изученную по данной проблеме литературу, также следует отметить, что уже имеется довольно много методов по обнаружению активности и содержания ТМ в реке. Среди них стоит выделить наиболее эффективные - эколого-геохимических методы и разработки экологических критериев (изменение биопродуктивности, фотосинтеза, активности каталазы), предназначенные для оценки установления воздействия тяжелых металлов на водную растительность [1,с.44].

Также стоит отметить, что эти методы исследования (изменение биопродуктивности, фотосинтеза, ферментативной активности) имеют важное значение, так как именно они отражают изменение состояния живых организмов в результате воздействия ТМ. В частности, такой метод как изменение активности каталазы помог обоснованно оценить состояние водной растительности реки Кальмиус и предположить, что дальнейшее поступление и накопление ТМ вызовет серьезные изменения водной экосистемы реки. Чтобы это исключить, необходимо, прежде всего, вести первичный учет содержания ТМ в сточных водах перед сбросом в реку и предпринимать дополнительные меры (способы очистки) по уменьшению содержания ТМ в сточных водах.

Основными принципами охраны бассейна р. Кальмиус являются: создание определенных условий, которые сохраняют природное или приближенное к природному функционирование сбалансированной экологической системы конкретного водотока. Река существует не сама по себе, а потому качество ее воды и экологическое состояние в целом зависят от состояния всего водозабора. Поэтому природоохранные мероприятия по отношению к р. Кальмиус обязательно должны учитывать вышеуказанные моменты.

Экологическое состояние бассейна реки Кальмиус требует усиления действий на государственном, региональном и местном уровнях в сферах законодательства, определения приоритетов экологической политики, природоохранных действий в производственной и коммунальной сферах, экологического мониторинга и контроля источников загрязнения, экологического информирования и привлечения к охране бассейна реки Кальмиус населения области. Только такой комплексный подход может оказать действительно эффективное действие не только на не ухудшение, но и на постепенную оптимизацию состояния р. Кальмиус и ее бассейна.

Выводы

На основе данных, приведенных в работе можно сделать следующие выводы.

Река Кальмиус по своей протяженности относится к категории малых рек, что в совокупности с небольшим количеством основных ее притоков делает ее довольно маловодной и, следовательно, очень подверженной действию загрязнителей в виду небольшого потенциала к самоочищению.

В геологическом отношении бассейн реки является очень разнообразным, что существенно отражается на химическом составе воды.

Воды реки Кальмиус и ее притоков интенсивно используются в хозяйственных нуждах, в т.ч. для орошения.

В реки бассейна Кальмиуса производится интенсивный сброс разнообразных промышленных вод из прудов-отстойников, с которыми в реки попадают большие количества нефтепродуктов, взвешенных и биогенных веществ, а особое значение в ухудшении экологического состояния реки имеет загрязнение реки тяжелыми металлами.

Практически все применяемые меры по очистке сточных вод промышленных предприятий и недопущению дальнейшего чрезмерного загрязнения воды являются малоэффективными, и требуют не только модернизации, но и, возможно, полной замены на более современные и эффективные.

 

Список литературы

1. Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів. / Збірка доповідей І Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів. Т.1-Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2002.-307с.

2. Вісник Харьковського інституту соціального прогресу. Сер: Екологія, техногенна безпека і соціальний прогрес. Х, 2003. – Випуск 1.-144с.

3. Зайцева И.И. Экспериментальное изучение влияния тяжелых металлов на планктонные водоросли // Ботанический журнал. -1999, №8 (с.33-39).

4. Рекреационные зоны и туристско-экскурсионные маршруты Донецкой области "Мой Донбасс". Под ред. С.С. Куруленко. – Донецк: ДИТБ, 2001.-239с.

5. Яцык А.В. Экологические основы рационального водопользования. – К., 1997.-345с.

6. Пельтихин А.С. Особенности рек Донбасса и рекреация. Сб. материалов научно-практической конференции "Туризм – перспективная отрасль экономики Украины". Донецк, 1995.-267с.

7. Паладий И.П., Молодан Г.Н. Социально-экономические аспекты сохранения аборигенной биоты реки Кальмиус. Конференция ДонНТУ, 2004.-244с.

9. Поліщук В.В. Малі річки України та їх охорона. – Т-во Знання, 1988.-256с.

10. Физико-географические условия формирования стока реки Кальмиус Донецкой области. Данные Донецкого областного управления водных ресурсов, 2004.-204с.