Аккумуляция полихлорированных бифенилов в дельте реки селенги

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) относятся к стойким органическим загрязнителям (СОЗ) и являются веществами антропогенного происхождения, т.е. веществами, которые не образуются в природе и попадают в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. Озеро Байкал находится в южной части Восточной Сибири и является крупнейшим природным резервуаром пресной воды. Дельта р. Селенга является естественным биофильтром и индикатором состояния оз. Байкал [1].

Как известно, поверхностные воды отражают текущее загрязнение водных экосистем. Донные отложения являются депонирующими средами, отражающими, в отличие от воды, не текущее, а накопленное за длительный период загрязнение водного объекта. Наличие зависимостей между содержанием ПХБ в поверхностной воде, донных отложениях и биоте с абсолютно различными видами метаболизма (двустворчатый моллюск, плотва, щука) позволяет использовать эти объекты окружающей среды для оценки загрязнения ПХБ дельты р. Селенга на примере залива Сор Черкалов. Для анализа содержания ПХБ в биоте использованы мягкие ткани моллюска и печень рыбы, которая наиболее четко отражает степень биоаккумуляции органических загрязнителей.

Достоверная информация об уровне загрязнения уникальной экосистемы озера Байкал, а также анализ путей поступления загрязнителей в озеро, степени биоаккумуляции данных экотоксикантов в водных организмах необходимы для принятия эффективных мер по сохранению экосистемы озера.

Объекты и методика исследований

Объектами исследования при определении уровней загрязнения ПХБ дельты р. Селенга являлись пробы донных отложений, поверхностной воды, мягкие ткани двустворчатого моллюска Colletopterum , печень плотвы Rutilus Rutilus и щуки Esox lucius , отобранные в летний период 2010-2012 гг. в заливе Сор Черкалов. Популяция двустворчатого моллюска была представлена преимущественно 4 - 7-летними особями (56 экземпляров) со средними линейными размерами 68 мм и массой 50 г. Экземпляры плотвы (8 экземпляров)

были представлены особями 3-8 лет со средней массой 138 г и средней общей длиной TL=23 см. Возраст экземпляров щуки (30 экземпляров) составил от 1 года до 6 лет со средней массой 332 г и средней общей длиной TL=41 см. Методом хроматомассспектрометрии определено суммарное количество ПХБ содержащих 4, 5 и 6 атомов хлора в исследованных объектах.

Пробы донных осадков отбирали с приповерхностного слоя донных отложений до 510 см. Образцы просушивались при комнатной температуре, просеивались через сито с размером ячейки 0,4 мм. Образцы проб поверхностной воды консервировали добавлением концентрированной соляной кислоты. ПХБ экстрагировали из 10 г донных отложений 50 мл хлористого метилена и очищали пропусканием через колонку с активированным оксидом алюминия при комнатной температуре. Затем экстракты концентрировали на ротационном испарителе примерно до 1 - 2 мл, затем досуха, а полученный сухой остаток растворяли в 1 мл ацетона и подвергали хроматографическому анализу.

Пробоподготовка поверхностной воды состояла в экстракции ПХБ из 2 л поверхностной воды, 50 мл хлористого метилена и очистки полученных экстрактов пропусканием через колонку с активированным оксидом алюминия. Полученные экстракты подвергали концентрированию и хроматографическому анализу.

Для анализа полученных экстрактов был использован метод хроматомассспектромет-рии (газовый хроматограф Agilent Technologies (АТ) 6890N с масс-селективным детектором AT 5975N и автосамплером AT 7683B) в режиме детектирования по индивидуальным характеристичным ионам определяемых соединений. Анализируемые компоненты разделяли на капиллярной кварцевой колонке HP-5MS длиной 30 м, диаметром 0,25 мм и толщиной покрытия 0,25 мкм. Условия газохроматографического определения: температура детектора 280°С, температура источника ионов 230°С, температура квадруполя 150 С°, газ-носитель гелий. Температура термостата колонки увеличивалась от 50°С (время выдержки 2 мин) до 280°С (время выдержки 20 мин) со скоростью 10°С/мин. Задержка включения катода источника ионов для прохождения пика растворителя составляла 5 минут. В качестве стандарта ПХБ использовался ГСО 7821-2000.

Результаты исследований и их обсуждение

В поверхностной воде залива Сор Черкалов среднее содержание ПХБ составило 2,3 нг/л. Для оценки экологического состояния (качества) поверхностных вод рассматриваемой экосистемы было проведено сравнение полученных результатов с нормативами по содержанию стойких органических загрязнителей в воде. Во всех пробах концентрации ПХБ не превышали ПДК для воды водных объектов хозяйственно–питьевого и культурно–бытового водопользования (0,001 мг/л) [2]. Содержание ПХБ в 12 % отобранных проб поверхностных вод дельты превышало предельно допустимые концентрации ПХБ для водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение (0,01 мкг/л) [3]. Данный факт свидетельствует о возможности накопления полихлорированных бифенилов водными организмами.

В донных отложениях залива Сор Черкалов среднее содержание ПХБ составило 1,5 нг/г. Экологическое нормирование содержания загрязняющих веществ в донных отложениях осуществляется посредством сопоставления их концентраций с регламентирующими показателями (ПДК). В России отсутствуют утвержденные экологические нормативы содержания загрязняющих веществ для донных отложений. Поэтому при оценке экологического состояния донных отложений исследуемой водной экосистемы была использована интегральная методика, которая применяется при оценке состояния донных отложений пресноводных экосистем Северной Америки [4, 5]. Результаты сравнения содержания ПХБ в донных отложениях залива Сор Черкалов с принятыми критериями свидетельствуют о возможности негативного воздействия ПХБ на биоту водоема.

В мягких тканях двустворчатых моллюсков содержание ПХБ составило 1,5–7,5 нг/г сырого веса. Полихлорированные бифенилы были обнаружены во всех образцах печени рыб, исследованных в данной работе. Причем частота обнаружения ПХБ, во всех образцах соста- вила 100%. Концентрации соединений группы ПХБ в печени плотвы изменялись в интервале 9,1-29,8 нг/г сырого веса. В печени щуки данный интервал составил 54,0-405,7 нг/г сырого веса. Установлена высокая аккумулятивная способность ПХБ, что отражает их устойчивость и интенсивное использование в прошлом на Байкальской природной территории.

Процентное соотношение тетра-, пента- и гексахлорбифенилов в исследованных образцах воды и донных отложений практически соответствовало составу технической смеси "Со-вол". Установлено, что в моллюсках процент высокохлорированных бифенилов был несколько выше, чем в воде и донных отложениях, так как по мере включения ПХБ в биологические пищевые цепи происходит потеря низкохлорированных компонентов вследствие селективной биотрансформации. В печени плотвы и щуки соотношение тетра-, пента- и гексахлорбифенилов соответствовало составу технической смеси «Совол».

Таким образом, ПХБ, обнаруженные в водной экосистеме залива Сор Черкалов, имеют локальное происхождение, поскольку в спектре соединений присутствуют ПХБ с большим числом атомов хлора, а для глобального переноса характерны более летучие ПХБ с малым числом атомов хлора. Предполагаемым источником поступления в бассейн реки Селенги является широкое использование в прошлом электротехнического оборудования, содержащего ПХБ.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 12-05-31365, № 12-05-90825 мол_рф_нр, № 11-05-01069-а).