Геоэкологическая оценка загрязнения озера Гусиного стойкими органическими загрязнителями

Стойкие органические загрязнители (СОЗ), как известно, относятся к опасным экотоксикантам и являются чувствительными геоиндикаторами, отражающими общее загрязнение водных экосистем. Особенностью этих соединений является высокая токсичность для биоты, повышенная устойчивость к фотолитическому, химическому и биологическому разложению [1]. Определение уровней загрязнения поверхностной воды и донных отложений стойкими органическими загрязнителями позволит произвести геоэкологическую оценку экосистемы оз. Гусиного.

Среди водоёмов Забайкалья оз. Гусиное является самым большим по объёму водной массы и одним из важнейших по интенсивности водохозяйственного и рыбохозяйственного использования. Водосборная площадь бассейна оз. Гусиного равна 924 км2 и имеет хорошо развитую речную сеть с суммарной длиной в 312 км. Озеро Гусиное подвержено значительному антропогенному воздействию, является единственным источником хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения в районе. Основную техногенную нагрузку испытывают поверхностные и подземные воды от деятельности Гусиноозерского промышленного узла. Основные объекты-загрязнители в районе: Гусиноозерская ГРЭС (промплощадка ГРЭС, золоотвалы, подсобное хозяйство ГРЭС ), угольные разрезы, автомобильные и железные дороги, склады ГСМ и муниципальные предприятия.

Экспериментальная часть. Объектами исследования при определении уровней загрязнения СОЗ оз. Гусиного являлись пробы донных отложений и поверхностной воды, отобранные в период 20092010 гг. Карта расположения станций отбора проб донных отложений и поверхностной воды представлена на рис. 1.

Пробы отбирали с приповерхностного слоя донных отложений до 10 см с помощью дночерпателя (Wildlife Suply Company P/N 196-B15, USA). Образцы просушивались при комнатной температуре, просеивались через сито с размером ячейки 0,4 мм. Образцы проб поверхностной воды консервировали добавлением концентрированной соляной кислоты классификации «о.с.ч.» из расчета 1 мл кислоты на 1 л раствора.

Пробоподготовка донных отложений и поверхностной воды состояла в экстракции СОЗ хлористым метиленом и очистке полученных экстрактов пропусканием через колонку с активированным оксидом алюминия. Полученные экстракты подвергали концентрированию и хроматографическому анализу. Для анализа полученных экстрактов был использован метод хромато-масс-спектрометрии (газовый хроматограф Agilent Technologies (AT) 6890N с масс-селективным детектором AT 5975N и автосамплером АТ 7683В) в режиме детектирования по индивидуальным характеристичным ионам определяемых соединений.

Территория исследования, район оз. Гусиного

1 : 200 000

условныЕ ЗНАКИ

Населенные пункты

_ _ Железные

- дороги

_____ Автомобильные дороги

Станции отбора проб поверхностной воды и донных осадков

Рис. 1. Карта расположения станций отбора проб

Осуществлен анализ проб на содержание следующих СОЗ: полихлорированные бифенилы (ПХБ); хлорорганические пестициды (дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) и его метаболиты (п,п'-ДДЭ, п,п'-ДДД), изомеры гексахлорциклогексана (а-ГХЦГ, р- ГХЦГ, у- ГХЦГ, 5-ГХЦГ), гексахлорбензол (ГХБ); 19 индивидуальных полиароматических углеводородов (ПАУ); идентифицированы источники и установлены пути поступления данных экотоксикантов в оз. Гусиное. Использовались следующие стандарты пестицидов, ПХБ и ПАУ: Hewlett-Packard № 8500-6011, Aroclor 1254 (ГОСТ 7821-2000), Hewlett-Packard № 8500-6035.

Результаты исследований и их обсуждение.

СОЗ в поверхностной воде и донных отложениях оз. Гусиного. В таблице 1 представлены результаты определения СОЗ для поверхностной воды и донных отложений оз. Гусиного.

Таблица 1 Содержание СОЗ в поверхностной воде и донных осадках

	ШХБ	2 ДДТ	У ГХЦГ	ГХБ	ГИДУ
Поверхностная вода, нг/л	(0,87-14,18); 3,82*	(0,26-4,3911,40	(0,39-3,68); 1,24	(0,30-2,28); 0,79	(3,72-33,73); 16,54
Донные осадки, нг/г сух.веса	(0,63-104,85); 14,52*	(0,03-29,03); 3,83	(0,16-65,55); 8,31	(2,53-79,58); 16,77	(10,52-1726,94); 306,30

* - среднее значение

ПХБ. На территории России (СССР) содержащие ПХБ препараты в массовом количестве производились с 1934-го по 1995-й г. Их использовали преимущественно в производстве термостойких диэлектрических жидкостей для охлаждения трансформаторов и другого электротехнического оборудования. Выпускались под марками «Совол» и «Совтол», а также в качестве пластификаторов при производстве лаков и полимерных материалов, фунгицидов для защиты древесины. Кроме того, производили препараты под названием «Трихлордифенил» (ТХД) (85% «Совола»), «Гексол» (содержащий 25% совола и 75% гексахлорбутадиена) [1].

Процентное соотношение тетра-, пента- и гексахлорбифенилов в исследованных нами образцах воды и донных отложений практически соответствует составу технической смеси «Совол» [2]. Таким образом, ПХБ, обнаруженные в водной экосистеме оз. Гусиного, 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 ПХБ является широкое использование в прошлом электротехнического оборудования на Гусиноозерской ГРЭС, содержащего ПХБ.

Д ДТ. ДДТ в России начали производить и использовать с 1946 г. Его применяли для борьбы с различными насекомыми, переносчиками инфекционных заболеваний. В 1970г. ДДТ был исключен из списка пестицидов, разрешенных к применению на территории России. До конца 80-х гг. его эпизо- дически все еще применяли во многих областях России для предотвращения распространения малярии и клещевого энцефалита. Для оценки характера деструкции и времени поступления ДДТ в оз. Гусиное использованы соотношения ДДД/ДДЭ, (ДДД+ДДЭ)/^ДДТ. Как известно, соотношение (ДДД+ДДЭ)/^ДДТ > 0,5 указывает на поступление ДДТ в результате вымывания и выветривания ранее внесенного ДДТ из сельскохозяйственных почв. Соотношение ДДД/ДДЭ < 1,0 характерно для б ио деструкции ДДТ, преимущественно при аэробных условиях [3,4]. Значения соотношений ДДД/ДДЭ и (ДДД+ДДЭ)/^ДДТ в донных отложениях и поверхностных водах оз. Гусиного изменялись в интервале от 0,1 до 2,5 и от 0,1 до 1,0 соответственно. Полученные результаты свидетельствуют о том, что ДДТ, в результате биодеструкции при аэробных условиях, большей частью перешел в свои метаболиты ДДД и ДДЭ, т.е. использовался достаточно давно.

ГХЦГ. Обнаруженные концентрации ГХЦГ невелики и скорее всего обусловлены поступлением с сельскохозяйственных угодий в результате вымывания из почв остаточных количеств пестицидов, которые широко применялись в сельском хозяйстве региона с 1940-1970 гг. Пестицид использовался и позже для борьбы с луговым мотыльком и непарным шелкопрядом.

ГХБ. Обнаруженные концентрации невелики, на наш взгляд, обусловлены атмосферным переносом. Как известно, ГХБ образуется как побочный продукт в процессах изготовления хлорсодержащих химических веществ и пестицидов, а также в результате процессов сгорания: например, при сжигании бытовых отходов.

ПАУ. Максимальные концентрации обнаружены в пробах, отобранных в канале сброса сточных вод Гусиноозерской ГРЭС, вблизи населенных пунктов и железнодорожной станции.

Для анализа происхождения ПАУ были использованы соотношения индивидуальных ПАУ, позволяющие идентифицировать источники поступления ПАУ в окружающую среду (табл. 2). Соотношения ПАУ основаны на соотношении менее стабильных «кинетических» изомеров ПАУ и относительно более устойчивых «термодинамических» изомеров. При высокотемпературных процессах горения и/или антропогенном поступлении ПАУ в окружающую среду наблюдается увеличение указанного соотношения за счет роста «кинетических» изомеров.

Таблица 2

Соотношения концентраций ПАУ в донных отложениях, используемые для определения природы источников загрязнения

Происхождение	Фенантрен/ антрацен [7, 8]	Флуорантен/ пирен [7, 8]	Флуорантен/ (флуорантен+пирен) [6, 9]	Антрацен/ (антрацен+фенантрен) [6,9]
Пиролитическое	<10	>1	>0,5	>0,1
Петрогенное	>10	<1	<0,4	<0,1

Значения соотношений фенантрен/антрацен и флуорантен/пирен для исследуемых образцов донных отложений оз. Гусиного изменяются в интервале от 2,2 до 43,9 и от 0,9 до 2,1 соответственно. Значения соотношений антрацен/(антрацен+фенантрен) и флуорантен/(флуорантен+пирен) для исследуемых образцов составили 0,02-0,2 и 0,5-0,7 соответственно. Средние значения этих соотношений свидетельствуют о поступлении ПАУ из локальных источников петрогенной и пиролитической природы (сжигание каменного угля промышленными предприятиями: Гусиноозерская ГРЭС, ТЭЦ и дров для отопления жилых домов).

Таким образом, установлено, что общая концентрация изомеров ГХЦГ, соединений группы ДДТ, ГХБ и ЕПХБ в поверхностной воде оз. Гусиного не превышает ПДК для воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (0,02; 0,1; 0,001 и 0,001 мг/л соответственно). Средние концентрации изомеров ГХЦГ, ДДТ и ПХБ не превышают ПДК для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение (0,00001 мг/л) [10].

Заключение. Результаты исследования загрязненности стойкими органическими загрязнителями экосистемы оз. Гусиного позволяют прийти к следующим выводам:

• -    в поверхностной воде оз. Гусиного содержание СОЗ не превышает ПДК для воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Средние концентрации СОЗ не превышают ПДК для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение;

• -    поступление стойких органических загрязнителей в водную экосистему оз. Гусиного обусловлено локальными источниками (ПАУ, ПХБ), а также атмосферным переносом (ХОП, ПАУ);

• -    уровни содержания изомеров ГХЦГ, соединений группы ДДТ и ^ПАУ в донных отложениях оз. Гусиного относительно невысоки и сравнимы с загрязнением арктических районов. Уровни содержания ГХБ и ^ПХБ в донных отложениях озера Гусиного превышают уровни загрязнения арктических районов.

• -    процентное соотношение тетра-, пента- и гексахлорбифенилов в исследованных образцах донных отложений соответствует техническому продукту «Совол».