Годовая и сезонная динамика содержания тяжелых металлов в воде рек Бузим и Есауловка Красноярского края

Введение. Развитие промышленного производства, транспорта, индустриализация, химизация различных отраслей народного хозяйства приводят к техногенному загрязнению окружающей среды.

Наибольшее токсикологическое значение имеют металлы и их соединения, которые, попадая в объекты окружающей среды в результате человеческой деятельности, загрязняют воздух, воду, почву, а следовательно, и продукты питания, поскольку способны накапливаться в пищевых цепях водных и наземных экосистем, долгое время находиться в почве и водоемах [3].

В числе основных причин загрязнения водоемов остаются антропогенная нагрузка на водные объекты, сброс неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод. В бассейнах рек, и прежде всего прибрежных полос, не соблюдается режим хозяйственной деятельности, и более 80 % загрязненных сточных вод сбрасывается в реки без очистки [4].

Обеспечение населения доброкачественной питьевой водой является актуальной проблемой [1].

Предельно допустимые концентрации и уровни солей тяжелых металлов в биологических объектах нормируются СанПиН 2.3.2. 1078-01 от 2002 года [3].

Согласно природоохранному законодательству, предприятия, сбрасывающие вредные вещества, обязаны предусматривать и осуществлять меры по предупреждению загрязнения водоемов [2].

Чрезвычайно важным и перспективным направлением является осуществление санитарно-химического и эколого-токсикологического мониторинга тяжелых металлов в объектах окружающей среды [5].

Актуальность изучения данной темы связана с тем, что химический состав воды – важный показатель ее качества и пригодности к употреблению. Тяжелые металлы, содержащиеся в питьевой воде, могут поступать в организм людей, что небезопасно для состояния их здоровья.

Данная исследовательская работа посвящена оценке экологической безопасности рек Красноярского края и изучению динамики токсикоэлементов в объектах гидросферы.

В 2010–2011 гг. были проведены исследования воды рек Бузим и Есауловка Красноярского края по содержанию соединений тяжелых металлов.

Цель исследования. Выявление годовой и сезонной динамики содержания соединений тяжелых металлов, а именно свинца, кадмия, меди, цинка и ртути, в воде рек Бузим и Есауловка Красноярского края.

Задачи исследования:

• 1)    определить уровень содержания тяжелых металлов в воде рек;

• 2)    проследить годовую и сезонную динамику тяжелых металлов в воде данных пресноводных объектов.

Объекты и методы исследования. Пробы воды из рек отбирались посезонно в количестве 10 образцов по 1 литру.

Определение свинца, кадмия, меди и цинка проводилось в химико-токсикологическом отделе КГКУ «Краевая ветеринарная лаборатория» методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Для предварительной обработки проб использовался метод сухого озоления, с последующим определением токсикоэле-мента в водном растворе на атомно-абсорбционном анализаторе «Solaar-S».

Содержание ртути в исследуемых образцах определяли методом абсорбции холодного пара. Для предварительной обработки проб использовался метод мокрого озоления, с последующим определением токсикоэлемента в водном растворе на ртутном анализаторе УКР-1МЦ.

Результаты исследования. Результаты фактического содержания, а также годовой и сезонной динамики тяжелых металлов в воде исследуемых рек отражены в таблицах 1–5.

Таблица 1

Сезонная динамика содержания соединений свинца в реках Бузим и Есауловка Красноярского края в период исследования 2010–2011 гг. (ПДК 0,03 мг/л), мг/л

Сезон	Бузим	Есауловка
2010 год
Зима	0,0010±0,0003**	0,0011±0,0003**
Весна	0,0018±0,0005**	0,0050±0,0013**
Лето	0,0010±0,0003*	0,0010±0,0003*
Осень	0,0012±0,0003*	0,0012±0,0003*
2011 год
Зима	0,0011±0,0003**	0,0011±0,0003**
Весна	0,0021±0,0005*	0,0022±0,0006**
Лето	Менее 0,001	0,0011±0,0003**
Осень	0,0010±0,0003*	0,0014±0,0004**
В среднем за два года
Зима	0,0010±0,0003*	0,0011±0,0003**
Весна	0,0020±0,0005*	0,0036±0,0008*
Лето	0,0010±0,0003*	0,0011±0,0003**
Осень	0,0011±0,0003**	0,0013±0,0003*

* - P<0,001; ** - P<0,01; *** - P<0,05.

В результате исследований с 2010 по 2011 г. выявлено, что наибольшее содержание свинца в водоемах отмечается весной (от 0,0018 до 0,005 мг/л). Минимальная концентрация поллютанта составила менее 0,001 мг/л.

Концентрации свинца в пробах реки Есауловка несколько больше, чем в реке Бузим.

Таблица 2

Сезонная динамика содержания соединений кадмия в реках Бузим и Есауловка Красноярского края в период исследования 2010–2011 гг. (ПДК 0,001 мг/л), мг/л

Сезон	Бузим	Есауловка
2010 год
Зима	0,0001±0,00003***	0,0001±0,00003**
Весна	0,0002±0,0001***	0,0010±0,00025*
Лето	Менее 0,0002	0,0001±0,00003**
Осень	Менее 0,0002	0,0002±0,00005*
2011 год
Зима	0,0002±0,00005*	0,0001±0,00003**
Весна	0,0003±0,00008***	0,0005±0,00013**
Лето	Менее 0,0002	0,0002±0,00005*
Осень	Менее 0,0002	0,0001±0,00003**
В среднем за два года
Зима	0,0002±0,00005*	0,0001±0,00003**
Весна	0,0003±0,00008***	0,0008±0,0002*
Лето	Менее 0,0002	0,0002±0,00005*
Осень	Менее 0,0002	0,0002±0,00005*

* - P<0,001; ** - P<0,01; *** - P<0,05.

Наибольшая изменчивость кадмия в водоемах отмечается весной (от 0,0002 до 0,001 мг/л), при этом больше всего токсикоэлемента найдено в воде реке Есауловка в 2010 году (0,001 мг/л). Наименьшая концентрация поллютанта не превышает 0,0002 мг/л.

Более высокие концентрации кадмия отмечены в пробах воды реки Есауловка.

Таблица 3

Сезонная динамика содержания соединений меди в реках Бузим и Есауловка Красноярского края в период исследования 2010–2011 гг. (ПДК 1,0 мг/л), мг/л

Сезон	Бузим	Есауловка
2010 год
Зима	0,023±0,006*	0,050±0,013**
Весна	0,075±0,019*	0,090±0,023**
Лето	0,050±0,013*	0,050±0,013**
Осень	0,050±0,013*	0,070±0,018**
2011 год
Зима	0,055±0,014***	0,071±0,018**
Весна	0,071±0,018*	0,090±0,023**
Лето	0,045±0,011*	0,060±0,015*
Осень	0,050±0,013*	0,055±0,014**
В среднем за два года
Зима	0,040±0,01*	0,061±0,015*
Весна	0,073±0,018*	0,090±0,023**
Лето	0,048±0,012*	0,055±0,014***
Осень	0,050±0,013*	0,063±0,016*

* - P<0,001; ** - P<0,01; *** - P<0,05.

Наибольшее содержание меди отмечается весной 2010–2011 гг. в воде реки Есауловка – 0,090 мг/л.

Минимальная концентрация отмечена в пробах воды реки Бузим в зимний период 2010 года (0,023 мг/л).

Таблица 4

Сезонная динамика содержания соединений цинка в реках Бузим и Есауловка Красноярского края в период исследования 2010–2011 гг. (ПДК 5,0 мг/л), мг/л

Сезон	Бузим	Есауловка
2010 год
Зима	0,121±0,030*	0,640±0,160*
Весна	0,560±0,140*	0,785±0,200**
Лето	0,540±0,135*	0,540±0,140**
Осень	0,500±0,125*	0,710±0,180**
2011 год
Зима	0,601±0,150*	0,670±0,168*
Весна	0,786±0,197*	0,897±0,220*
Лето	0,600±0,150*	0,570±0,140*
Осень	0,603±0,150*	0,612±0,150*
В среднем за два года
Зима	0,361±0,100*	0,660±0,160*
Весна	0,670±0,170*	0,841±0,200*
Лето	0,570±0,140*	0,560±0,140*
Осень	0,552±0,140*	0,660±0,170*

* - P<0,001; ** - P<0,01; *** - P<0,05.

В весенний период возрастает содержание цинка в водоемах. Так, наибольший уровень отмечается весной (от 0,560 мг/л в воде реки Бузим в 2010 г. до 0,897 мг/л в воде реки Есауловка в 2011 г.). Наименьшая концентрация цинка при этом в зимний период 2010 года в пробах воды реки Бузим составила 0,121 мг/л.

Таблица 5

Сезонная динамика содержания соединений ртути в реках Бузим и Есауловка Красноярского края в период исследования 2010–2011 гг. (ПДК 0,0005 мг/л), мг/л

Сезон	Бузим	Есауловка
2010 год
Зима	0,0001±0,00003**	Менее 0,0001
Весна	0,0002±0,00005*	0,0001±0,00003**
Лето	Менее 0,0001	0,0001±0,00003**
Осень	Менее 0,0001	0,0001±0,00003**
2011 год
Зима	0,0001±0,00003***	Менее 0,0001
Весна	0,0002±0,00005*	0,0001±0,00003**
Лето	Менее 0,0001	Менее 0,0001
Осень	Менее 0,0001	Менее 0,0001
В среднем за два года
Зима	0,0001±0,00003**	Менее 0,0001
Весна	0,0002±0,00005*	0,0001±0,00003**
Лето	Менее 0,0001	0,0001±0,00003**
Осень	Менее 0,0001	0,0001±0,00003**

* - P<0,001; ** - P<0,01; *** - P<0,05.

Содержание ртути в воде исследуемых рек колеблется в пределах 0,0001–0,0002 мг/л. Наименьший уровень ртути в образцах воды не превышает 0,0001 мг/л.

В целом следует отметить, что сезонная динамика содержания токсичных элементов в реках Красноярского края представлена повышением концентрации токсикоэлементов в весенний период. В осенний и зимний периоды контаминация токсикоэлементами водоема несколько ниже, чем весной. Наименьшее содержание соединений тяжелых металлов определяется летом.

Анализируя годовую динамику содержания тяжелых металлов, можно прийти к выводу, что достоверное увеличение за период исследований отмечено в воде реки Бузим.

В воде реки Есауловка четкая динамика изменений концентрации токсикоэлементов не прослеживается.

Выводы

• 1.    В воде исследуемых водоемов встречаются основные токсикоэлементы, такие как свинец, кадмий, медь, цинк, ртуть. В пробах воды реки Есауловка отмечены более высокие концентрации токсичных металлов. При этом содержание токсикоэлементов не превышает предельно допустимые концентрации, установленные СанПиНом.

• 2.    В концентрации токсикоэлементов в воде прослеживается сезонная зависимость: наибольшее загрязнение тяжелыми металлами наблюдается в весенний период. В осенний, зимний и летний периоды контаминация токсикоэлементами водоема несколько ниже, чем весной.

• 3.    В целом следует отметить, что годовая динамика содержания токсичных элементов в реке Бузим Красноярского края представлена повышением концентрации токсикоэлементов в воде к 2011 году, а в пробах воды реки Есауловка четкая динамика изменений концентрации токсикоэлементов не прослеживается.