Ю Ситник - Еколого-токсикологічна оцінка спрямованості гідрохімічних процесів в озері пісочне шацького парку - страница 1

Страницы:
1  2 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ VISNYK OF LVIV UNIV.

Серія біологічна. 2009. Вип. 50. С. 59-66 Biology series. 2009. Is. 50. P. 59-66

УДК [(502.51: 504.5): 574.64] (285.2) (477.82.1 - 751.2)

ЕКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГІЧНА ОЦІНКА СПРЯМОВАНОСТІ ГІДРОХІМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ В ОЗЕРІ ПІСОЧНЕ ШАЦЬКОГО ПАРКУ

Ю. Ситник*, Н. Осадча**, П. Шевченко***, Ю. Забитівський****

*Інститут гідробіології НАН України просп. Героїв Сталінграда, 12, Київ 04210, Україна е-mail: sytnyk@mail.ru **Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут просп. Науки, 37, Київ 03028, Україна ***Національний університет біоресурсів і природокористування України корп. 1, вул. Героїв оборони, 19, Київ 03140, Україна ****Львівський національний університет імені Івана Франка вул. Грушевського, 4, Львів 79005, Україна е-mail: yurafish@ukr.net

Викладено результати еколого-токсикологічних досліджень озера Пісочне (Шацький національний природний парк), які були проведені в 1990-2005 рр. Визначено вміст важких металів, пестицидів, летких фено­лів і поверхнево-активних речовин в абіотичних складових цієї озерної екосистеми. Показано зростаючий антропогенний вплив на екосистему озера Пісочне.

Ключові слова: еколого-токсикологічні дослідження, важкі метали, нафто­продукти, феноли, поверхнево-активні речовини, озеро Пісочне.

Якість води озер Шацького поозер'я має першочергове значення як для самих во­дойм, так і для суспільства. Ці гідрофізичні та гідробіологічні параметри є результатом взаємодії усіх компонентів екосистеми. Дослідженнями виявлено, що чим більше видів організмів входить до складу екосистеми і чим більша їхня взаємна збалансованість, тим стійкішою є екосистема і тим вищою є її здатність до самоочищення води [22]. Характе­ристика екологічного стану водойми включає показники цілої низки взаємодій, які дають змогу з року в рік підтримувати внутрішню стабільність. Остання зникає при переході екологічної системи на інший рівень функціонування. Озера через накопичення у них біогенних елементів авто- чи алохтонного походження зазнають евтрофікації, результа­том якої є перехід озерної екосистеми в болотну, що видно на прикладі таких озер Шаць-кого національного природного парку, як Озерце, Мошне та Карасинець.

З ростом рекреації в останні роки антропогенний вплив на водні екосистеми Ша-цького поозер' я збільшився, і це відобразилося на екологічному стані цих озер, які нале­жать до водойм зі сповільненим водообміном [11, 13, 15]. Швидкість евтрофікації знач­ною мірою залежатиме від антропогенного чинника у вигляді надходження біогенних і токсичних речовин в акваторію озер. До токсичних речовин належать важкі метали, нафтопродукти, феноли, пестициди, поверхнево-активні речовини (ПАВ), а також інші речовини, які потрапляють у водойми в надмірно великій концентрації. На відміну від решти озер Шацької групи, озеро Пісочне не має поверхневого стоку, коефіцієнт його водного обміну становить 0,11, а період водообміну - 8,97 року, що створює умови для акумуляції агентів ало- та автохтонного походження [11]. Процес забруднення поширю-

© Ситник Ю., Осадча Н., Шевченко П., Забитівський Ю., 2009

ється на донні відклади, прибережні ґрунти, зависі та водні організми, що накопичують токсичні речовини у своїх органах і тканинах. Аналіз цього процесу допомагає з' ясува­ти екологічний стан цілої гідроекосистеми [2]. Так, за окремими даними [22], озеро Пісочне підлягає ряду сукцесійних змін з боку планктонних організмів.

Враховуючи значущість озера Пісочного в рекреаційній структурі національного парку, а також важливість збереження його гідробіоценозу, є актуальним вивчення його гідрохімічного та еколого-токсикологічного стану в часовому діапазоні. У цій роботі ми здійснили аналіз еколого-токсикологічних процесів, які відбуваються протягом остан­ніх 15 років, враховуючи літературні матеріали, а також власні дані Інституту гідробіо­логії НАН України та Львівського національного університету, зібрані нами протягом цього періоду.

У роботі використано результати власних досліджень, виконаних у лабораторіях Інституту гідробіології НАН України та біологічного факультету Львівського націона­льного університету імені Івана Франка протягом 1988-2001 та 2003 років. Хімічний аналіз води здійснювали за загальноприйнятими методами у літньо-осінні періоди в шарі води товщиною один метр [1, 17]. Валовий вміст важких металів визначали за до­помогою атомно-абсорбційного спектрофотометра С-115 М з графітовою пічкою.

Важкі метали займають важливе місце в ряді токсичних сполук, бо практично не вилучаються з екосистеми, одного разу потрапивши в неї. Важкі метали - хімічні елеме­нти, що мають властивості металів, з атомними номерами від 22 по 92 [16, 12]. Особливістю важких металів є те, що вони не підлягають радіоактивному розпадові, як радіонукліди; не розпадаються і не деградують з часом як хімічні забруднювачі органічної природи, а лише змінюють форму існування, перерозподіляються та посту­пово накопичуються в різних абіотичних і біотичних компонентах водної екосистеми. Однак необхідно зауважити, що у мікрокількостях важкі метали є природною і навіть необхідною складовою частиною живої клітини, за винятком ртуті, свинцю та кадмію. Результати досліджень вмісту важких металів у воді озера Пісочне в 1990-1991 роках і оцінка якості води по цьому показнику викладені в табл. 1.

У 90-х роках, як і у 2000 та 2001 роках, валовий вміст важких металів у воді не перевищував ГПК, за винятком міді. Вміст міді у воді озера Пісочне у 1990-1992 рр. перевищував ГПК у 4 і 10,7 разу, у 2001 та 2002 рр. - у 25 і 20 разів, відповідно. Зауважується середньорічне коливання вмісту міді в межах 5 мкг/л як у 90-х, так і в 2000-х роках. Слід підкреслити, що за результатами досліджень 1992 року [4, 5, 20] зафіксовано збільшення вмісту важких металів, особливо свинцю, порівняно із даними 1990-1991 рр., що пов'язують зі збільшенням антропогенного навантаження на гідроекосистему даного озера.

Таблиця 1

Динаміка вмісту важких металів у воді озера Пісочне, 1990-2002 рр., мкг/дм3 [6, 7, 4, 5, 20]

Роки,

Важкі метали, мкг/дм3

місяці

Cu

Mn

Cd

Ni     Pb      Cr Co

Zn

Fe

1990, липень

4,0

22,5

0,2

7,5   5,0    - 1,6

20,0

45,0

1991, серпень

10,7

7,3

0,3

5,0   4,0   1,3 4,0

36,5

32,1

1992, липень

5,2

21,9

0,7

5,6   17,0   4,2 4,9

52,3

157,0

2001, липень

2002

25,0 20,0

-

-

-          -          - -

-

150,0 50,0

Валовий вміст важких металів у воді навіть за значних величин може бути і не­шкідливим для риб і гідробіонтів, якщо значна частина металу перебуває в закомплек­сованому стані, тобто є практично недоступною для гідробіонтів.

Відомо, що в малопроточних водоймах і замкнутих водних об' єктах каламутність невелика, тут більше 90% важких металів мігрує у дійсно розчиненому стані. Озера Ша-цького НПП розділяють на 4 групи за прозорістю води [3]. Озеро Пісочне, поряд зі Сві-тязем та Перемутом, відносять до першої групи, де власне прозорість становить більше 4 м. З іншого боку, велика прозорість води поряд із заростанням водойм вищою водною рослинністю, зменшенням рибопродуктивності й тугорослістю риби є свідченням про­цесів закислення водойм [3, 21]. На цей гідрофізичний показник необхідно звертати увагу, тому що зі зменшенням рН та, опосередковано, показників прозорості, збільшу­ється розчинність у воді важких металів. Фізіологічна активність важких металів щодо гідробіонтів і риб зокрема визначається їх фізико-хімічними формами перебування у воді. Найбільш доступними для водних організмів є незакомплексовані або вільні іони важких металів, їх гідрокомплекси та деякі інші низькомолекулярні комплексні сполу­ки. Важкі метали, які складають комплекси з природними органічними речовинами (гумінові та фульвокислоти, білки, амінокислоти й інші) є біологічно недоступними або малоактивними. Високомолекулярні сполуки металів не можуть проникнути через мем­брану клітини і, відповідно, зашкодити їй. В озері Пісочне у 1991 р. лише 12,5% валово­го вмісту міді є в закомплексованому стані, а 87,5% - у вільному [18], що свідчить про існуючу загрозливу ситуацію для гідробіонтів щодо цього елемента, як у минулому, так і ще більше у 2002 р.

Ще однією групою токсичних речовин, які потрапляють у природні води зі стіч­ними промисловими та господарсько-побутовими водами, є нафтопродукти. У результа­ті процесів випаровування, сорбції, біохімічного та хімічного окислення концентрація нафтопродуктів у воді може суттєво знижуватися. Швидкість цих процесів залежить від складу нафтопродуктів, температурного режиму водного об' єкта, інтенсивності розвит­ку мікроорганізмів, що їх утилізують. У момент потрапляння у воду основна маса наф­топродуктів зосереджена в поверхневій плівці. З віддаленням від джерела забруднення відбувається перерозподіл між основними формами міграції, спрямований у бік підви­щення частки розчинених, емульгованих, сорбованих сполук і відповідного зменшення їх вмісту у плівці. Нафтопродукти негативно впливають на організм гідробіонтів, фізич­ний, хімічний і біологічний стан водного об' єкта. Нафтопродукти, на рівні з пестицида­ми та важкими металами, є найбільш небезпечними токсичними речовинами для довкіл­ля, в тому числі й водного середовища. ГПК (санітарно-гігієнічні) нафтопродуктів для прісних вод становить 0,3 мг/дм3, а ГПК (рибогосподарські) - 0,05 мг/дм3 [14]. Найбільш небезпечними є конденсовані вуглеводні типу 3,4-бензопірену, які мають канцерогенні властивості. Їх наявність у воді неприпустима. У незабруднених нафто­продуктами водних об' єктах (річках і озерах) концентрація природних вуглеводнів коливається від 0,01 до 0,20 мг/дм3, іноді досягаючи 1,0-1,5 мг/дм3.

Згідно з рядом робіт [20, 9, 8], проведених у 1992 р. на озері Пісочне, вміст нафтопродуктів не перевищує ГПК, хоча зауважена тенденція до його зниження після завершення рекреаційного сезону на 20% (табл. 2).

До групи токсичних належать також синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР), здатні адсорбуватися на поверхні розподілу фаз і внаслідок цього знижувати їх поверхневе напруження. Розчини СПАР здатні змінювати змочуваність водою твердих

Таблиця 2

Вміст нафтопродуктів, летких фенолів і синтетичних поверхнево-активних речовин у пелагіалі озера Пісочне в 1992 р., мкг/дм3 [20, 9, 8]

Дата відбору

Ділянка озера, шар, станція

Нафтопродукти

Леткі феноли

Синтетичні поверхнево активні речовини

 

 

 

 

аніонні катіонні

5.07.1992

Пелагіаль,

85,0

0,8

4,0 80,0

 

поверхневий шар

 

 

 

5.10.1992

Пелагіаль,

68,7

0,7

14,0 126,8

 

поверхневий шар

 

 

 

ГПК

рибогоспод., мкг/дм3

50

1

100 12

тіл і стійкість дисперсних систем емульсій, різних пін і суспензій. Унаслідок цього чис­ленні СПАР володіють ефективною дією та входять до складу синтетичних пральних засобів - детергентів [10].

У водні об'єкти СПАР потрапляють з побутовими та промисловими стічними водами. У поверхневих водах СПАР перебувають у розчиненому і сорбованому станах, а також у поверхневій плівці води. У слабкозабруднених поверхневих водах концентра­ції СПАР коливаються в межах тисячних і сотих часток міліграма на дм3. У зонах забру­днення їх концентрації підвищуються до десятих часток міліграма на літр, поблизу дже­рела забруднення - кількох міліграм. Потрапляючи у водойми, СПАР впливають на їх фізико-хімічний стан, погіршуючи кисневий режим і органолептичні властивості -смак, запах тощо, і зберігаються там протягом тривалого часу, оскільки розкладаються досить повільно. Головним фактором зниження їх концентрації є процеси біохімічного окислення, сорбція завислими речовинами та донними відкладами. Розроблені гранично допустимі концентрації (ГДК): аніонні СПАР - рибогосподарські ГДК становлять 0,10 мг/дм3 [19]; катіонні СПАР - рибогосподарські ГДК становлять 0,012 мг/дм3 [1].

Згідно з даними 1992 років, для озера Пісочне існує небезпека з боку катіонних СПАР, які перевищують ГДК у 6,6-10,5 разу (табл. 2). Збільшення їх концентрації в осінній період дає змогу не відносити їх до безпосереднього впливу рекреаційного пері­оду. Тому джерела слід шукати у стаціонарних установах, розташованих на узбережжях озера Пісочне. Оскільки вони не підлягають активному біологічному розкладові, то ста­новлять небезпеку, акумулюючись у поверхневому шарі. Особливу загрозу вони станов­лять у весняний період, коли погіршення газового режиму води негативно впливає на розвиток мальків риб та інших оксифільних гідробіонтів.

Леткі феноли у високих концентраціях також належать до класу токсичних речо­вин. У природних умовах феноли утворюються в процесах метаболізму водних організ­мів, при біохімічному окисленні та трансформації органічних речовин. Вони є одними з найпоширеніших забруднюючих речовин, що надходять у природні води і як прижиттє­ві виділення, і після відмирання водної рослинності в осінньо-зимовий період.

У незабруднених або слабкозабруднених прісних водах концентрації фенолів звичайно не перевищують 20 мкг/дм3. Забруднення водойм фенолами різко погіршує їх загальний санітарний стан і пригнічує нормальний розвиток гідробіонтів. Їх ГПК стано­вить 0,001 мг/дм3 [14].

В озері Пісочне концентрація летких фенолів коливається в гранично допусти­мих межах. Хоча, за даними інших дослідників, придонні шари води більш насиченіфенольними сполуками, ніж поверхневі, та містять у своєму складі важкі фракції цих сполук [9, 20]. Неоднорідність у розподілі фенольних сполук по всій акваторії озера Пісочне свідчить про те, що основна маса цих речовин утворюється за рахунок життєді­яльності бактерій і продуктів прижиттєвого виділення, відмирання та розкладу гідробіо­нтів, насамперед фітопланктону; а також різноманітних біохімічних процесів, що пере­бігають із різною інтенсивністю в пелагічних і літоральних ділянках озера. В цей час у воді різко зростає концентрація різноманітних органічних речовин, у тому числі й лет­ких (природних) фенолів (ароматичних оксисполук).

Стан озера Пісочне відображається в аналізі хімічного складу води у 1992­2002 рр. (табл. 3).

Таблиця 3

Гідрохімічні показники озера Пісочне протягом 1992-2002 рр.

Показники

07.1992

06.2001

08.2001

10.2001

04.2002

06.2002

07.200:

рН

8,03

8,15

8,00

7,7

7,8

7,6

8,1

О мг/л

8,7

9,5

8,5

7,6

7,4

8,3

8,9

NO2 мг/л

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

PO4 мг/л

0,010

0,006

0,040

0,030

0,050

0,055

0,057

ПО мг/л

6,4

3,34

6,86

5,6

4,38

5,12

4,22

HCO3 мг/л

67,2

-

-

122,0

61,0

79,3

61,0

Cl мг/л

11,5

6,46

7,80

10,42

10,42

6,98

6,25

Ca мг/л

20,4

-

-

8,00

20,00

12,00

16,00

Mg мг/л

1,7

-

-

9,74

2,45

8,5

4,8

SO4 мг/л

-

6,00

7,00

5,40

5,70

5,20

5,5

За останні десять років помітно зростає кількість фосфатного навантаження на екосистему озера Пісочне, що прямо пропорційно зв' язано з поступово зростаючим рек­реаційним навантаженням на нього. Фосфати входять до складу миючих засобів, як і СПАВ, зростання яких також фіксується від 1992 р. [23].

Удвічі зменшується кількість хлору, про що також було вказано іншими дослід­никами [13]. Решта показників залишаються відносно стабільними, якщо враховувати також сезонну динаміку гідрохімічних процесів і характер водності, який не є стабільним з року в рік.

Дані щодо вмісту сульфатів дещо різняться. Так, за даними А. А Морозової [13], кількість сульфатів в озері Пісочне зросла від 7,1 до 60, 0. За нашими спостереженнями концентрація залишалася стабільною в межах 5,5 мг/л. Однак ці відмінності є в межах гранично допустимих норм.

Таким чином, можна підсумувати, що гідроекологічна ситуація в озері Пісочне вважається відносно стабільною з боку гідрохімічних процесів, однак чітко помітна тенденція негативного впливу рекреаційних процесів на органічне забруднення, вира­жене забрудненням фенолами, фосфатами та СПАВ. Щодо важких металів, то слід під­креслити зростання валового вмісту міді, яке перевищує ГДК у 20 разів. Слід з' ясувати причини такого зростання з метою її локалізації.

1.    Анисова С. Н., Лесников Л. А., Минаева Т. В. и др. Обобщенный перечень предель­но допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воз-действия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. М.: Изд-во Мин. электр.пром., 1990. 46 с.

2. Брагінський Л. П. Теоретичні передумови: Загальні концепції токсикологічної гід-роекології / Гідроекологічна токсикометрія та біоіндикація забруднень: теорія, ме­тодика, практика використання / За ред. І.Т. Олексіва та Л.П. Брагінського. Львів: Світ, 1995. С. 7-40.

3. Виденина Ю. Л., Сытник Ю. М. Анализ состояния ацидификации Шацких озер по одному из гидрофизических показателей // Вопросы экологии и мелиорации забо­лоченных земель: Материалы к семинару. Шацк, 28-29 мая 1991 г. 1991. С. 31-32.

4. Гош Р. І., Коновалов Ю. Д., Якушин В. М. Вміст важких металів і фенолів в воді Шацьких озер // Екологічні аспекти осушувальних меліорацій в Україні // Тези доп. конф. К., 1992. С. 124-125.

5. Гош Р. І., Якушин В. М., Тимченко В. М. Рівень забруднення важкими металами води і донних відкладів Шацьких озер // Національні парки в системі екологічного моніторингу: Тези доп. конф. Світязь, 1993. С. 35-37.

6. Евтушенко Н. Ю., Сытник Ю. М., Осадчая Н. Н. Концентрация тяжелых металлов в воде Шацких озер // Вопросы экологии и мелиорации заболоченных земель: Ма­териалы к семинару. Шацк, 28-29 мая 1991 г. С. 27-28.

7. Євтушенко М. Ю., Ситник Ю. М., Осадча Н. М. Підсумки трьохрічних досліджень вмісту важких металів в компонентах озерних екосистем Шацького національного природного парку // Національні парки в системі екологічного моніторингу: Тези доп. конф. Світязь, 1993. С. 33-35.

8. Каленіченко К. П. Поверхнево-активні речовини у Шацьких озерах // Національні парки в системі екологічного моніторингу: Тези доп. конф. Світязь, 1993. С. 38-39.

9. Коновалов Ю. Д. Рівень забруднення фенолами води Шацьких озер // Національні парки в системі екологічного моніторингу: Тези доп. конф. Світязь, 1993. С. 14-16.

10. Кузьменко М. И., Брагинский Л. П., Ковальчук Т. В., Романенко А. В. Гидроэкологи­ческий русско-украинско-английский словарь-справочник / Под ред. акад. В.Д. Романенко. К.: Демиур, 1999. 262 с.

11. Львович М. В., Горун А. А. Загальна характеристика Шацького національного при­родного парку / Шацький національний природний парк. Наукові дослідження 1983­1993 рр. Світязь, 1994. С. 4-20.

12. Морозов Н. П., Петухов С. А. Микроэлементы в промысловой ихтиофауне Мирового океана. На примере микроэлементов группы металлов. М.: Агропромиздат, 1986. 160 с.

13. Морозова А. А. Основные тенденции изменения качества воды озерных систем Шацко­го национального природного парка // Гидробиол. журн. 2006. Т. 42. №4. С. 111-116.

14. Мур Дж. В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. Контроль и оце­нка состояния. М.: Мир, 1987. 286 с.

15. Найда В. С. Пріоритетні аспекти природоохоронної діяльності Шацького націона­льного природного парку // Стан і біорізноманіття екосистем Шацького національ­ного природного парку: Матеріали наук. конф. Шацьк, 11-14 вересня 2008 р.

Львів, 2008. С. 6-14.

16. Никаноров А. М., Жулидов А. В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосис­темах. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 327 с.

17. Новиков Ю. В., Ласточкина К. О., Болдина З. Н. Методы исследования качества воды водоемов. М.: Медицина, 1990. 400 с.

18. Осадча Н. М., Ситник Ю. М., Євтушенко М. Ю. Ступінь закомплексованості міді у воді Шацьких озер // Екологічні аспекти осушувальних меліорацій в Україні: Тези доп. конф. К.: Знання, 1992. С. 120-121.

19. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Охрана окружающей среды / Под ред. Л.П. Шарикова. Л.: Судостроение, 1978. С. 193-222.

20. Тимченко В. М., Якушин В. М., Олейник Г. Н. и др. Гидроэкологическая характерис­тика Шацких озер / Редакция "Гидробиологического журнала" АН Украины. 120 с. Депонирована в ВИНИТИ 02.08.1993г., № 2188. В 93.

21. Тимченко В. М., Ярошевич А. Е., Дячук И. Е. и др. Некоторые аспекты экологии озер Шацкого национального природного парка / Редакция „Гидробиологического журнала". Киев, 1989. 43 с. Депонирована в ВИНИТИ 20.09.1989, № 5962. В 89.

22. Ялынская Н. С., Мельник С. П. Направленность экологической сукцессии Шацких озер // Вестн. Львов. ун-та. Сер. геолог. 1989. Вып. 10. С. 20-26.

23. Sytnik Ju. М., Nowikow B. І., Osadczaja N. M. et al. Metali ciezkie w wodzie i osadach dennych jezior Szackiego Parku Narodowego / Ekosystemy wodne i torfowiskowe w obszarach chronionych. Pod red. S. Radwana, Z. Karbowskiego, M. Soltysa. Lublin, 1993. S. 127-128.

ECOLOGICAL AND TOXICOLOGICAL ASSESSMENT OF THE HYDROCHEMICAL PROCESSES TENDENCY IN PISOCHNE LAKE OF SHATSK PARK

Yu. Sytnyk*, N. Osadcha**, P. Shevchenko***, Yu. Zabytivskyi****

*Institute of Hydrobiology of NAS of Ukraine 12, Heroiv Stalingrada St., Kiev 04210, Ukraine e-mail: sytnyk@mail.ru **The Ukrainian Research Hydrometeorological Institute 37, Nauki Ave., Kiev 03028, Ukraine ***National University of Bioresources and of Nature Usage Corps 1, 19, Heroiv Oborony St., Kiev 03140, Ukraine ***Ivan Franko National University of Lviv 4, Hrushevskyi St., Lviv 79005, Ukraine e-mail: yurafish@ukr.net

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

Ю Ситник - Еколого-токсикологічна оцінка спрямованості гідрохімічних процесів в озері пісочне шацького парку

Ю Ситник - Использование метода экспертных оценок в диагностике экономической надежности строительного предприятия