Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Объекты и методы исследования 15
Глава 2. Экотоксикологическое состояние водных объектов загрязненных тяжелыми металлами 20
2.1. Фоновое содержание тяжелых металлов в природных водах 22
2.2. Основные формы миграции тяжелых металлов в водной среде 31
2.3. Механизмы накопления тяжелых металлов в водной экосистеме 40
2.4. Водохранилища 50
2.5. Озера 112
2.6. Реки 135
Глава 3. Содержание поллютантов в экосистеме рыбоводных хозяйств Центральной России 183
Глава 4. Экологический мониторинг ионов ртути, меди, кадмия, свинца, цинка в воде 192
Глава 5. Экологическая безопасность рыбного сырья, загрязненного тяжелыми металлами 204
Глава 6. Воздействие поллютантов органической природы на экосистемы рыбохозяйственных водных объектов 221
6.1. Пестициды 222
6.2. Нефтепродукты 284
Заключение 293
Выводы 306
Список литературы 308
Список приложений 329
- Фоновое содержание тяжелых металлов в природных водах
- Содержание поллютантов в экосистеме рыбоводных хозяйств Центральной России
- Экологический мониторинг ионов ртути, меди, кадмия, свинца, цинка в воде
Введение к работе
Актуальность проблемы. Длительный период информация о состоянии природной среды ограничивалась общими сведениями об отдельных ее компонентах (климат, горные породы, поверхностные воды, животный мир и др.), а в целом же она рассматривалась только как источник полезных ресурсов.
Первые сведения об ухудшении состояния водоемов и, в частности, среды обитания рыб при проникновении в водоемы промышленных стоков появились в России в середине XIX в., а в конце столетия, то есть не более 100 лет тому назад была обозначена сама проблема изменения качества поверхностных вод. вследствие их загрязнения опасными токсикантами.
Особенно интенсивно этот процесс начал протекать в пресноводных водоемах, а также континентальных морях с середины XX в., когда практически повсеместно резко возросли темпы развития народного хозяйства и многократно усилилось поступление многочисленных поллютантов в окружающую среду. К числу наиболее мощных их источников загрязнения относятся сбросные сточные воды промышленных предприятий самого разного профиля, включая сельскохозяйственные, комунально-бытовые и многие другие. Так, в конце 80-х годов по оценкам экологов в пресноводные водоемы страны было выброшено более 150 км сточных, шахтно-буровых и других загрязнений, а объем токсичных вод целлюлозо-бумажных комбинатов (ЦБК) достигал в тот период несколько тысяч кубометров в час. Наряду с этим, в результате деятельности многочисленных предприятий топливно-энергетического комплекса и наземного транспорта обширная группа токсикантов с дымопылевыми выбросами и выхлопными газами проникает в атмосферу и затем в водоемы, где при взаимодействии между собой токсические свойства их суммируются. При этом, возможно образование тысяч новых соединений. В конечном итоге это еще более увеличивает их опасность для гидробионтов.
Следует отметить, что в современный период окружающая среда и биосфера земли в целом под воздействием хозяйственной деятельности человека испытывает огромную многофакторную техногенную нагрузку, что неизменно приводит к нарушению исторически сложившихся и экологически сбалансированных природных комплексов на всех уровнях организации водных систем. Вследствие многолетнего накопления многокомпонентных загрязнений экосистемы практически всех крупных рек, озер, водохранилищ и даже континентальных морей в настоящее время в значительной степени трансформированы и находятся на разных стадиях деградации.
В связи с воздействием столь мощного антропогенного пресса на водные объекты исключительно острой стала проблема чистой воды, недостаток которой ощущается практически повсеместно. Оценивая с этих позиций состояние водных ресурсов России, следует отметить, что экотоксикологическая ситуация в ряде водоемов, особенно используемых в рыбохозяйственных целях, сегодня достигает критического уровня.
Адекватная оценка и своевременная разработка мероприятий по решению этой важнейшей народнохозяйственной проблемы требуют исследования широкого круга вопросов по выяснению особенностей распространения опасных токсикантов, их поведения в ингредиентах водных экосистем, в том числе и в организмах рыб, а также ответной реакции последних на комплексное воздействие химических соединений.
Современный период развития производительных сил отличается невиданными до сих пор масштабами антропогенного воздействия на биосферу. В этой ситуации именно экология, обладающая современными методами и методологиями анализа процессов функционирования водных систем, может обеспечить решение проблемы антропогенного загрязнения водоемов.
Решением Генеральной ассамблеи ООН и Всемирной комиссии по окружающей среде и развитию (резолюция 42/186-187) декларируется, что правительства, компании, предприятия и частные лица должны всемерно способст-
вовать сокращению отрицательных воздействий на природную среду, причиняемых потенциально вредными веществами, продолжать разработку и внедрение в практику критериев и процедур для количественного определения, мониторинга и оценки ущерба, наносимого окружающей среде и здоровью человека.
Разнообразие токсических соединений и элементов, поступающих в гидросферу, меняется ежегодно настолько, что не приходится рассчитывать на проведение детальных исследований по каждому ингредиенту. В связи с этим особую значимость приобретают интегральные и новые обобщенные методические подходы, позволяющие прогнозировать многофакторные последствия техногенного загрязнения водной среды.
При этом, однако, наблюдается несомненный дефицит информации о причинно-следственной обусловленности загрязненности воды, донных отложений и их ихтиотоксического проявления. Этот информационно-методический вакуум обусловлен ограниченностью наших конкретных знаний о состоянии рыб при антропогенных воздействиях. В подобной ситуации информационные пустоты заполняются гипотезами. Построение таких гипотез и концепций должно базироваться на научных данных, полученных в результате выделения из имеющейся информации основных закономерностей, поэтому ценность таких результатов чаще всего зависит от их применения к решению конкретной научной проблемы. Так, например, водоохранные мероприятия, осуществляемые путем нейтрализации гидробиоцидного воздействия пестицидов, должны быть многопрофильными и базироваться прежде всего на нормировании и специфичности их проявления.
Биологическими датчиками и показателями состояния водной экосистемы в конечном счете являются рыбы. Используя рыб в этом качестве, можно на основе их видового и возрастного изменения установить различия в степени загрязненности отдельных участков рассматриваемой водной экосистемы. Этот природный и наиболее объективный биодатчик оценки экологического состояния водной среды может применяться и для прогнозирования экологической
значимости как хронического, так и залпового загрязнения водоемов и управления рыбоводством и рыболовством.
В данной работе на основе комплексного, системного подхода к исследованию антропогенного загрязнения водной среды, донных отложений и рыб тяжелыми металлами и органическими токсикантами показано, что загрязнение рыб химическими элементами и окружающая их водная среда (вода и донные отложения) находятся в динамическом равновесии. Установлено, что под влиянием антропогенного воздействия на отдельное звено экологической системы водоема неизбежно происходят изменения и в других ее составных частях. Научная обоснованность такого подхода к оценке состояния водной экосистемы доказана с позиции динамического единства среды обитания рыб.
С учетом большой актуальности решения комплекса вопросов, связанных с данной проблемой, в этой работе впервые на большом экспериментальном материале в комплексе рассмотрен весь спектр вопросов, касающихся особенностей распространения и кумуляции некоторых пестицидов и тяжелых металлов в воде, донных отложениях и гидробионтах (преимущественно рыбах) ряда водоемов Европейской части России. Полученные и обобщенные данные о содержании этих поллютантов в водных компонентах и в организме рыб разных экологических групп и их ответной реакции на воздействие, позволяют достаточно объективно оценить уровень загрязнения водоемов и состояние гидроэкосистем. В этих условиях весьма перспективно осуществление биоэкотокси-кологического мониторинга [1].
На основе полученных при выполнении этой диссертационной работы данных разработан комплекс инструкций и методик по оперативному определению уровня загрязнения природных вод, мониторингу, совершенствованию способов контроля качества рыбной продукции и др.
Представленная работа выполнена в соответствии с тематическими планами ГосНИОРХ в рамках научно-технических программ Минсельхоза РФ,
Госкомитета РФ по рыболовству, ГКО «Росрыбхоз» и ФЦП «Возрождение Волги».
Цель работы. Целью работы являлись комплексная оценка, мониторинг и минимизация антропогенных загрязнений пресноводных экосистем России на основе сравнительного анализа опасности ряда тяжелых металлов, пестицидов и нефтепродуктов, содержащихся в воде, донных отложениях и гидробионтах (рыбах). Соответственно, в задачи проведенных экспериментальных и натурных научно-методических исследований входило:
1) комплексная сравнительная оценка содержания тяжелых металлов в
разнотипных водных экосистемах;
научное обоснование и разработка специального технического устройства для мониторинга тяжелых металлов в водной среде;
разработка и внедрение экологически безопасной системы извлечения ионов тяжелых металлов из рыбного сырья;
установление «гидробиоцидности» для пестицидов различного целевого назначения;
определение избирательности ихтиотоксического воздействия ряда пестицидов;
определение содержания нефтепродуктов в пресноводной экосистеме;
научная оценка зависимости состояния рыб от качества среды их обитания на основе системного подхода к оценке состояния основных составляющих водных экосистем.
В результате исследований в работе представлено концептуальное обоснование закона экологии «все связано со всем», вытекающее из научных исследований автора, формулирующих единство содержания поллютантов в отдельном ихтиоценозе с водной экосистемой (вода, донные отложения, рыбы). Научная новизна и теоретическая значимость проведенных комплексных исследований заключается в том, что впервые на большом фактическом материале приводится сравнительный анализ экологической опасности для рыб поллю-
тантов различного целевого назначения.
При выполнении этого диссертационного исследования автором впервые получены новые материалы, научно обосновывающие механизм избирательного воздействия фосфорорганических пестицидов для отдельных видов водных организмов (А.с. № 1149908, 1984; А.с. № 1175413, 1985; А.с. № 1282835, 1985; А.с. № 1482630, 1987; А.с. № 1464989, 1988; А.с. № 1515421, 1988). Установлено, что межвидовые различия у рыб в толерантности к ФОС зависят от скорости протекания в их организме процесса карбоксилэсеразного гидролиза, а также показан механизм токсического воздействия карбофоса.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
Методология комплексного контроля экологического состояния пресных вод, загрязненных различными соединениями, наряду с контролем загрязненности гидробионтов и донных отложений;
Методология использования ихтиотоксикологического мониторинга для оценки современного состояния пресноводной экосистемы;
Концепция оценки качественного состояния пресноводных экосистем путем интегрального анализа рыб, воды и донных отложений;
Способ экологического мониторинга содержания тяжелых металлов в воде путем их определения в специальном сорбенте;
Способ минимизации антропогенных загрязнений путем очистки рыбного сырья с помощью экологически безопасного сорбента.
Новизна исследований и научных результатов. Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:
- разработана концепция экологического контроля и мониторинга пресноводных объектов на основе системного, интегрального подхода к одновременной оценке уровня загрязненности воды, донных отложений и гидробионтов (рыб), нацеленная на обеспечение экологической безопасности водных объектов;
- сформулированы требования и разработаны научно-обоснованные пред
ложения по экологическому мониторингу рыбохозяйственных водоемов;
-разработаны и обоснованы требования, предложены научно-методические и технические решения, на основе которых создан новый способ оценки экологического состояния водоемов;
создан экологически безопасный метод очистки рыбного сырья;
впервые на основе многочисленных экспериментальных и натурных данных, полученных в реках, озерах и водохранилищах различных регионов России надежно доказано, что наиболее значимым показателем, объективно и адекватно отражающим уровень антропогенного загрязнения природных вод и донных отложений, является показатель загрязненности гидробионтов неорганическими и органическими токсикантами;
- впервые установлено, что продолжительное техногенное загрязнение природных вод приводит к непрерывному накоплению в гидробионтах (рыбах) тяжелых металлов, в то время как концентрации органических загрязнителей, достигая определенного уровня насыщения в гидробионтах, далее не превышают некоторых пороговых значений, то есть по органическим загрязнителям в процессе техногенного воздействия на водоемы в рыбах достигаются и поддерживаются определенные уровни динамического концентрационного равновесия. Негативные изменения, наблюдаемые у рыб, а также фактическое содержание в их организме повышенных концентраций токсичных металлов могут служить биологическим датчиком оценки качества водной среды;
впервые предложены и теоретически обоснованы экологические аспекты практического применения ихтиотоксикологического состояния водной экосистемы. Показано, что использование искусственных сорбентов позволяет получать экологически чистую продукцию.
Значимость для теории и практики. Полученные в результате научных исследований теоретические обоснования явились основой для практического применения экологического мониторинга оценки водной системы. Использова-
ниє специальных сорбентов для извлечения тяжелых металлов из рыбного сырья без нарушения технологии его обработки позволяет получать экологически безопасную продукцию.
На большом фактическом материале концептуально доказан закон экологии "все связано со всем", формулирующий единство загрязнения рыб и окружающей их водной экосистемы. Научно обоснованы комплексный подход и оценка качественного состояния водной экологической среды по ихтиопатоло-гическим показателям.
Реализация результатов работы. На основании экспериментальных и натурных исследований подготовлено и издано три Методических указания, научно-методическое пособие и инструкция по использованию предложенных разработок экологического контороля загрязненных водоемов. Изложенные практические материалы используются в экологической регламентации поллю-тантов. Представленная работа выполнена на основе тематических планов Гос-НИОРХ в рамках научно-технических программ Минсельхоза РФ по рыболовству, ГКО "Росрыбхоз" и ФЦП "Возрождение Волги".
Апробация работы. Основные и отдельные положения работы и материалы диссертации многократно сообщались и обсуждались на различных конференциях, совещаниях и симпозиумах, в том числе на: ежегодных сессиях Ученого совета ГосНИОРХ; Научно-Техническом совете Главрыбвода; Фармакологическом совете Минсельхоза России; XXI Конференции по изучению и освоению водоемов Прибалтики и Белоруссии, 1983; Совещании "Химия синтетических пиретроидов и их применение в сельском хозяйстве", 1984; Конференции "Роль химических средств защиты растений в реализации продовольственной программы", 1984; VI Всесоюзном Лимнологическом совещании по круговороту вещества и энергии в водоемах, 1985; Конференции "Биологические ресурсы внутренних водоемов Европейского Севера", 1986; XXII Конференции по изучению водоемов Прибалтики, 1987; XXXI Конференции, 1987; Конференции "Биологически активные вещества в сельском хозяйстве", 1987;
Первой Конференции по рыбохозяйственной токсикологии, 1988; Конференции "Экологические проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов Северо-Западной европейской части РСФСР", 1990; Второй Конференции по рыбохозяйственной токсикологии, 1991; Конференции "Ртутная опасность - проблема XX века", 1992; Научно-консультационном совете по рыбохозяйственной токсикологии МИК "Общие закономерности и механизм накопления токсикантов кормовыми организмами и рыбами, обитающими в загрязненных водоемах. Влияние загрязнения на качество продукции", 1994; Международной Конференции "Крупные озера Европы - Ладожское и Онежское", 1996; Научном консультационном совете по рыбохозяйственной токсикологии МИК "Проблема регионального регламентирования антропогенной нагрузки с учетом зональных и азональных особенностей токсикорезистентности водных экосистем", 1997; Первом конгрессе ихтиологов, 1998; Научном консультативном совете по рыбохозяйственной токсикологии МИК "Роль ПДК, биотестирования и биоиндикации в охране водных объектов от загрязнений, 1999; Международном семинаре "Охрана водных биоресурсов в условиях интенсивного освоения нефтегазовых месторождений на шельфе и внутренних водных объектах Российской Федерации", 2000; Всероссийской конференции "Фундаментальные и прикладные аспекты функционирования водных экосистем в XXI веке", 2001; Международной конференции "Естественные и антропогенные аэрозоли", 2001; Международной конференции "Новые технологии в защите биоразнообразия в водных экосистемах", 2002; Второй Международной конференции "Биотехнология - охрана окружающей среды", 2004; Международной конференции "Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения", 2004.
Публикации. Результаты исследований отражены в 40 опубликованных работах, в том числе 20 статей в тематических сборниках трудов; 5 методических указаний, инструкций и пособий, 7 авторских свидетельств,
2 патента, 1 монография, 3 статьи в реферированных журналах и 2 под редакцией соискателя.
Фоновое содержание тяжелых металлов в природных водах
В настоящее время под фоновыми концентрациями химических, элементов обычно понимают уровень их содержания в природных средах на территориях, удаленных от источников поступления загрязняющих веществ (ЗВ). Ввиду глобальных атмосферных переносов токсикантов практически невозможно выявить экосистемы, лишенные антропогенного воздействия. Поэтому следует считать, что понятие "фоновые концентрации" является в значительной степени условным. Имеющиеся данные также свидетельствуют о том, что содержание многих химических элементов в объектах биосферы изменяется под влиянием природных и антропогенных факторов. Вследствие этого под «фоновыми концентрациями» токсикантов можно понимать уровни их концентраций в биогеохимических образцах, собранных на территориях, менее всего подверженных прямому антропогенному воздействию. Исходя из этого, следует признать, что в настоящее время фоновое содержание химических элементов в природных объектах является суммой естественного их уровня с добавлением ингредиентов, которые имеют антропогенное происхождение. В последние десятилетия давление этого антропогенного пресса возрастает, что способствует постоянному увеличению фонового глобального загрязнения окружающей среды, включая атмосферу, водоемы, почву, биоту. По этой причине исследования, выполненные в заповедниках (в том числе и биосферных), не позволяют получить данные, полностью исключающие антропогенное влияние [12]. Учитывая эти факторы, в мире действует концепция фонового экологического мониторинга (в частности, система глобального комплексного мониторинга загрязнения биосферы), которая обеспечивается деятельностью сети базовых региональных станций. В таблицах 21-23 приведены обобщенные данные о распространении ряда ТМ, как наиболее приоритетных загрязнителей в атмосфере, атмосферных осадках, донных отложениях рек и озер фоновых районов мира [13]. Как видно из данных таблиц, содержание ТМ в атмосфере и осадках подвержено значительным колебаниям и иногда изменяется в пределах одного-двух порядков величин для фоновых районов. Так, в Северном полушарии этот показатель в атмосфере и атмосферных осадках оказался максимальным в континентальных районах Европы, Азии, Северной Америки и минимальным -в полярных районах и открытых зонах Мирового океана. Эти особенности распространения свинца, кадмия, мышьяка, ртути в глобальном масштабе напрямую зависят от размещения источников поступления их в атмосферу. Так, до 90% свища, 70-80% кадмия и мышьяка, более 10% ртути, содержащихся в атмосфере, имеют антропогенное происхождение.
В атмосферных осадках Западной Европы максимальные значения концентраций свинца значительно выше, чем в Северной Америке и Восточной Европе. Этот же элемент намного чаще регистрируется в атмосферных осадках северной части Атлантического океана - 9,0 мкг/л (по сравнению с Тихим океаном и арктическими зонами - 0,11-0,62 мкг/л), то есть в зоне, прилежащей к наиболее развитым в экономическом отношении странам упомянутых, континентов, хотя и расположенной на огромном расстоянии от основных источников поступления этих поллютантов в атмосферу.
Повышенный уровень глобального загрязнения в Северном полушарии по сравнению с Южным сохраняется и в настоящее время [14].
Фоновые концентрации ТМ в донных отложениях внутренних водоемов многих стран оказались выше по сравнению с таковыми в воде; особенно это касается водоемов Европы (см. табл. 3). Если ранее фоновые значения ряда металлов в большинстве случаев были весьма низкие, то сейчас в отдельных водоемах страны среднее количество их значительно возросло. Так, в воде р. Волги концентрация Си увеличилась в 1-1,5 раза, Zn - в 9,8, РЬ - в 5,6, Cd - в 4,9. При этом в летний период фоновые величины Си и Zn были в 3-7 раза выше ПДК. Уровень Hg в воде за последние 3-4 года тоже возрос - от следовых количеств до 2-3 ПДК. Следовательно, фоновый уровень содержания ТМ в гидросфере прямо пропорционален степени техногенного воздействия [15].
Среди наиболее экологически опасных химических веществ, загрязняющих водную среду, одно из первых мест занимают ТМ
Содержание поллютантов в экосистеме рыбоводных хозяйств Центральной России
В настоящий период в стране распространены рыбоводные хозяйства по выращиванию товарной продукции, водоснабжение которых осуществляется из различных естественных водоемов, где, как показано выше, содержится широкий набор различных поллютантов. включая ТМ. Наряду с ними в период широкого развития теплоэнергетики значительное количество тепловодных рыбоводных хозяйств, функционирует на сбросных каналах и водоемах-охладителях вблизи различных ГРЭС, АЭС и многих других источниках сброса промышленной теплой воды. Этот фактор, в свою очередь, способствует поступлению в выростные пруды, садки и бассейны различных токсикантов, обычно содержащихся в сбросных водах промышленных предприятий различного профиля. Помимо этого, практически все рыбоводные хозяйства, как и естественные водоемы, подвергаются загрязнению вредными соединениями проникающими из атмосферы с кислотными дождями, пылью, дымом и др. В результате воздействия комплекса этих факторов абиотическое и биотические компоненты всех типов рыбоводных хозяйств загрязняются многими токсикантами, в том числе и ТМ. Для выяснения степени накопления их во внешней среде (вода, грунт) и в организме выращиваемых рыб в 15 областях центральной Европейской России проведено скрининговое обследование 25 рыбоводных хозяйств (табл. 95). При анализе прежде всего обращает на себя внимание факт широкого распространения токсикантов в рыбхозах разного типа на всей территории обширного региона России. Это - Zn, Си, Cd, РЪ, Ni, Hg, Со, As. В II рыбоводных хозяйствах (из 25 обследованных) наиболее часто регистрируются превышение ПДК по Hg , Си , Cd , Zn, которые отмечены в 35, 32, 23 и 16 пробах воды соответственно. Установлено, что в воде предприятий разных областей некоторые элементы обнаружены в больших количествах, например, Zn - в Киришских прудах-отстойниках (Ленинградская обл.), Муромском рыбзаводе (Владимирская обл.),
Сормовском рыбхозе (Нижегородская обл.). Имеются сведения, что средние показатели Си в воде водоема-охладителя Ростовской ГЭС превышают ПДК в 59 раз,(максимальные - в 172 раза), a Zn - в 6-32 раза. Накопление этих и других токсикантов (РЪ, Sr) вызывает острое и хроническое отравление рыб [141].
В донных отложениях водоемов кумуляция этих поллютантов протекает более интенсивно и уровень ее по сравнению с водой нередко превышает в десятки и сотни раз. Так, например, в грунте сбросного канала Череповецкой ГРЭС концентрация ТМ, особенно Си и Zn, в 500-600 раз выше, чем в воде (табл. 96). Эти данные свидетельствуют, что и в абиотических компонентах сравнительно небольших по площади водных объектов (пруды) также проявляется известная тенденция концентрации микроэлементов, что, как отмечено выше, характерно и для естественных водоемов.
При питании кормовыми беспозвоночными (а также с водою) ТМ проникают в организм выращиваемых рыб, где постепенно кумулируются. В результате этих процессов мышцы и печень прудовых рыб повсеместно загрязнены многими токсикантами. ДОК в рыбах были превышены для Cd - 26 пробах, Ni -в 16, Zn -1. Pb и Hg - в двух пробах. Превышение ДОК достигало у сазана по Ni -0,84 мг/кг, Со - 0,84 мг/кг, Hg - 0,94 мг/кг, карася - по РЬ - 1,96 мг/кг.
В целом этот показатель в мышцах рыб обследованных рыбхозов, как правило, значительно выше по сравнению с таковым в воде (рис. 5). Характерно, что в одном и том же рыбхозе уровень накопления практически всех микроэлементов в мышцах осетра (1+) и форели (2+) ниже, чем у карпа того же возраста. Количественные показатели большинства их с увеличением возраста этого же вида рыб в целом повышаются (табл. 97).
Экологический мониторинг ионов ртути, меди, кадмия, свинца, цинка в воде
Антропогенное воздействие на природу при различных технологических процессах приводит к накоплению в водоемах ионов тяжелых металлов, которые оказывают крайне неблагоприятное влияние на водные организмы. В связи с этим весьма важным представляется определение количества загрязняющих веществ, содержащихся и поступающих в водоемы в единицу времени, а не их концентрация (ПДК). Такой принцип нормирования уже применяется в ряде стран (США, Финляндия, Швеция и др.).
Известно, что многие рыбохозяйственные водоемы страны находятся в неблагоприятном экологическом состоянии. Снижаются запасы и уловы ценных видов промысловых рыб, происходит их гибель на разных этапах развития, ухудшаются товарные качества. В то же время отсутствует достоверная информация о качестве среды обитания рыб и сложившейся неблагоприятной экологической ситуации на водоемах [143].
Среди поллютантов ТМ представляют наиболее приоритетный интерес не только из-за их высокой токсичности для водных организмов, но значительной стабильности в водной среде и способности к аккумуляции и трансформации внутри биоценоза водоема.
Источники поступления ТМ в окружающую среду разделяются на природные (в основном - разрушение горных пород) и антропогенные, представляющие наибольшую опасность. В настоящее время техногенный путь поступления ТМ в водоемы значительно превышает естественный.
Воздействие ТМ на водные организмы сопровождается поражением фи-зиолого-биохимических систем. Накопление их в рыбах происходит в жизненно важных, органах (печень, почки, селезенка, жабры), а также в мышечной и костной тканях, что приводит к изменению ферментативной активности, нарушению дыхания, синтеза белка. При этом наряду с возможной гибелью организмов наблюдается снижение плодовитости, что вызывает изменение биотического круговорота и потерю устойчивости экосистемы водоема.
В этих условиях резко возрастает отрицательное воздействие ТМ и при сравнительно медленном и незначительном поступлении их в водоем. Такой внешне скрытый эколого-патологический процесс в настоящее время практически не контролируем и не прогнозируем, так как поступающие концентрации ТМ настолько малы в воде в момент взятия проб, что аналитически трудно определимы. Длительное воздействие малых концентраций (ПДК) ТМ на рыб, наряду с развитием специфических проявлений (токсикозы, канцероген-ность, тератогенность и т.д.), сопровождается неспецифическими реакциями организма, проявляющимися в снижении резистентности к стрессам как биотического, так и абиотического характеров. При этом если специфические отклики биоты на отравление ТМ могут быть выявлены путем обычных химических и патолого-физиологических анализов, то хронические можно своевременно обнаружить, а главное идентифицировать и спрогнозировать только путем постоянного контроля содержания и/или поступления ТМ в водоем, что достигается использованием разработанного нами устройства [79].
Достоверность информации о составе и свойствах сточных и качестве поверхностных вод должна обеспечиваться путем создания современной технической основы контроля и унификации отбора проб. В настоящее время не разработаны государственные нормативные документы, четко определяющие порядок регулярного контроля за различными источниками загрязнения воды ионами ТМ, прежде всего ртути, кадмия, меди и свинца. Принятые рекомендации касаются лишь сточных вод (локальные источники) сбрасываемых в постоянном или периодическом режиме. Государственный контроль является выборочным, частота его диктуется специфическими особенностями экологической обстановки в регионе.
Контроль за содержанием ТМ во внутренних водоемах осуществляют путем периодического анализа проб воды для определения наличия и уровня кумуляции токсикантов. Известно насколько опасны даже очень малые их концентрации, поэтому прямое аналитическое определение их бывает или весьма затруднено, или совсем невозможно. В этих, случаях пользуются предварительным концентрированием поллютантов в пробе воды.
Однако подобный способ определения ТМ в воде не может обеспечить надежный мониторинг загрязнения рыбохозяйсгвенных водоемов. Это обусловлено неравномерностью поступления в них ионов ТМ, а также их количественными изменениями в воде вследствие ее динамичности и химическим содержанием (процессы седиментрации, трансформации их форм, распределение по биотическим и абиотическим объектам и др.). В силу этих причин для получения достоверной оценки токсикологического состояния водоема различной категории необходимы довольно многократные с небольшими перерывами анализы проб воды.
