Введение к работе
Актуальность исследования
В настоящее время основные задачи исследования Каспия направлены на поиски путей сохранения его биологического и ландшафтного разнообразия. По мнению группы авторитетных ученых, в течение десятилетий изучающих динамику экосистемы Каспийского моря [Абдурахманов Г.М., 2002; Иванов В.П., 2000, 2001; Абдусамадов А.С., 2004; Катунин Д.Н., 1998; Бухарицин П.И., 2008], на рубеже XX-XXI веков экосистема Каспия функционирует под воздействием ряда негативных факторов (перелова, зарегулирования речного стока, вселения «сорных» видов, загрязнения), в отдельных случаях приводящих к возникновению высокой экологической напряженности.
Одним из основных факторов является загрязнение моря, которое формируется главным образом за счет поступления загрязняющих веществ с речным стоком. Среди других наиболее весомых источников поступления токсичных веществ могут быть названы атмосферный перенос и транспортное сообщение, а также изменение уровня Каспия (Веницианов Е.В., 1997). Кроме того, в современный период на акватории северной части Каспийского моря, богатой запасами углеводородного сырья, начаты работы по разведке и освоению нефтегазовых месторождений, что в будущем увеличит количество танкерных перевозок и создаст дополнительный потенциальный источник загрязнения акватории соединениями органического ряда и тяжелыми металлами, которые сопутствуют процессам нефтегазодобычи (Патин С.А., 2001). Совокупное воздействие негативных факторов в конечном итоге сказывается на жизненно важных функциях и генофонде гидробионтов, значительное снижение численности которых наблюдается в последние 20 лет.
В группу наиболее опасных загрязняющих веществ, присутствующих в водах Каспийского моря, наряду с углеводородами различного генезиса, полихлорированными бифинилами входят тяжелые металлы (ТМ) - продукты как естественного происхождения, так и привнесённые в виде компонентов промышленных отходов с речным стоком, а также сопутствующие при нефтедобыче. На сегодняшний момент накоплено огромное количество работ, посвященных проблеме загрязнения водных объектов тяжелыми металлами. В группу наиболее распространенных тяжелых металлов, по мнению многих авторов, входят марганец, никель, цинк, железо, кадмий, свинец, медь и их соли, характеризующиеся длительным сохранением в воде, накоплением в донных отложениях и гидробионтах [Перевозников М.А., Богданова Е.А., 1999].
Как микроэлементы, тяжелые металлы (ТМ) имеют большое значение в жизни рыб и других гидробионтов. Они являются необходимым источником энергии для водных организмов, входят в состав ферментов, витаминов, гормонов, участвуют в биохимических процессах, протекающих в организмах рыб [Ковальский В.В., 1974; Роль микроэлементов, 1980]. Но, находясь в воде в больших количествах, денатурируют белки, блокируют тиоловые группы, оказывают антибиотическое влияние на течение жизненных процессов и вызывают генетические изменения [Будников Г.К., 1998]. Опасность металлов усугубляется тем, что они не подвергаются химической биодеградации, как это свойственно органическим соединениям, а лишь перераспределяются между абиотическими и биотическими компонентами и взаимодействуют с ними. В связи с этим особую актуальность приобретают сведения о формах существования, миграции, бионакоплении тяжелых металлов в звеньях экосистемы Северного Каспия.
Цель исследования – выявление особенностей миграции тяжелых металлов в экосистеме Северного Каспия.
Основные задачи исследования:
-
Изучить распределение тяжелых металлов в компонентах экосистемы Северного Каспия. Определить доминирующую форму нахождения элементов в воде.
-
Определить индекс загрязненности вод (ИЗВ).
-
Оценить накопление тяжелых металлов донными осадками Северного Каспия. Определить коэффициенты донной аккумуляции металлов.
-
Выявить корреляционную связь между многолетним уровнем накопления тяжелых металлов в тканях гидробионтов и в природной среде.
Научная новизна. Впервые обобщены данные по содержанию и распределению тяжелых металлов в воде, взвеси, донных отложениях и гидробионтах западной части Северного Каспия. Определена доминирующая форма миграции исследуемых элементов для вод Северного Каспия. В западной части Северного Каспия выявлены районы, где наиболее часто металлы транспортируются в ионном виде, концентрации ионных форм элементов превышают ПДК. Определен индекс загрязненности вод Северного Каспия. Выявлены участки наибольшей аккумуляции ТМ в донных отложениях. Изучено накопление тяжелых металлов ихтиофауной. В западной части Северного Каспия выявлены районы, где наиболее часто концентрации свинца и кадмия в рыбах превышают ДОК, определены коэффициенты накопления тяжелых металлов в рыбах.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные данные характеризуют современное состояние экосистемы Северного Каспия; могут быть использованы в мониторинге других районов моря.
Результаты работы могут быть использованы для разработки и осуществления природоохранных мероприятий с целью оздоровления экологической обстановки в районе обитания ценных промысловых видов рыб. Материалы работы включены в лекционные курсы специальных дисциплин «Экологический мониторинг», «Гидробиология», «Ихтиология» ФГБОУ ВПО «АГУ» и ФГБОУ ВПО «АГТУ».
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Доминирующая форма миграции цинка в поверхностных водах Северного Каспия – ионная, остальные элементы находятся преимущественно во взвешенном состоянии.
-
Индекс загрязненности вод Северного Каспия определяется диапазоном чистые воды (0,2) – загрязненные воды (3,4). Центральная часть предустьевого пространства р. Волги у выхода Кировского и Белинского каналов и восточная часть акватории с глубинами свыше 5 метров относится к умеренно загрязненным водам, западная часть Северного Каспия – к загрязненным.
-
Наибольшее накопление в донных отложениях отмечено для железа и марганца, наименьшее – для цинка. Высокие коэффициенты донной аккумуляции обнаружены в западной части исследуемой акватории.
-
Выявлена корреляционная связь между содержанием кадмия в донных отложениях и тканях бычков-песочников (r=0,64); меди и марганца в донных отложениях и тканях северо-каспийской воблы (медь – r=0,74, марганец – r=0,64).
Апробация работы
Материалы диссертационной работы были доложены на 3-й Международной конференции молодых ученых и студентов. – Самара. гос.техн.ун-т. 2002; научно-практической конференции «Научные исследования молодых ученых – социально-экономическому развитию Астраханской области». – Астрахань, 2002; научно практической конференции «Научные исследования молодых ученых – социально-экономическому развитию Астраханской области». – Астрахань, 2003; первой международной научно-практической конференции молодых ученых «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек». – Астрахань, 2004; международной конференции БОРОК. – Москва, 2005; Тр. 2-го Международного форума (7-й Международной конференции) «Актуальные проблемы современной науки». – Самара, 2006; IV Международной научно-практической конференции «Проблемы сохранения экосистемы Каспия в условиях освоения нефтегазовых месторождений». – Астрахань, 2011.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы, в том числе в журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ – 5.
Структура и объем работы
