ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПИРОГОВСКОГО ПРУДА (ЗАВЬЯЛОВСКИЙ РАЙОН, УДМУРТСКАЯ РЕСПУБЛИКА)

ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПИРОГОВСКОГО ПРУДА (ЗАВЬЯЛОВСКИЙ РАЙОН, УДМУРТСКАЯ РЕСПУБЛИКА)
Даты проведения
с 2020-01-01 по 2020-11-01

Поверхностные воды являются наиболее важными для жизнедеятельности человека (Восстановление и охрана малых рек…, 1989). Исследование вод и донных отложений экосистем водных объектов важно с точки зрения изучения их токсического действия, так как известна общая тенденция последнего времени – активное распределение токсикантов в водной среде, и аккумуляция их в донных отложениях (Матишов, 2003). Донные осадки, образующиеся в результате седиментации взвешенного в воде материала и его взаимодействия с водной фазой, играют роль в формировании гидрохимического режима водоемов. Сложность компонентного химического состава донных отложений, разнообразие форм нахождения в них различных химических веществ, определяют их важную роль в формировании токсикологической ситуации в водоемах (Томилина, 2000). Изучение свойств донных отложений в условиях загрязнения водных объектов – важная и актуальная задача. Одним из методов ее решения является биотестирование. Под биотестированием понимается метод исследования, при котором о качестве среды, факторах, действующих на состояние окружающей среды, судят по выживаемости и (или) продуктивности, физиолого-биохимическим или поведенческим показателям специально помещенных в эту среду организмов – тест-объектов (Иванова, 2009). Биотестирование применяется для оценки токсичности загрязняемых природных и сточных вод. Токсичность – характеристика биологическая, и может быть определена только с использованием живых организмов, поскольку получаемые аналитическими методами концентрации отдельных загрязняющих веществ не позволяют оценить экологическое влияние на биоту (Бейм, 1986). Биотестирование позволяет устанавливать районы и источники загрязнения.

Методика.Исследованный пруд находится на территории Завьяловского района на юго-западной границе г. Ижевска. Пруд построен на реке Пироговка (рис. 1). Данная река имеет следующие характеристики: длина 29 км, площадь водосборного бассейна 179 км2 . Пруд имеет большую поверхность водного зеркала и большую глубину. Максимальная ширина оставляет примерно 376 м (в низовьях пруда). Длина от плотины до низовьев равно примерно 1,59 км. Протяженность границ составляет примерно 3,76 км. Площадь пруда равна примерно 547 га (Генеральный план…, 2012). Точки отбора проб донных отложений приведены на рис. 2. Донные отложения отбирались с лодки дночерпателем (рис. 3). Всего было отобрано 12 проб донных отложений. Содержание металлов определялось в лаборатории Минприроды УР. Методы отбора и подготовки проб донных отложений были выполнены в соответствии с базовыми национальными стандартами: ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 28168-89, ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ Р 53123-2008 (ИСО 10381-5:2005). В отобранных образцах донных отложений определяли содержание валовых форм 12-ти элементов – стронция, свинца, мышьяка, цинка, меди, никеля, кобальта, железа, марганца, хрома, ванадияи титана рентгенофлуоресцентным методом на спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС-G» при помощи аттестованной методики М-049-П/10. Дополнительно был выполнен РФА на элемент барий. Определение потенциальной кислотности грунта(pH) и окислительно-восстановительного потенциалапроводили потенциометрическим методом на иономере И-120 согласно ГОСТу 26483-85. Измерение минерализации вытяжки из донных отложений: Навеску 10 г грунта внесли в склянку, прилили 25 мл дистиллированной воды. С помощью TDS-метра измерили уровень минерализации (опустили прибор в полученную смесь, зафиксировали измерения). Оценка фитотоксичности донных отложений проводилось по тест-объекты – кресс-салату. В каждую пробу с водной вытяжкой из донных отложений было посажено по 30 семян кресс-салата. Опыт проводили в 3-х кратной повторности. Нормой считается прорастание 90-95 % семян в течение 3-4 суток. В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения: Загрязнение отсутствует. Всхожесть семян достигает 90-100%, сходы дужные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы. Слабое загрязнение. Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные. Среднее загрязнение. Всхожесть 20-60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства. Сильное загрязнение. Всхожесть семян очень слабая (менее 20%). Проростки мелкие и уродливые (Ашихмина, Зубкина, 2000).Каталазнуюактивность в донных отложениях определяли газометрическим методом. Газометрический метод определения каталазной активности заключается в определении объема выделившегося кислорода, которая образуется в ходе разложения ядовитой для большинства организмов перекиси водорода при её взаимодействии с почвой в единицу времени (Галстян, 1978).


Цель: изучить эколого-токсикологическую характеристику донных отложений пруда в деревне Пирогово Завьяловского района Удмуртской Республики.
Задачи: 1.Определить содержание тяжелых металлов в донных отложениях и сравнить их с нормативами. 2. Выявить всхожесть семян кресс-салата и сделать вывод о токсичности донных отложений с разных станций исследования водоема. 3. Оценить потенциальную кислотность донных отложений, минерализацию, окислительно-восстановительный потенциал. 4. Оценить каталазную активность донных отложений.
Результаты: 1.Существует несколько подходов при оценке уровня загрязненности донных отложений металлами. Наиболее распространенные подходы – сравнение полученных концентраций металлов со значением величин Кларка, фоновыми концентрациями. Кларки литосферы были взяты для дерново-подзолистых почв. Фоновые концентрации тяжелых металлов в донных отложениях были взяты для реки УзгинкаЯкшур-Бодьинского района Удмуртской Республики для песчаных и илистых донных отложений (табл. 2).Содержание титана в изучаемых донных отложениях изменялось от 1251 до 3639.8 мг/кг.Наименьшая концентрация наблюдалисьна станции № 1 с песчаным грунтом, наибольшая – на станции № 4 с илистыми донными отложениями. Содержание Ti в изучаемых донных отложениях превышает фоновые концентрации только на станции № 6 (песчаные донные отложения) в 2.3 раза. Концентрация ванадия на станциях исследования изменялась от 77.0 мг/кг (станция № 1) до 172.8мг/кг (станция № 4), что превышает фоновые концентрации в 1.5-2 раза и Кларки литосферы для дерново-подзолистых почв в 1.2 – 2.7 раз. Концентрации хрома менялись от 142.9мг/кг (станция № 6) до 263.5 мг/кг (станция № 3), что превышает Кларки литосферы для дерновоподзолистых почв в 1.06 -1.36 раза, фоновые концентрации для илистых и песчаных ДО в 1.7-3 раза. Содержание марганца в изучаемых донных отложениях изменялось от 535.4 мг/кг (станция № 1) до 6286.3 мг/кг (станция № 3). Содержания железа в донных отложениях менялось от 10869.6 мг/кг (станция № 1) до 33300.0 мг/кг (станция № 3). В песчаных грунтах отмечено превышение фоновых концентраций железа в 1.4- 1.8 раз, в илистых – в 1.1-2.4 раза.Концентрация кобальта составляла от 9.86 мг/кг (станция № 1) до 35.33 (станция № 4), что превышает Кларки литосферы для дерново-подзолистых почв в 1.2-3.8 раз на всех станциях исследования.В песчаных донных отложениях отмечено превышение фоновых концентраций кобальта в 1.2 – 1.4 раза, в илистых ДО – 1.2–2.6 раз.Никель присутствовал в пробах в концентрациях от 34.2 мг/кг (станция № 6) до 128.8 мг/кг (станция № 3),что превышает Кларки литосферы для дерново-подзолистых почв в 1.59 - 5.6 раз. В песчаных донных отложениях отмечено превышение фоновых концентраций никеля в песчаных грунтах в 1.1-1.7 раз, в илистых ДО – 1.2-2.4 раз.Концентрация меди в донных отложениях менялась в пределах от 41.2 мг/кг (станция № 1) до 260.6 мг/кг (станция № 4). Это превышает Кларки литосферы для дерново-подзолистых почв в 2.7 - 11.2 раз, а также фоновые концентрации для илистых и песчаных ДО - в 2- 7.4 раза.Концентрация цинка изменялась от 17.2 мг/кг (станция № 1) до 4611.0 (станция № 3).В песчаных донных отложениях водоема отмечено превышение фоновых концентраций цинка в 3-12 раза, в илистых ДО – 5-12 раз.Содержание стронция изменялось от 161.91 мг/кг до 231.17 мг/кг. Концентрация Sr превышает фоновые концентрации на песчаных грунтах в верхнем течении водоема на станциях №№ 1 и 2 в 1.15-1.2 раза. Свинец присутствовал в пробах в концентрациях от 2.43мг/кг до 42.4 мг/кг.Минимальное содержание отмечалось в песчаном грунте. Концентрация Pb в донных отложениях превышает Кларки литосферы для дерново-подзолистых почв в среднем и нижнем течении водоема в 3-3.6 раз. Содержание Pb в илистом грунте превышает фоновые концентрации в 4 – 4.8 раз. Концентрация мышьяка изменялась от 4.015 мг/кг (станция № 2) до 10.61 мг/кг (станция № 3).Превышение фоновых показателей отмечено на всех станциях с илистыми ДО в 1.15 -1.6 раз. Барий присутствовал в грунте в концентрациях 1507.5 мг/кг (станция № 6) – 2641.5 мг/кг (станция № 3). В песчаных грунтах содержание Ba превышает фоновые концентрации в 1.4-2 раза, в илистых – 8.4-11 раз. 2. Всхожесть семян кресс-салата в водных вытяжках на станциях исследования изменялась от 28% - 64%. Донные отложения характеризуются средней и слабой фитотоксичностью. 3.Минерализация водной вытяжки донных отложений изменялась от 190 мг/л до 360 мг/л. Потенциальная кислотность донных отложений на станциях исследования варьировала от 7,5 до 8,1 ед. рН. Донные отложения относятся к нейтральным и слабощелочным. Окислительно-восстановительный потенциал вытяжки из донных отложений изменялся от -0,6 до -0,8. 4.Каталазная активность донных отложений на станциях исследования изменялась от 11,3мл О2/1 мин до 195 мл О2/1 мин.
О проекте

Проект опубликовал

Целевая аудитория

школьники 5-7 класс школьники 8-11 класс студенты специалисты преподаватели

Специализации

ТРИЗ Образовательные технологии Исследование

Области знаний

Биология и науки о Жизни Науки о Земле