Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета» Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu Н. А. Калиненко Омский государственный педагогический университет О. А. Макарова Омский государственный институт сервиса Загрязнение р. Иртыш солями тяжелых металлов и их влияние на растительный мир водоема 03.00.16 – экология А В малых концентрациях медь оказывает отрицательное влияние, с повышением концентрации появляется стимулирующий эффект, который увеличивается, достигая своего оптимума, а потом снова снижается. Кадмий в малых концентрациях нейтрален, при росте его концентрации отрицательное действие усиливается. Загрязнение рек, озер в настоящее время продолжает оставаться одной из важнейших экологических проблем. В связи с недостаточной очисткой воды, в водные источники попадает большое количество химических веществ, что в свою очередь приводит к гибели водных флоры и фауны. Воды основных рек – Волги, Дона, Кубани, Оби, Лены, Печоры, являющихся основными источниками питьевого водоснабжения, оцениваются, как “загрязненные”, их притоков Оки, Камы, Иртыша и т.д. – как “очень загрязненные”. Такое положение связано, прежде всего, с большим объёмом сточных вод, сбрасываемых в открытые водоёмы. В Архангельской области загрязнение р. Северной Двины и её притоков обусловлено, в основном, сбросом неочищенных сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий (Котласского, Соломбальского и Архангельского ЦБК). Высокий уровень загрязнения р. Вятки и ее притоков имеет место в Кировской области. Наибольшие концентрации органических соединений, марганца, кремния, нефтепродуктов имеют место на участке реки между г.г. Слободским и Кировым, который является источником централизованного питьевого водоснабжения для г. Кирова. Основными загрязнителями водных источников являются нефтепродукты, СПАВы, фенолы, тяжелые металлы, аммонийная группа. В 2001 году отмечалось дальнейшее ухудшение санитарно-химических показателей, на крайне высоком уровне стабилизировались микробиологические показатели (таблица 1). Таблица 1. Доля проб воды водоемов (%), не отвечающей гигиеническим нормативам (по РФ) Категория водоемов Санитарно-химические показатели Микробиологические показатели 1997 1998 1999 2000 2001 1997 1998 1999 2000 2001 I 25,60 28,40 28,11 27,64 28,20 22,50 24,50 23,80 23,44 22,06 II 27,10 27,50 27,50 25,68 29,16 22,50 23,60 20,90 20,80 21,80 Как видно из таблицы, для водоемов I и II категории санитарно-химические показатели с 1997 по 2001 г.г. возросли в среднем на 2-2,5 %. Что касается микробиологических показателей, то для водоемов I и II категории за тот же период они возросли в среднем на 1-1,2 %. Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета» Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu Основной водной артерией в Омске и Омской области является река Иртыш, который является левым притоком Оби. Свое начало Иртыш берет в горах Монгольского Алтая (Китай), где его называют Черным Иртышом. На территорию Казахстана Черный Иртыш входит с юго-восточной стороны и вливается в озеро Зайсан. Из него река выходит уже под названием Иртыша, и длительное время течет по Казахстану. Длина реки 4248 км., пл. бассейна 1643 кв.км, от оз. Зайсан до г. Усть-Каменогорск зарегулирована водохранилищами Бухтарминской и Усть-Каменогорской ГЭС. Ниже города Семипалатинска до устья течет по Западно-Сибирской равнине. Основные притоки : Ишим, Вагай, Тобол, Конда; Омь, Тара, Демьянка. Река Иртыш используется для водоснабжения, орошения; питает канал Иртыш-Караганда. Главные города и порты: Омск, Тобольск, ХантыМансийск (Россия), Усть-Каменогорск, Семипалатинск, Павлодар (Казахстан). Проследим загрязнение реки Иртыш с середины 80-х годов. В 1985 – 1986г.г. проводились исследования гигиенических характеристик некоторых водоемов Омской области, в частности реки Иртыш. Удельный вес г. Омска и его промышленных предприятий по использованию водных ресурсов составил 80 % от областного показателя. Сброс в Иртыш организован несколькими промышленными предприятиями с суточным объемом 690,0 тыс.куб.м. В водоемы вместе со сточными водами кожзавода, ПО “Омскшина”, Омского мясокомбината, ПО “Нефтеоргсинтез” поступают нефтепродукты, фенолы, железо, СПАВ, взвешенные вещества, жиры, хром, медь и другие микроэлементы. В 1986 году качество воды Иртыша выше и ниже города Омска было несколько хуже, чем в 1985 году. Загрязнение Иртыша начинается в пределах Казахстана, в результате чего вода на границе с Омской областью уже имеет достаточно высокий уровень загрязнения. Гальванические и покрасочные участки являются также крупными источниками загрязнения водоемов, особенно металлами. Хотя сточные воды от гальванических и покрасочных участков сбрасываются в большинстве своем в горканализацию, затем на общегородские биологические сооружения, фактически металлы не улавливаются (Cr,Ni,Cu…) и в полном объеме сбрасываются в Иртыш. В г. Омске сброс в Иртыш составляет около 700 тыс.куб.м. В 1988 году наметилась тенденция к снижению концентраций нефтепродуктов. Источниками загрязнения р. Иртыш являются предприятия ЖКХ (91,7%), химическая и нефтехимическая промышленность (4,1%), электроэнергетика (1,5 %) и другие предприятия (1,2 %). Рисунок 1 отражает влияние предприятий г. Омска на уровень загрязнения р. Иртыш. Электроэнергетика Др.предприятия ЖКХ Хим и нефтехим Рисунок 1. Вклад отраслей промышленности в выбросы загрязняющих веществ в атмосферу г. Омска в 2003 году. Объем сточных вод сброшенных в водные объекты области через организованные источники сброса составил в 2003 году 226,020 млн.куб.м., что лишь на 1,5 % меньше, чем в предшествующем году. Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета» Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu Загрязненные сточные воды в 2003 году составили 98,8 % от общего объема сточных вод, с ними в водные объекты области поступило 135,243 тыс.т. загрязняющих веществ, в том числе г. Омске 130,779 тыс.т. Из всего количества загрязняющих веществ на территории области в р. Иртыш сброшено 134,176 тыс.т. (99,2 %). По сравнению с прошлым годом количество загрязняющих веществ, сброшенных в черте г. Омска в Иртыш, увеличилось на 3,1 %. По сравнению с 1998г (за 5 лет) количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в черте г. Омска в р. Иртыш увеличилось на 67 % . Рисунок 2 отражает динамику сброса загрязняющих веществ в р. Иртыш с 1994 по 2003 гг. Динамика сброса ЗВ в р.Иртыш в черте г.Омска, тыс.т. 300 250 200 150 100 50 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Рисунок 2 Предприятия отрасли (машиностроение, металлообработка, в том числе и оборонная промышленность) остаются главными источниками загрязнения окружающей среды ионами тяжелых металлов. До 90 % нефтепродуктов и металлов в сбросах принадлежит трем крупным объединениям: ПО “ЗТМ”, ОМПО им. П. Баранова, ПО “Полет”. К тяжелым металлам относятся: медь (Cu), железо (Fe), цинк (Zn), никель (Ni), хром (Cr) и др. В сточные воды поступают их соединения, в основном соли. Рисунок 3 показывает динамику загрязнения р. Иртыш соединениями тяжелых металлов в черте г. Омска. Соли тяжелых металлов в водной среде распадаются на ионы. Все ионы металлов могут быть разделены на две группы: биогенные (Cu, Zn, Co, Mn, Fe и др.) и небиогенные (Pb, Hg, Sn, Ni, Al, Cd, Sr и тд.). Биогенные ионы входят в состав ферментных систем, которые обеспечивают регуляцию всех процессов в растительной клетке и организме. Поэтому их ПДК значительно выше, чем у небиогенных. При поступлении в растения воздушным (через устьица) или капельным (роса, туман, слабые осадки) путями определенная доза тяжелых металлов включается в состав ферментных систем, что стимулирует метаболические процессы. Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета» Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu Динамика сброса тяжелых металлов в р. Иртыш в черте г. Омск 12 10 8 Железо Медь Цинк Марганец 6 4 2 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Рисунок 3 На рисунке 4 показано биологическое действие биогенной и небиогенной (Cd) солей на живые тест – системы. Биологическое действие Схема биологического действия ионов меди (Cu2+) и кадмия (Cd2+ ) Cu Cd ПДК Концентрация солей металла Рисунок 4 Из рисунка видно, что в малых концентрациях медь оказывает отрицательное влияние (недостаток микроэлементов). С повышением концентрации появляется стимули- Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета» Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu рующий эффект, который усиливается, достигая своего оптимума, а затем снижается, и, переходя точку ПДК (стрелка), оказывает отрицательное действие. Кадмий ведет себя иначе. В очень малых концентрациях он оказывает нейтральный эффект, затем его токсическое действие усиливается, достигая точки ПДК (пунктирная стрелка), наступает перелом с усилением токсического эффекта. В дальнейшем предполагается выявить влияние солей тяжелых металлов в зависимости от их концентраций, как для растений прибрежной зоны, так и для водных растений р. Иртыш.