Роль водных организмах в определение загрязнение водоемов тяжелыми металлами

Таблица 1. Изменение концентрации ионов в ВО БалАЭС при 10-ти дневном культивировании растений

«+» - увеличение концентрации ионов, «-» - уменьшение концентрации ионов.

Изучена динамика процесса деминерализации. Для этого растения культивировали в воде из ВО в течение 30 суток при температуре 24°С и 12-ти часовом световом дне, каждые 10 дней измерялось содержание солей. О степени поглощения солей судили по изменению их общего содержания в пробах воды, которое определяли гравиметрическим методом. Из рисунке 1 видно, что стабильное уменьшение солесодержания в водных образцах наблюдается только при культивировании эйхорнии. На 10-ые сутки снижение общего солесодержания составляло 11.5%, на 20-е сутки - 20.6%, на 30-е сутки -25.8%. Исследовано изменение концентрации главных ионов, определяющих засоленность ВО (ионов натрия, кальция и хлора). Содержание перечисленных катионов в воде определяли с помощью ионоселективных электродов. В экспериментах с эйхорнией концентрация всех исследуемых ионов в воде монотонно убывало. Содержание ионов натрия снижалось с 0.15 до 0.10 г/л, кальция - с 0.071 до 0.041 г/л, хлора - с 0.17 до 0.06 г/л. Наиболее интенсивно поглощение ионов протекало в течение первых 10 суток, далее скорость поглощения замедлялась.

Рис. 1. Динамика изменения солесодержания в воде ВО при культивировании макрофитов. Жирная линия - начальное значение содержания солей в ВО.

Одновременно с деминерализацией водоема изучена динамика поглощения тяжелых металлов. Кинетика процессов фитоэкстракции впервые изучена нами на примере сорбции ионов Ni2+, Co2+, Cu2+, Pb2+ из водных растворов растениями L. minor и E. сanadensis. На рис. 2, в качестве примера, представлена зависимость содержания ионов Ni2+ в растворе от времени экспозиции E. canadensis.

время, сутки

Рисунок 2. Зависимость изменения концентрации ионов Ni2+ в растворе от времени экспозиции E. canadensis

концентрация, ммоль/л 5 2,5 1,25 0,62 0,31 0,15 0,07 0,03 Рисунок 2. Зависимость изменения концентрации ионов Ni2+ в растворе от времени экспозиции E. canadensis Установлено, что представители разных семейств водных растений - L. minor и E. canadensis обладают разной поглотительной способностью по отношению к определенному иону, что связано, во-первых, с наличием у них различных клеточных механизмов поглощения ТМ; во-вторых, различия в сорбции ионов ТМ обусловлены особенностями анатомического строения листьев плавающих и погруженных растений. Наиболее интенсивно происходит накопление металлов в первые несколько часов и в течение первых суток, затем скорость их экстракции снижается. Растения способны к активной регуляции содержания металлов в организме, т.е. способны поглощать соли металлов и сбрасывать их в раствор.[7] При этом немаловажную роль, определяющую содержание того или иного металла в тканях водных макрофитов, играет их концентрация в среде.[5,7] Данный факт подтверждает наблюдаемый нами волнообразный характер кривых поглощения. Проведенное нами исследование поглотительной способности растений по отношению к ионам металлов открывает широкие возможности для их использования при биологической очистке водоемов, что весьма актуально в наше время.

Заключение

Биосферу можно рассматривать как обобщенный объект анализа. На практике специалист той или иной области науки имеет дело с какой-либо одной составной его частью. Однако каждый конкретный объект находится в постоянной динамике, во взаимной связи с другими объектами и поэтому меняет не только свой состав, но и свойства. Порой эти изменения невелики, чтобы их можно было заметить, нужен некоторый период времени, в течение которого эти изменения произойдут. Однако используемые методы наблюдения, то есть биомониторинг, должны быть и чувствительными, и точными. Сложность окружающей среды как объекта анализа, ее изменчивость заставляют периодически проводить ревизию данных, совершенствовать и методы определения, и отдельные этапы анализа. Недавно такую ревизию провели в отношении данных по распространенности ртути и меди в окружающей среде. Оказалось, что ранее этапы пробоотбора и пробоподготовки были недостаточно совершенны и включали в себя систематическую ошибку. Ее учет в итоге привел к тому, что данные по содержанию ртути в отдельных объектах окружающей среды были завышены порой на порядок. Хотя прогноз по содержанию ртути в атмосферных выбросах на период до 2025 года предполагает удвоение количеств этого токсиканта, уже сейчас установлено, что в действительности ее концентрация меньше почти на порядок. Подобный же критический анализ данных ожидается и по оценке содержания меди.

Литература

1. Вайсман Я.И. Использование водных растений для доочистки сточных вод / Я.И. Вайсман, Л.В. Рудакова, Е.В. Калинина // Экология и промышленность России. - 2006, - № 11. - С. 9-11

2. Грибулин Р.В. Фиторемедиация почв и сточных вод, загрязненных тяжелыми металлами / Р.В. Грибулин, Р.А. Грибулина, Кочуров Б.И. // Экологические системы и приборы. - 2004, - №2. - С. 24-33

3. Ипатова В.И. Адаптация водных растений к стрессовым абиотическим факторам среды. - М.: «Графикон-принт», 2005. - 224с.

4. Кравец В.В. Высшая водная растительность как элемент очистки промышленных сточных вод/ В.В. Кравец, Л.Б. Бухгалтер, А.П. Акользин, Б.Л. Бухгалтер // Экология и промышленность России. - 1999, - №8 - С. 20-23.

5. Куриленко В.В. Эколого-биогеографическая роль макрофитов в водных экосистемах урбанизированных территорий (на примере малых водоемов Санкт-Петербурга) / В.В. Куриленко, Н.Г. Осмоловская // Экология. - 2006. - №4. - С. 163-167.

6. Левина С.Г. 90Sr и 137Cs в высших водных растениях некоторых водоемов Восточно- Уральского радиоактивного следа: видоспецифичность концентрирования / С.Г. Левина, З.П. Земерова, Д.З. Шибкова, В.В. Дерягин, И.Я. Попова // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2006. - Т. 46, - №5. - С. 575-582.

7. Пасичная Е.А. Накопление меди и марганца некоторыми погруженными высшими водными растениями и нитчатыми водорослями / Е.А. Пасичная, О.М. Арсан // Гидробиологический журнал. - 2003. - Т. 39, - №3. - С. 65-73.

Размещено на Allbest.ru