Освоение береговой зоны Чёрного моря приводит к увеличению антропогенной нагрузки на прибрежную акваторию. В связи с этим важным теоретическим и практическим направлением экологических исследований является мониторинг состояния флоры и донной растительности, выявление видов – индикаторов загрязнения акваторий различными поллютантами, в том числе тяжелыми металлами.
В качестве тест-объекта в нашем исследовании был использован вид бурых водорослей цистозира барбата (Cystoseira barbata). Её отличают широкий ареал и диапазон глубины произрастания, круглогодичная вегетация, высокая толерантность по отношению к воздействию ионов тяжёлых металлов, накопление которых в талломах водорослей прямо пропорционально их концентрации в воде, и, наконец, доступность cбора [2].
Летом 2012 и 2014 года в Анапском районе Краснодарского края (Рис.1) были отобраны пробы водоросли цистозира барбата (Cystoseira barbata) и в дальнейшем проанализированы с помощью метода атомной абсорбции на содержание семи тяжелых металлов: Сu, Zn, Cd, Mn, Fe, Ni и Pb.
Рисунок 1. Карта фактического материала* (составлено автором)
*где точка 1 – район выхода сточных вод в городе Анапа, 2 – устье реки Шингари, 3 – устье реки Сукко, 4 – район устрично — мидийной плантации, 5- место впадения Змеиного озера в море, 6 – центральный пляж в поселке Б.Утриш, 7 – акватория заповедника «Утриш».
Ниже на графиках представлены данные о содержании тяжелых металлов в водоросли Cystoseira barbata за 2012 и 2014 год.
В распределении меди в сухом веществе цистозиры можно отметить следующие особенности (Рис.2).
Рисунок 2. Среднее содержание меди в золе цистозиры в точках отбора проб (мкг/г.с.в).
Среднее содержание меди в пробах цистозиры 2014 года, произрастающей в прибрежной полосе Анапского района равно 3,6 ± 0,3мкг/г.с.в. Разброс содержания меди в отдельных пробах колеблется в промежутке между 2,1 мкг/г.с.в. и 6,2 мкг/г.с.в. Фоновое значение для данного элемента в 2014 году составляет 3,1 мкг/г.с.в, в то время как в 2012 году оно было равно 8,5 мкг/г.с.в. Наибольшая концентрация зафиксирована в точке у места Змеиного озера – 6,2 ± 0,5 мкг/г.с.в, что выше фоновой концентрации ровно в 2 раза. Также, значительные превышения замечены в точках у дельты реки Шингари (3,3 ± 0,4 мкг/г.с.в), рядом с морской плантацией (3,4 ± 0,4 мкг/г.с.в) и в точке выхода сточных вод в городе Анапа (4,0 ± 0,4 мкг/г.с.в). Данные аномалии можно связать с развитым в Анапском районе сельскохозяйственным природопользованием, в особенности виноградарством, которое, как известно, требует активного использования медесодержащих удобрений (медный купорос). Если сравнивать концентрации меди в пробах за 2012 и 2014 года, то можно отметить снижение показателей в несколько раз, в особенности в районе устья р.Сукко в 15 раз, что может свидетельствовать либо об деградации сельского хозяйства в этом районе в связи с развитием туристско-рекреационной отрасли и застраиванием бывших сельскохозяйственных земель.
Закономерности распределения цинка выглядят следующим образом (Рис.3)
Рисунок 3. Среднее содержание цинка в золе цистозиры в точках отбора проб (мкг/г.с.в).
Среднее содержание цинка в пробах цистозиры 2014 года, произрастающей в прибрежной полосе Анапского района равно 18,2 ±0,6 мкг/г.с.в. Разброс содержания цинка в отдельных пробах колеблется в промежутке между 13,5 мкг/г.с.в. и 26,5 мкг/г.с.в. Фоновое значение для данного элемента составляет 13,5± 0,4 мкг/г.с.в. Наибольшая концентрация зафиксирована на точке около Змеиного озера 26,5 ± 1,2 мкг/г.с.в, что выше фоновой концентрации примерно в 2 раза. Это явление можно связать с наличие затонувшего судна в районе точки отбора проб, а также с наличие стоянки для яхт в Змеином озере. Как известно, цинк используется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей), что могло служить источником поступления цинка в акваторию (затонувший корабль находится в данной акватории уже около 7 лет). Также, значительные превышения замечены в точке у дельты реки Шингари (19,9 ± 1,0 мкг/г.с.в) и в точке у центрального пляжа в посёлке Б.Утриш (20,6 ± 0,6 мкг/г.с.в). В целом, по сравнению с 2012 годом, средние концентрации цинка в золе цистозиры также стали ниже в 1,5 – 2 раза. В биосфере цинк является активным водным мигрантом. Он концентрируется живыми организмами и является важным биогенным элементом.
Особенности распределения свинца в исследованных акваториях представлены ниже (Рис.4).
Рисунок 4. Среднее содержание свинца в золе цистозиры в точках отбора проб (мкг/г.с.в).
Среднее содержание свинца в золе цистозиры в пробах 2014 года составляет 2,1 ± 0,2 мкг/ г.с.в. Разброс содержания свинца в отдельных пробах колеблется в промежутке между 1,3 мкг/г.с.в. и 2,7 мкг/г.с.в. Фоновое значение для данного элемента составляет 1,3 мкг/г.с.в. В распределении содержания свинца в пробах водорослей можно выделить несколько максимумов, которые приходятся на точки: центральный пляж в поселке Б.Утриш — 2,6 ± 0,8 мкг/г.с.в; устье реки Сукко — 2,7 ± 0,2 мкг/г.с.в; устье реки Шингари — 2,6 ± 0,6 мкг/г.с.в.
Следует отметить, что содержания свинца в пробах 2014 года схожи с пробами 2012 года и некоторых точках превышают значения 2012 года. Лишь в точке выхода сточных вод в городе Анапа концентрация свинца уменьшилась в 2 раза, что может свидетельствовать о более эффектиной работе очистных сооружений в городе.
Особенности распределения кадмия (Рис.5).
Рисунок 5. Среднее содержание кадмия в золе цистозиры в точках отбора проб (мкг/г.с.в).
Среднее содержание кадмия в пробах золы цистозиры в 2014 году составляет 0,3 ± 0,05 мкг/ г.с.в. Разброс содержания свинца в отдельных пробах колеблется в промежутке между 0,17 мкг/г.с.в. и 0,80 мкг/г.с.в. Фоновое значение для данного элемента составляет 0,36 мкг/г.с.в. В распределении содержания кадмия в пробах максимальное значение приходится на точку у центрального пляжа в поселке Б.Утриш — 0,80 ± 1,1 мкг/г.с.в, что выше фоновой концентрации почти в 2 раза. Стоит отметить, что в 4 точках, начиная от устрично-мидийной плантации и двигаясь в сторону г.Анапы, концентрации кадмия в пробах цистозиры меньше, чем в фоновой точке в заповеднике «Утриш». В целом, сравнивая данные за 2012 и 2014 год, можно отметить снижение концентраций кадмия в пробах. Повышение отмечено лишь в точке на территории заповедника «Утриш» (с 0,21 до 0,36 мкг/г.с.в.).
Особенности распределения никеля (Рис.6)
Рисунок 6. Среднее содержание никеля в золе цистозиры в точках отбора проб (мкг/г.с.в).
Среднее содержание никеля в золе цистозиры в пробах 2014 года равно 6,9 ±0,6 мкг/ г.с.в. Разброс содержания свинца в отдельных пробах колеблется в промежутке между 5,8 мкг/г.с.в. и 8,4 мкг /г.с.в. Фоновое значение для данного элемента составляет 5,8 ± 0,8 мкг/г.с.в. В распределении содержания кадмия в пробах максимальные значения приходятся на точку у устья реки Шингари – 8,4 ± 0,9 мкг/г.с.в. и у выхода сточных вод в море в городе Анапа — 7,6 ± 0,7 мкг/г.с.в. Также в районе морской плантации, содержание никеля в пробах цистозиры такое же, как и в фоновой точке в заповеднике Б.Утриш. Если сравнивать результаты 2012 и 2014 года – во всех точках содержание никеля уменьшилось где-то в полтора раза. Особенно заметны изменения в точке выхода сточных вод в г.Анапа, где концентрация снизилась с 19,4 до 7,6 мкг/ г.с.в.
Как известно, Ni характеризует нефтяное загрязнение [3]. Превышение концентраций никеля в точках в районах устьев рек Шингари и Варваровка может говорить о попадании нефтепродуктов в воду рек (например, с находящихся рядом трасс или несанкционированных бытовых стоков, выходящих из поселков Сукко и Варваровка в сторону реки). Повышенное содержание никеля в районе выхода сточных вод в г.Анапа возможно является результатом портовой деятельности города или аварии, произошедшей в Керченском проливе в 2008 году.
Железо в отобранных пробах распределено следующим образом (Рис.7)
Рисунок 7. Среднее содержание железа в золе цистозиры в точках отбора проб (мкг/г.с.в).
Среднее содержание железа в пробах цистозиры в 2014 году равно 176,6 ± 6,7 г.с.в. Разброс содержания железа в отдельных пробах колеблется в промежутке между 106,1 мкг/г.с.в. и 357,5 мкг/г.с.в. Фоновое значение для данного элемента составляет 113,1 мкг/ г.с.в. В распределении содержания железа в пробах максимальные значения приходятся на устье реки Сукко 357,5 ± 5,9 мкг/г.с.в. и выход сточных вод в г.Анапа 206,1 ± 10,8 мкг/г.с.в. , что выше фоновых значений почти в 2-3 раза. Также, в точке у морской плантации, концентрация железа меньше, чем в фоновой точке и равна 106,1 мкг/ г.с.в. Если сравнивать данные за 2012 и 2014 годы – концентрация железа в пробах цистозиры увеличилась во всех точках, кроме морской плантации. Повышенные содержания железа в точках от устья реки Сукко до точки в городе Анапа скорее всего связаны с селитебным природопользованием и несанкционированным сбросом сточных вод в реки (поселок Сукко и Варваровка) и с изъянами в очистной системе сточных вод города Анапа.
Особенности распределения марганца в золе цистозиры показаны на рис.8.
Рисунок 8. Среднее содержание марганца в золе цистозиры в точках отбора проб (мкг/г.с.в).
Среднее содержание марганца в пробах цистозиры 2014 года равно 31,6 ± 0,3 мкг/ г.с.в. Разброс содержания железа в отдельных пробах колеблется в промежутке между 19,3 мкг/г.с.в. и 39,7 мкг/г.с.в. Фоновое значение для данного элемента составляет 33,7 мкг/ г.с.в. В распределении содержания марганца в пробах максимальное значение приходится на точку рядом со Змеиным озером 39,7 мкг/г.с.в., что выше фоновых значений почти в 2 раза. По сравнению с данными, полученными в 2012 году, содержание марганца увеличилось во всех точках, кроме точкив городе Анапа, где концентрация марганца уменьшилась почти в 2 раза с 37,6 до 19,3 мкг/г.с.в.
В целом, анализируя данные, полученные в 2012 и 2014 году можно сделать следующие выводы:
1) Изученные элементы делятся на 2 группы: те, концентрация которых уменьшилась в сравнении с 2012 годом, и те, концентрация которых увеличилась. К первой группе относятся элементы Cu, Zn, Cd, Ni и Pb. Ко второй – Fe и Mn.
2) Наибольшие уменьшения концентраций загрязняющих веществ в пробах цистозиры отмечены в точке выхода сточных вод в г.Анапа, где по 6-ти из 7-ми элементов концентрации снизились в 2 — 3 раза, что может свидетельствовать о благоприятном воздействии реконструкции глубоководного выпуска канализации — в 2009 году – была проложена новая труба длиной в 3 км, однако запущена эта новая система была лишь в 2012 году. Таким образом мы видим, что за 2 года, концентрации изученных загрязняющих веществ заметно сократились.
3) Точка, расположенная у морской плантации, является относительно не загрязненной по данным семи элементам. Здесь наблюдаются наименьшие превышения, что говорит о возможном положительном влиянии моллюсков-фильтраторов на состояние морских вод [1].
4) Цистозира барбата (Cystoseira barbata) может служить надежным индикатором состояния вод, поскольку даже в условиях, близких к фоновым, она может накапливать небольшие концентрации загрязняющих веществ, что позволяет выявлять ранние стадии негативных антропогенных воздействий;
Список литературы:
- Миловидова Н.Ю. Количественная характеристика мидий и митилястров гидротехнических сооружений и их роль в самоочищении портовых акваторий.Экология моря. С 78-82, 1986.
- Теюбова В.Ф. Особенности накопления тяжёлых металлов в разновозрастных талломах цистозиры (Новороссийская бухта, Чёрное море). Морской экологический журнал,2011. – Вып.10(3). С.67-75.
- Eisler R. Eisler’s encyclopedia of environmentally hazardous priority chemicals / R. Eisler. – Oxford: Elsevier, 2007. – 950 p.[schema type=»book» name=»ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В БУРОЙ ВОДОРОСЛИ ЦИСТОЗИРА БАРБАТА CYSTOSEIRA BARBATA (АНАПСКИЙ РАЙОН КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ)» description=»в данной работе рассмотрено изменение концентраций тяжелых металлов в талломе буровой водоросли цистозира барбата Cystoseira barbata в Анапском районе Краснодарского края в период с 2012 по 2014 год. С помощью метода атомной абсорбции были определены концентрации для семи элементов — Сu, Zn, Cd, Mn, Fe, Ni и Pb и сделаны выводы о наиболее загрязненных тяжелыми металлами участках акватории в исследуемом регионе.» author=»Панькова Елизавета Сергеевна, Камнев Александр Николаевич, Голубева Елена Ильинична» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-15″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]