Оценка экологического состояния залива Посьета (Японское море) по содержанию тяжелых металлов в бурых водорослях-макрофитах

Полный текст

Введение

Залив Посьета является заливом второго порядка, относящимся к акватории зал. Петра Великого. На берегу залива располагается несколько небольших населенных пунктов: поселки Зарубино, Посьет и Краскино, село Андреевка и целый ряд мелких поселений. В настоящее время на побережье залива размещается множество баз отдыха и активно развивается туризм.

В зал. Посьета находятся несколько крупных международных портов: ОАО «Торговый порт Посьет», обеспечивающий поставки угля в страны азиатско-тихоокеанского региона; порт Зарубино, являющийся важным звеном Российского международного транспортного коридора «Приморье - 2»; ОАО «Морской порт в б. Троицы», на территории которого осуществляется рыбообработка, перегрузка автотранспорта, лесных и опасных грузов, имеется рефрижераторный комплекс.

Часть акватории залива относится к Дальневосточному морскому биосферному государственному природному заповеднику (ДВГМЗ) - к южному и западному его участкам. В пределах южного участка допускается по особому разрешению дирекции ДВГМЗ фото- и видеосъемка, проведение научных исследований, связанных с разработкой основ сохранения и восстановления морских сообществ, мониторингом и инвентаризацией морского населения заповедника. На самом маленьком участке - Западном (камни Сивучьи, бухты Миноносок и Крейсерок), наряду с сохранением естественных сообществ, отрабатываются биологические основы марикультуры - АО «Темп» по соглашению с ДВГМЗ выращивает молодь приморского гребешка для пополнения и восстановления естественных популяций в заповеднике и для марикультурных хозяйств Приморского края.

Со времен проекта TREDA (Tumen River Economic Development Area), связанного с экономическим развитием территории пограничной реки Туманной и трансграничным переносом тяжелых металлов и других поллютантов, реализовавшегося в конце 1990-х гг. [1-4], экологических исследований в заливе Посьета, в частности, в акваториях морского заповедника, не проводилось. В связи с этим важно было провести обследование залива для получения представления о его современном состоянии.

Объекты и методы исследования

Данная работа посвящена исследованию загрязнения прибрежно-морских вод такими металлами, как железо, цинк, медь, кадмий, никель, свинец. Первый из них характеризует преимущественно терригенный сток, два вторых, если они не связаны с добычей и переработкой руд, выплавкой металлов и гальваническими цехами, - коммунально-бытовое воздействие (оба входят в число тривиальных компонентов хозяйственно-бытовых стоков). Три последних являются трассерами техногенного пресса на окружающую среду [5, с. 10-18].

Определение загрязнения прибрежных вод тяжелыми металлами проведено с применением аккумулирующих организмов-индикаторов - бурых водорослей Sargassum miyabei, Sargassum pallidum и Cystoseira crassipes. Биоиндикация с использованием бурых водорослей-макрофитов получила широкое распространение с начала 1970-х гг. [6-9] и продолжает применяться для оценки качества среды в настоящее время [10-20].

Нами использованы два вида саргассов, обитающих в зал. Петра Великого, - Sargassum miyabei, Sargassum pallidum. Согласно Е.М. Крепсу [21], контроль условий среды следует производить, сравнивая систематически близкие виды. Вот почему мы считаем правомерным сравнение двух видов водорослей рода Sargassum.

Пробы водорослей отбирали в заливе Посьета на 7 станциях (рис. 1) в июле 2016 г. С каждой станции брали по 3 слоевища макрофитов. При обработке водорослей, подготовке проб к анализу и атомно-абсорбционном анализе на спектрофотометрах Shimadzu AA-6800 использовали известные подходы и приемы [5, с. 56-58]. Точность определения концентрации всех металлов контролировали, анализируя стандартные образцы (NIES 9.0 «Sargasso»). Ошибка определения не превышала 15%. Концентрацию металлов выражали в мкг/г сух. массы.

Расчет среднего и стандартного отклонения осуществляли в программе Excel. Для выявления межгодовых изменений в накоплении металлов бурыми водорослями, а также сравнения изучаемых акваторий с другими бухтами и заливами побережья Приморского края использовали опубликованные и полученные ранее данные [4; 11]. Достоверность различий определяли с использованием U-теста по методу Манна-Уитни в программе SPSS Statistics.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты анализа микроэлементного состава макрофитов залива Посьета приведены в табл. 1.

 

Таблица 1 - Среднее содержание тяжелых металлов (мкг/г) в талломах бурых водорослей, собранных в заливе Посьета и бухте Удобная (Сихотэ-Алинский биосферный заповедник) (m±σ)

Станция	Год отбора	Вид водоросли	Fe	Zn	Cu	Cd	Ni	Pb
Юго-западная часть залива Петра Великого
Б. Сивучья	1998	S. pallidum	233±19	20,0±1,7	4,20±1,02	3,60±0,04	6,02±0,30	12,50±2,10
	2016		186±2	14,9±0,2	2,01±0,17	2,89±0,03	6,27±0,13	1,09±0,06
М. Острена	2016	C. crassipes	103±17	29,6±0,3	2,88±0,04	3,66±0,19	4,69±0,04	2,89±0,22
М. Мраморный	1998	S. miyabei	370±146	17,0±1,1	2,97±0,14	3,90±0,16	5,70±0,20	23,10±6,50
	2016		141±7	9,93±0,11	1,42±0,14	2,74±0,03	5,04±0,09	0,64±0,04
М. Назимова	2016	S. pallidum	389±9	12,02±0,05	2,19±0,23	2,48±0,01	5,55±0,21	1,12±0,01
Б. Новгородская	2016	S. miyabei	231±15	13,76±0,18	2,16±0,07	2,92±0,13	6,67±0,42	0,93±0,04
	1998	S. pallidum	748±499	14,0±4,5	3,70±1,40	3,20±0,50	6,30±1,80	11,20±2,40
	2016		121±4	6,70±0,19	2,95±0,03	1,95±0,01	4,30±0,10	0,63±0,10
М. Крейсерок	2016	S. miyabei	95±23	12,65±0,29	1,82±0,08	2,38±0,01	5,11±0,03	1,56±0,16
Б. Троицы	2016	S. miyabei	54±4	16,47±0,32	2,44±0,09	3,17±0,01	5,27±0,20	0,91±0,14
Б. Витязь	2016	S. pallidum	386±4	9,58±0,25	1,93±0,14	1,86±0,03	5,41±0,02	1,74±0,03
Б. Удобная (САБЗ)
Южный мыс	2010	C. crassipes	212±19	45,1±3,1	1,73±0,16	3,32±0,24	1,05±0,22	4,55±0,09
Фон (по [20])
		C. crassipes	37 ± 8	15,9 ± 0,9	1,3 ± 0,4	1,5 ± 0,1	1,6 ± 0,3	–
		S. miyabei	116 ± 37	10,7 ± 1,8	1,5 ± 0,2	0,8 ± 0,1	1,2 ± 0,4	0,3 ± 0,4
		S. pallidum	92 ± 31	7,1 ± 0,9	1,1 ± 0,2	0,6 ± 0,1	0,6 ± 0,2	0,3 ± 0,4

 

В этом объемном фактурном материале целесообразно начать анализ результатов с пространственного распределения содержания тяжелых металлов в водорослях на станциях в заливе Посьета.

 

 

Рисунок 1 – Станции отбора проб водорослей в зал. Посьета: 1 – б. Сивучья, 2 – м. Острена, 3 – м. Мраморный, 4 – м. Назимова, 5 – б. Новгородская, 6 – м. Крейсерок, 7 – б. Троицы, 8 – б. Витязь

 

Как типичный терригенный элемент Fe поступает в морскую среду преимущественно за счет поверхностного смыва, речного стока, мобилизации в раствор из донных осадков на мелководье, взмучивания и биотурбации донных отложений [5, с. 68-76; 22, с. 94-104]. Наименьшему терригенному стоку подвержены водоросли, собранные у скалистого мыса на юго-востоке б. Троицы (54 мкг/г), что и понятно, поскольку здесь практически нет источников его выноса. В то же время в районе м. Назимова и б. Витязь выявлено наибольшее содержание элемента в саргассах (389 и 386 мкг/г соответственно), что обусловлено высокой мутностью и динамикой вод в мелководной и заиленной б. Экспедиции у м. Назимова и мягкими грунтами в месте сбора в б. Витязь.

Изменчивость концентраций цинка в макрофитах из разных мест сбора была небольшой: разница между наибольшим и наименьшим значением составляла 2,5 раза. Повышенное содержание Zn определено в б. Троицы (16,47 мкг/г). Для макрофитов данной станции характерно и довольно высокое содержание меди (2,44 мкг/г), что, очевидно, вызвано обилием отдыхающих, располагающихся в палатках и на базах отдыха по всему периметру этой бухты.

Среди техногенных металлов актуальность свинца после прекращения использования тетраэтилсвинцовой добавки к бензину в качестве антидетонатора существенно снизилась. Об этом свидетельствуют и данные, полученные нами ранее [19]. Для сборов 2016 г. характерны очень низкие значения концентраций данного элемента в водорослях - 0,63-1,74 мкг/г. В то же время никель и кадмий не утратили своей «привлекательности» как поллютанты. Несмотря на небольшие различия между значениями концентраций Ni, этот элемент явно преобладал в макрофитах на двух станциях: в б. Новгородской (6,67 мкг/г) и б. Сивучьей (6,27 мкг/г). На этих же станциях отмечалось повышенное содержание Cd, хотя наиболее высокие его концентрации выявлены у м. Острена и в б. Троицы. Кажущееся невероятным повышенное содержание обоих металлов в б. Сивучьей (ДВГМЗ) обусловлено, по-видимому, трансграничным атмосферным переносом от промышленно развитых «соседей» - Китая и Кореи, что было замечено и в более ранние годы [4]. Большое количество кадмия в макрофитах б. Троицы, несомненно, связано с рекреационной нагрузкой, что было отмечено для цинка и меди.

Среди заповедных территорий к морскому побережью выходит Сихотэ-Алинский биосферный заповедник (б. Удобная). В ней был собран третий вид исследуемых нами водорослей - C.crassipes. Как следует из данных табл. 1, за исключением меди и никеля, содержание всех металлов в цистозире б. Удобной выше, чем в макрофитах, собранных у м. Острена. Северное Приморье отличается от Южного геохимическими условиями: более высокими концентрациями цинка, свинца и кадмия, которые являются компонентами свинцово-цинковых полиметаллических руд, разрабатываемых в горнорудном районе на севере края. Очевидно, поэтому эти металлы проявляются в более высоких концентрациях в цистозирах б. Удобной. Никель сопровождает любые нефтепродукты и обнаруживается в среде и организмах, как в районах интенсивного судоходства и стоянки судов, так и при сжигании топлива [23, с. 175-181] счет атмосферного переноса. Повышенная концентрация никеля в водорослях у м. Острена связана, по-видимому, с близким его расположением к рекомендованному курсу всех судов, идущих в порт Посьет, оставляющих свой след в водной среде.

Несмотря на принадлежность большинства обследованных станций к морскому заповеднику и отсутствие промышленных предприятий по всему побережью залива Посьета, за исключением порта Посьет, нами установлено, что в целом концентрации всех определяемых элементов оказались выше фоновых значений содержания металлов в бурых водорослях для северо-западной части Японского моря [20].

Межгодовые наблюдения позволяют выявить тенденции в изменении качества среды. Приведенные в таблице данные для 1998 и 2016 гг. свидетельствуют о резком снижении концентрации свинца (p=0,013) в среде и организмах, что было замечено нами и для Амурского залива [19]. Значительно уменьшилось содержание цинка (р=0,05) - в 1,3-2,1 раза и меди (р=0,02) - в 1,2-2,1 раза. Несколько понизился также уровень кадмия (р=0,012) - в 1,2-1,6 раза. Это может быть обусловлено уменьшением пресса со стороны свободной экономической зоны, созданной на реке Туманная (Туманган) в Китае. И лишь концентрации никеля практически не изменились.

Таким образом, по сравнению с концом 1990-х годов произошло явное изменение экологической ситуации в заливе в сторону улучшения: резко снизилась концентрация свинца, что, по-видимому, является отражением общемировой ситуации, обусловленной прекращением использования тетраэтилсвинцовой добавки в качестве антидетонатора к бензиновому топливу; уменьшилось содержание цинка, меди и кадмия, что может быть связано со снижением трансграничного переноса тяжелых металлов с китайской стороны.

Об авторах

Надежда Константиновна Христофорова

Дальневосточный федеральный университет; Тихоокеанский институт географии ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: marineecology@rambler.ru

доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой ЮНЕСКО «Морская экология»; ведущий научный сотрудник лаборатории геохимии

Россия

Анна Дмитриевна Кобзарь

Дальневосточный федеральный университет

Email: kobzar.ad@dvfu.ru

старший преподаватель кафедры экологии

Россия

Список литературы

Дополнительные файлы