Проблемы биогеохимии и геохимической экологии, 2011, №1 (15)

Проблемы биогеохимии и геохимической экологии, 2011, №1 (15) УДК 504.7: 543.61: 546.4: 550.4.57: 574.635 С.А. Остроумов*, Л.Л. Демина ** *Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет, Москва 119234, e-mail: ar55@yandex.ru; **Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 117997 БИОГЕННЫЙ ДЕТРИТ СВЯЗЫВАЕТ Cr, Co , Cd, Cu, Zn: ВЫЯВЛЕНИЕ МЕТОДОМ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ Введение Мышьяк и тяжелые металлы – поллютанты, влияющие на качество воды [1], негативно воздействующие на организмы. Показано воздействие тяжелых металлов на активность ферментов (например, [2]). Доказано вредное действие тяжелых металлов на здоровье человека (обзор: [3]). Исследовалась роль водной биоты (моллюсков) в биогенной миграции металлов [4-7], в том числе Cu [5, 6] и Cd [4]. Роль детрита в накоплении тяжелых металлов в условиях контролируемых экспериментальных систем была изучена гораздо меньше. Цель работы – исследовать содержание микроэлементов (металлов и мышьяка) в детрите, образуемом в лабораторных микрокосмах с моллюсками и макрофитами. Методы Моллюски Viviparus viviparus были собраны в р. Москве выше г. Звенигорода, в относительно чистом районе. Макрофиты Ceratophyllum demersum L. были собраны в пруду на территории г. Москвы, в пойме р. Москвы. В сборе организмов участвовали Е.А. Соломонова и Ю.А. Моисеева. Были сформированы микрокосмы (табл. 1) в сосудах, содержащих по 5 л отстоенной водопроводной воды (ОВВ). Вес моллюсков в микрокосме 13 варьировал от 4.7 г до 6.7 г (сырой вес с раковинами); в микрокосме 14 от 4.1 г до 6.7 г. Инкубация начата 14.08.07 и проводилась при комнатной температуре. Сосуды круглосуточно аэрировали. В микрокосм № 14 (объем 5 л) была добавлена смесь солей металлов (раствор М). Ранее добавки смеси солей апробировали в работе [7]. Добавки (по 1 мл) делали два раза в неделю по 1 мл раствора М. В раствор М входят соли металлов, упомянутые в таблице 2. Суммарное добавление за период 5 недель составило 10 мл на весь объем воды (5л) в микрокосме. Таблица 1 – Состав исследованных микрокосмов. ОВВ — отстоенная водопроводная вода. Характеризуемый компонент Микрокосм 13 (контроль) Микрокосм 14 (опыт) Моллюски Viviparus viviparus , экз. 6 6 V. viviparus, суммарная биомасса, г (сырой вес) 33.7 31.6 Биомасса Ceratophyllum demersum, г (сырой вес) 16.3 15.1 Вода (ОВВ) 5 л 5 л (1). Фильтрация проб. Пробы, содержащие осадочный материал, фильтровались через двойные плотные бумажные фильтры «синяя лента». Растворы переливали в заранее вымытые азотной кислотой пластиковые флаконы. К пробам фильтрата добавляли 50 микролитров концентрированной ультрачистой азотной кислоты (ultra pure MERCK) на каждые 25 мл раствора. Фильтры с осадочным материалом сушили на воздухе и затем в эксикаторе до постоянного веса. Материал счищали с фильтра и растирали в яшмовой ступке. (2). Разложение и приготовление растворов для анализа. Из растертых образцов сухого детрита в двух повторностях отбирали навески 30 - 50 мг. Навески помещалась в герметичный тефлоновый сосуд, приливали по 1 мл концентрированной ультрачистой азотной кислоты (ultra pure MERCK), 0.5 мл 30% H2O2 и 0.1 мл HF. Разложение проводили с помощью микроволновой системы MWS-2 при температуре 120ºC по соответствующей программе. В каждой партии проб проводили контрольный холостой опыт (для учета влияния реагентов). Таблица 2 – Cоли металлов, включенные в состав раствора «М», и добавка солей металлов в микрокосмы. Соли Навеска соли для 1 л исходного раствора "М",мг Добавление соли в микрокосм, (при внесении 1 мл раствора "М"), мкг CoSO4 ·7 H2O 40 40 Fe 2 (SO4)3 · 9 H2O 40 40 K2Cr2O7 40 40 Cd (CH3COO)2 ·2H2O 20 20 MnSO4 · 5 H2O 40 40 CuSO4 · 5H2O 40 40 ZnSO4 40 40 (3). Анализ методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Концентрацию металлов определяли методом ААС: Fe, Mn, Zn и Cu - в пламенном варианте на спектрометре КВАНТ-2А; Pb, Cd, Сo, Cr - в электротермическом варианте на спектрометре КВАНТ- Z.ЭТА. Пределы обнаружения металлов составляли от 0.01 до 0.05 мкг/г. Контроль анализа проводили с использованием Государственных стандартных образцов (ГСО) ионов металлов и международных стандартных образцов NIST SRM 2976 - mussel tissue. Cредние отклонения от паспортных данных стандартных образцов составляли для Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Cr, Pb 5-8 %; для Сd – 10%. Инкубация микрокосмов продолжалась 8 мес. с середины августа до середины апреля. ^ Результаты и обсуждение В период добавления солей (первые 5 недель) заметного повышения смертности моллюсков по сравнению с контролем не зарегистрировано. К концу инкубации все моллюски погибли и в опыте (микрокосм 14), и в контроле (микрокосм № 13, без добавок металлов). Характеристика микрокосмов после инкубации дана в таблице 3. Таблица 3 – Характеристика микрокосмов в конце инкубации Характеризуемые компоненты микрокосма 13 (контроль) 14 (опыт) Раковины моллюсков Viviparus viviparus, экз. 6 6 Раковины моллюсков V. viviparus, суммарный вес, г 14.2 12.7 Биомасса макрофитов Ceratophyllum demersum, г (сырой вес); в скобках указана биомасса в начале инкубации 2.0 (16.3) 1.2 (15.1) Сухой вес биомассы C. demersum, г 0.28 0.13 Детрит Значительное количество Значительное количество В обоих микрокосмах образовался осадок детрита. Детрит имел смешанное происхождение и формировался и из тканей погибших моллюсков, и из фрагментов отмирающих частей растений. Проведен анализ концентраций в детрите ряда металлов. С этой целью из обоих микрокосмов - контрольного микрокосма (№ 13) и из опытного варианта (микрокосма № 14) - были взяты образцы детрита. Результаты даны в таблице 4. Из таблицы 4 видно, что содержание почти всех измеренных металлов было выше в осадке микрокосма 14 (в воду которого добавляли смесь металлов). Содержание Pb в осадках микрокосмов 13 и 14 практически не отличалось, что согласуется с тем, что этот металл не добавляли (Pb отсутствовал в растворе М). Аналогичным образом, практически не изменилось содержание мышьяка, который также не входил в состав добавленной смеси солей. Наиболее существенно увеличилось содержание в осадке Cr, Co и Cd. Повышение концентрации тяжелых металлов в детритном материале осадков означает участие детрита в самоочищении воды от этих металлов, что подтверждает правильность формулировки соответствующих факторов самоочищения воды в работах [8-14]. Поскольку детрит имеет биогенное происхождение, полученные данные характеризуют ту функцию биоты в самоочищении вод [13, 15], которая опосредована образованием детритного материала. Таблица 4 – Содержание микроэлементов в осадке биогенного детрита, мкг/г сухого веса Вариант микрокосма Со Cd Pb Cr Fe Mn Zn Cu As Опыт 9,36± 1,59 2,25± 0,51 12,25± 2,87 56,0± 10,6 5788± 694 4729± 756 2501± 300 592± 66 1,42± 0,16 Контроль 0,67± 0,15 0,62± 0,11 11,75± 2,0 0,32± 0,05 4830± 676 3233± 388 1398± 141 293± 53 1,85± 0,29 Вывод о содержании в осадке в опыте по сравнению с контролем Превы-шение в 13.97 раз Превы-шение в 3.6 раз Существенного разли-чия нет Превы-шение в 175 раз Небольшое превы-шение Превы-шение в 1.46 раз Превы-шение в 1.79 раз Превы-шение в 2.02 раз Существенного различия нет

Похожие:

	В. А. Геодакян Институт эволюционной морфологии и экологии животных Института эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцова ан СССР. Биолог-теоретик. Научные интересы связанные с...		Общие вопросы экологии, законы, задачи, проблемы, методы исследования Занятие по общей и прикладной экологии развивает у учащихся интерес к изучению родной природы, воспитывает потребность в ее оздоровлении...
	Реферат по экологии на тему: «Проблемы современной экологии» Сейчас в нашей стране делаются попытки создать действенные механизмы рационального природопользования, определенные успехи уже достигнуты,...		Справочник врача общей практики. 2011. № С. 58-6 Результаты восстановления репродуктивной функции у больных с внутриматочной перегородкой после хирургического лечения и новые пути...
	Книга: Введение в проблемы биохимической экологии: биотехнология,...		Российской Федерации Кубанский государственный университет Кафедра биологии и экологии растений Краткий очерк истории биологии и экологии. Значение работ Гумбольда А., Дарвина Ч., Геккеля Э. и др. Развитие биологии и экологии...
	Телитченко М. М., Остроумов С. А Введение в проблемы биохимической экологии. Биотехнология, сельское хозяйство, охрана среды		Программа курса коррекционная и специальная педагогика для специальностей... Система образования наряду с другими социальными институтами сегодня активно включается в решение глобальной проблемы современности...
	«проблемы радиационной экологии и радиационная безопасность человека» ...		Книга (Яблоков А. В., Остроумов С. А. Охрана живой природы. М., 1983)... «биология с основами экологии» для для студентов биологического факультета Кубанского гос университета, специализирующихся на кафедре...