Исследовательска работа Антроогенные воздействия на ихтиофауну Нижнего Иртыша

   Конференция «Молодые исследователи»

Антропогенные воздействия на ихтиофауну нижнего Иртыша.

Автор:

Снежко Алексей Юрьевич

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №6»

9 «а» класс.

Руководитель:

Хомяков Николай Валентинович

учитель биологии

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №6»

Ханты-Мансийск

2005

Оглавление:

Введение………………………………………………………………………………3

1. Главные загрязнители вод………………………………………………….........5

2. Основные источники химического загрязнения поверхностных и подземных вод. ………………………………………………………………………..6

2.1. Классификация сточных вод. ………………………………………………...6

3. Данные о загрязнении поверхностных вод бассейна Нижнего Иртыша….9

4. Ядовитые вещества сточных вод и их действие на организм рыб. ……….10

4.1. Тяжелые металлы и их соединения. ………………………………………...12

4.2. Токсикозы рыб, вызываемы органическими веществами. …..15

4.2.1. Нефть и нефтепродукты (бензин, керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла и др.). ……………………………………………………………...16

4.2.2. Фенолы и их производные. …………………………………………………17

4.2.3. Детергенты. …………………………………………………………………...19

4.2.4. Отравление пестицидами. …………………………………………………..20

5. Меры по охране водных пространств. ………………………………………...22

Выводы. ………………………………………………………………………………23

Литература. ………………………………………………………………………….24

Приложение…………………………………………………………………………..25

Введение.

Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многообразное давление.

На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на биосферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, очевидно, необходимы новые подходы, «осознание реальностей и тенденций, появившихся в мире в отношении природы в целом и её составляющих» (Лосев, 1989). В полной мере это относится к осознанию такого страшного зла, каким является в наше время загрязнение и истощение поверхностных и подземных вод.

       Интенсивное освоение Севера нарушает естественное состояние экосистемы Обь-Иртышского речного бассейна. В результате различных загрязнений и других антропогенных нагрузок на водоемы и водосборы происходит разрушение водных экосистем, проявляющееся в эвтрофикации водоемов, резком упрощении видового состава сообществ, массовом развитии сине-зеленых водорослей. Все это ведет к снижению жизнеобеспечивающей функции и самоочищения водоемов, ухудшению качества воды, токсическому действию водной среды на водные организмы и биологические процессы, происходящие в водоемах. Вследствие антропогенного воздействия на водные системы многократно снизились объемы вылова рыб – основного продукта питания местного населения – почти в 5 раз  по сравнению с 1951-1960 гг. (до начала освоения нефтегазовых ресурсов) и в 4 раза по сравнению с 1975 -1986 гг. В результате деятельности человека в округе более 35 рек потеряли рыбохозяйственное значение. Сокращение рыбных запасов вследствие загрязнения поверхностных вод, по оценкам специалистов, может привести к уничтожению уникальных популяций ихтиофауны Объ-Иртышского бассейна (муксун, осетр, нельма, стерлядь, сиг, и др.).

 Химические токсиканты, которые аккумулируются представителями ихтиофауны водоема, по трофической цепи, могут привести к тяжелым поражениям и гибели потребителей более высоких порядков, в том числе и наземных животных – например птиц, а также являясь одним из основных продуктов используемых человеком, могут служить источником опасности для его здоровья.

Целью нашего реферата является: познакомиться и проанализировать данные об антропогенном воздействии на ихтиофауну бассейна нижнего Иртыша.    

Задачи:

-ознакомиться с литературными сведениями о влиянии деятельности человека на ихтиофауну;

- познакомиться  с классификацией и видами химических загрязнений;

- по данным о состоянии вод бассейна нижнего Иртыша выявить загрязнители и источники загрязнений;

- установить воздействие отдельных загрязнителей, характерных для данного водоема на организм рыб, а также на здоровье человека, как конечного звена в трофической цепи;

- на основе анализа данных о загрязнении дать оценку степени токсикации представителей ихтиофауны водоема;

- ознакомиться со сведениями и дать рекомендации по охране водоема.

1. Главные загрязнители вод.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ (Криксунов и др., 1995).

  Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличения содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращение растворенного в воде кислорода воздуха, появление радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызывать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсилогическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители (П. Бертокс, 1980). Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. (табл. 1). очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические – радиоактивные вещества, тепло и др. ( см. Приложение 1)

    Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение, значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение – наиболее распространенное, стойкое и широко распространяющееся.

2. Основные источники химического загрязнения поверхностных и подземных вод.

Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод; 2)утечки нефти и нефтепродуктов.

2.1. Классификация сточных вод.

Наибольший вред водоемам  и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод. В зависимости от происхождения сточные воды делят на три группы: промышленные, коммунально-бытовые и сельскохозяйственные и др. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности.

Таблица 1.

Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности территории ХМАО (Экология ХМАО, 1997г.)

Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, столовых, больниц и т.д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийные и нитратный азот, фосфор, калий и др., смываются с сельскохозяйственных территорий.

По химическому составу, воздействию на водоем и токсическим свойствам сточные воды делят на две категории: неорганические (с преобладанием неорганических компонентов) и органические (с преобладанием органических компонентов).

Каждая из этих категорий подразделяется на две группы: сточные воды без специфических токсических свойств и сточные воды со специфическими ядовитыми свойствами.

Неорганические загрязнители без специфических токсических свойств включают соли щелочно-земельных металлов, неорганические кислоты, и щелочи. Их отрицательное действие заключается в отложении осадков на дне, замутнении и засолении водоемов, повышение жесткости воды, изменении рН, запаха, цвета и других свойств.

Неорганические загрязнители со специфическими токсическими свойствами содержат различные ядовитые вещества: аммиак и соли аммония, сероводород, сернистые соединения, тяжелые металлы и их соли, галогены, цианиды и др.

Органические загрязнители без специфических токсических свойств, входят в состав сточных вод предприятий пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности, коммунально-бытового хозяйства, животноводческих ферм. Они содержат нестойкие органические вещества, легко подвергающиеся брожению и гнилостному разложению с выделением аммиака, сероводорода, метана и др. Это приводит к резкому дефициту кислорода, нарушению гидрохимического режима водоемов и гибели рыб от замора и токсикозов.

К органическим загрязнителям со специфической токсичностью относят нефть и нефтепродукты, смолы, органические кислоты, спирты и кетоны, органические красители, поверхностно-активные вещества, пестициды.

Нефть – самый интенсивный загрязнитель вод. Оставшаяся в воде и осевшая на дно нефть в течении длительного времени отравляет водные экосистемы. Кроме того, она обладает особенностью концентрировать другие загрязнения: тяжелые металлы, пестициды. Нефтяные природные показатели являются нормируемым показателем состоянием природных вод, который должен характеризовать степень антропогенного влияния.

3. Данные о загрязнении поверхностных вод бассейна Нижнего Иртыша.

Река Иртыш – самый крупный приток р.Оби. Река относится к одному из максимально загрязненных водных объектов, требующих первоочередного осуществления охранных мероприятий.

По данным Объ-Иртышского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2001г., на участке реки от г.Тобольска до г.Ханты-Мансийска средний уровень загрязнения нефтепродуктами был в пределах 2-12 ПДК, фенолами 2-6 ПДК, соединениями меди 5-15 ПДК, соединениями железа 9-17 ПДК, марганца 3-24 ПДК. За период 2001г. Зарегистрирован 1 случай высокого загрязнения соединениями марганца, в черте п.Горноправдинск, 1 высокое загрязнение нефтепродуктами, выше г. Ханты-Мансийска, по 1 высокому загрязнению соединениями марганца и меди. Кроме того, ниже г. Ханты-Мансийска был зарегистрирован один случай нарушения кислородного режима. В районе г.Ханты-Мансийска отмечено превышение ПДК по ртути.

Средний уровень загрязнения р.Иртыш соединениями железа, по данным НПЦ « Мониторинг» за 2002г был в пределах 9-14 ПДК, меди – 6-24 ПДК, марганца – 9-19 ПДК, фенолами – 1-6 ПДК, нефтепродуктами – 3-8 ПДК, по остальным загрязняющим компонентом средние значения ниже ПДК. В черте пос. Горноправдинск зарегистрировано 3 случая высокого загрязнения соединениями меди, выше г. Ханты-Мансийска по 1 случаю высокого загрязнения соединениями железа и марганца, ниже г. Ханты-Мансийска было зарегистрировано высокое загрязнение соединениями железа.

Превышение ПДК некоторых соединений оказывает токсическое действие и негативно влияет на состояние ихтиофауны водоема. Поэтому далее мы публикуем литературные данные о влиянии этих ядовитых веществ на организм рыб.

4. Ядовитые вещества сточных вод и их действие на организм рыб.

 Токсическое действие водной среды, загрязненной различными ядовитыми веществами, на водные организмы и биологические процессы занимается наука водная токсикология. Она изучает химические и физические свойства вредных веществ, их действие на организм гидробионтов и жизнь водоемов, разрабатывает методы профилактики  отравлений рыб и охраны водоемов от загрязнений.

Яды – это чужеродные вещества, способные вступать во взаимодействие с различными структурами организма и вызывать нарушение его жизнедеятельности, переходящее при определенных условиях в болезненное состояние (отравление, токсикоз).

Токсичность- способность химических веществ вызывать нарушение жизнедеятельности организма - отравление.

При установлении степени токсичности химических веществ для представителей ихтиофауны различают:

А) смертельные концентрации (дозы) – вызывают гибель всех (СК 100 ) или половины (СК50) животных при остром или хроническом отравлении;

Б) максимально переносимые концентрации (СК0), вызывающие клинические признаки отравления, не обуславливая гибели рыб;

В) пороговые концентрации – минимальные концентрации, вызывающие  патологические изменения в организме;

Г) предельно допустимые концентрации (ПДК) – допустимые концентрации вредных веществ в водоемах, которые не оказывают отрицательного влияния на режим водоемов, не нарушают нормальную жизнедеятельность, и размножение, не создает опасности накопления токсических веществ в объектах водоема.

Токсическое действие различных растворенных в воде веществ меняется в течении года. Наибольшая восприимчивость к действию различных ядов приходится на время усиленного питания рыб и обычно совпадает с наиболее теплым временем года; очень возможно, что это связанно с увеличением скорости взаимодействия ядов и белков протоплазмы при высоких температурах. Хотя формы косвенного влияния различных веществ, содержащихся в сточных водах, весьма разнообразны, основная форма их отрицательного действия заключается в том, что они, окисляясь в воде, особенно зимой подо льдом, возникает дефицит кислорода, приводящий к замору.

                                                                                                                   Таблица 3.

Данные о ПДК некоторых ингредиентов и показателей качества воды

(Ежегодник качества поверхностных вод по территории деятельности Обь-Итышского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2001г.)

По степени острой токсичности для рыб и водных организмов токсические вещества делят на следующие группы: особо токсичные (СК 100  <0,5 мг/л); высокотоксичные (СК50 =0,5…5,0 мг/л); среднетоксичные (СК  = 5…50 мг/л); малотоксичные (СК0  >500 мг/л).

В зависимости от характера влияния на организмы гидробионтов токсические вещества условно подразделяются на яды локального (местного), резорбтивного и комбинированного действия.

Яды локального действия вызывают дистрофические изменения тканей в местах контакта с гидробионтами, чаще на коже и жабрах.

При высоких концентрациях локальным действием обладает свободный хлор, перекись водорода, перманганат калия, неорганические кислоты.

Рыбы – высокоорганизованные водные животные с весьма дифференцированной нервной системой, особенно чувствительной к ядам.

Яды резорбтивного действия делят на следующие группы:

Нервно-паралитические яды вызывают нарушения функции нервной системы.

 К ним относят аммиак и соли аммония, диоксид углерода, нефть и нефтепродукты, фенолы, хлор- и фосфорорганические пестициды, смолы, алкалоиды, токсины сине-зеленых водорослей.

Наркотические яды вызывают у рыб анестезию или наркоз. Это ациклические углеводороды (этилен, пентан и др.),  алкилгалогениды (хлороформ и др.), алкоголи, эфиры, кетоны, альдегиды, нитросоединения.

Протоплазматические яды нарушают клеточный обмен веществ, вызывая дистрофию, распад эритроцитов. К ним относят цианиды, галогены, тяжелые металлы, и др.

Многие из перечисленных веществ обладают комбинированным действием, которое тесно связано с величиной концентрации (дозы) и длительностью воздействия.

Чувствительность рыб к ядам сильно варьирует в зависимости от вида, возраста, и физиологического состояния организма. Высокочувствительными к токсикантам являются лососевые, окунь; слабочувствительными - карп, карась. Остальные рыбы занимают промежуточное положение. В возрастном аспекте чувствительны рыбы на стадии эмбриогенеза (гаструляция) и личинки.

4.1. Тяжелые металлы и их соединения.

Тяжелые металлы – широко распространенные промышленные загрязнители. Они поступают в водоемы из естественных источников (горных пород, поверхностных слоев почвы и подземных вод), со сточными водами промышленных предприятий и атмосферными осадками, которые загрязняются дымовыми выбросами.

Тяжелые металлы как микроэлементы постоянно встречаются в естественных водоемах и органах гидробионтов. В зависимости от геохимических условий отмечаются широкие колебания их уровня.

Тяжелые металлы довольно устойчивы. Поступая в водоемы, они включаются в круговорот веществ и подвергаются различным превращениям. Неорганические соединения связываются буферной системой воды и переходят в слаборастворимые гидроксиды, карбонаты, сульфиды и фосфаты, а также образуют металлорганические комплексы, адсорбируются донными осадками.

Считают, что большая часть неорганических соединений металлов поступает в организм рыб с пищей. Через жабры и кожу проникают растворимые диссоциирующие соли и металлоорганические соединения.

Антропогенные источники многократно (в 2-13 раз) повышает концентрацию тяжелых металлов в воде. С этим четко коррелирует содержание металлов в органах рыб.

Токсичность. Токсическое действие большинства тяжелых металлов на рыб обусловлено их ионами. Концентрированные растворы их солей, обладая вяжуще-прижигающим действием, нарушают функции органов дыхания. Проникая в организм, они нарушают проницаемость биологических мембран, снижают содержание растворимых протеинов, связываются с сульфгидрильными и аминогруппами белков, вызывая падение активности ферментов. С повышенным загрязнением воды соединениями титана, кадмия, хрома и других металлов связывают образование у рыб  опухолей и язвенной болезни.

По токсичности и опасности для гидробионтов тяжелые металлы можно расположить в следующий ряд (в порядке её снижения): ртуть – кадмий – медь – цинк – свинец – олово – хром – мышьяк – никель – кобальт.

При остром отравлении ртуть концентрируется в основном в жабрах, мускулатуре и почках, а при хроническом – в почках, печени, головном мозге и кишечной стенке.

Из соединений меди для гидробионтов наиболее токсичны сульфаты, хлориды и нитраты. Среднесмертельные концентрации сульфата меди (по катиону меди) при остром отравлении составляет  в жесткой воде для окуня – 0,6 мг/л.

Железо и алюминий при высоких концентрациях вызывают гибель рыбы ( Минкина, 1946). Доза соединений железа свыше 0,2 мг/л уже иногда приводит к ее гибели. Соединения алюминия могут быть смертельными для рыб в концентрациях свыше 0,5 мг/л (Никольский Г.В, 1974).

 Соединения цинка менее токсичны, чем меди. Остротоксичные концентрации ионов цинка составляют для молоди карпа – 0,5 мг/л; среднесмертельные для окуня – 3,2 мг/л.

Соединения свинца и олова вызывают летальный эффект при концентрации (в пересчете на катионы) свинца 0,53 – 1,0 мг/л, олова 0,78 – 1,0 мг/л.

Смертельные концентрации мышьякового ангидрида составляют для окуня 15,0 – 19,0 мг/л, карася и карпа – 19,0 – 25,0 мг/л.

Воздействие солей металлов на рыб меняется при изменении температуры воды. Чем выше температура, тем интенсивнее обмен веществ у рыб тем более сильное воздействие на организм оказывают растворенные в воде соли.

Симптомы и патологические изменения. Острые отравления рыб солями тяжелых металлов протекают однотипно и проявляются вначале резким возбуждением, учащением дыхания, нарушением координации движений. Затем наступает стадия угнетения, дыхание замедляется и рыбы погибают от удушья. При этом кожа и жабры часто покрываются беловатым налетом коагулированной слизи.

При хроническом течении интоксикации симптомы отравления появляются в поздние сроки и проявляются тяжелыми нарушениями функций нервной системы: толчкообразным движением рыб, судорожными сокращениями плавников, а затем полным угнетением рыб. Нередко отмечают истощение рыб. При патологоморфологическом исследовании устанавливают дистрофические и некробиотические изменения в жабрах печени, почках, селезенке, гонадах и других органах. При отравлении ртутью сильно поражены нервные клетки головного мозга.

Диагностика. Отравление рыб тяжелыми металлами диагностируется комплексно на основании симптомов интоксикации, патологомофологических изменений и обязательного определения отдельных элементов в воде и органах рыб. Для определения тяжелых металлов применяют методы атомно-абсорбционной спектроскопии, хроматомасс-спектрометрии и др. при оценке данных химического анализа учитывают фоновое содержание тяжелых металлов в воде и рыбе из исследуемого региона. Накопление солей тяжелых металлов в организме рыб и использование данных рыб в качестве пищи, может привести к тяжелым последствиям для здоровья человека.

                                                                                                                     Таблица 4.

Последствия воздействия некоторых тяжелых металлов на здоровье человека.

(Экология. Справочник для студентов.2001г. С. 355.)

4.2. Токсикозы рыб, вызываемы органическими веществами.

Загрязнения водоемов органическими веществами делятся на две большие группы: загрязнения ациклическими (алифатическими) соединениями и загрязнения ароматическими соединениями.

В первую группу входят углеводороды, нефть и нефтепродукты, спирты, галогениды, кетоны и альдегиды.

К ароматическим соединениям относятся циклические углеводороды и их производные (бензол, толуол, анилин, хлорбензолы, нитробензолы и др.), фенол и его производные. Наиболее часто отравления рыб вызваны нефтью, нефтепродуктами, фенолом и его производными. Отдельную группу составляют синтетические поверхностно-активные вещества.

4.2.1. Нефть и нефтепродукты (бензин, керосин, мазут, дизельное топливо, смазочные масла и др.)

В их состав входят углеводороды, циклические соединения, нафтеновые кислоты, деэмульгаторы и др., которые относятся к числу широко распространенных загрязнителей воды. Нефть и нефтепродукты попадают в водоемы со стоками с нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих предприятий, с нефтеналивных судов, смываются с талыми  и дождевыми водами с территорий различных промышленных, сельскохозяйственных и транспортных предприятий, нефтебаз.

Токсичность. Нефть и нефтепродукты действуют на водную фауну в нескольких направлениях: поверхностная масляная пленка нефти задерживает поверхностную диффузию газов из атмосферы в воду и нарушает газообмен в водоеме, создавая дефицит кислорода; маслянистые вещества, покрывая поверхность жабр тонкой пленкой, приводят к асфиксии рыб: водорастворимые соединения проникают в организм рыб и вызывают отравление; донные отложения нефти подрывают кормовую базу водоемов и поглощают кислород из воды; при концентрации нефти 0,1 мг/л мясо рыб приобретает неустранимые нефтяные запах и привкус.

Острые отравления большинства видов рыб наступают при концентрации эмульгированных нефтепродуктов 16,0 – 97,0 мг/л. Неочищенная нефть вызывает гибель карповых, осетровых и сомовых при концентрации 100,0 – 200,0 мг/л, а при 50,0 мг/л отмечается замедление их роста и развития.

Профилактика. Она заключается в периодическом контроле чистоты водоисточников, установлении защитных приспособлений, препятствующих распространению нефти по поверхности воды; удалении загрязненной жесткой растительности, очистке ложа водоема от ила и нефтяных осадков; увеличении проточности воды.

ПДК рыбохозяйственных пресноводных водоемов равны: нефти и нефтепродуктов в эмульгированном состоянии 0,05 мг/л, метанола 0,1, изопропилового спирта 0,01, изобутилового спирта 2,4, изобутилена 0,025, в морской воде нефтепродуктов 0,05 мг/л.

4.2.2. Фенолы и их производные.

Фенольные сточные воды – наиболее распространенная группа органических загрязнителей, образующихся при термической переработке твердого топлива (коксохимические, сланцеперерабатывающие предприятия, газогенераторные станции), производстве пластмасс, синтетических тканей, красителей, бумаги и др. фенолы широко используют для синтеза различных ароматических соединений, дезинфекции, пропитки древесины, в качестве пестицидов (пентахлорфенол, пентахлорфенолят натрия, ДНОК и другие хлорпроизводные), и др.

Токсичность. Соединения фенольного ряда в зависимости от физико-химических свойств и структуры молекул значительно различаются по степени токсичности для рыб и других гидробионтов. В порядке повышения токсичности они располагаются следующим образом: пирогаллол – резорцин – фенол – крезолы – ксиленолы – нитрофенолы – нафтолы – гидрохинон – хлорфенолы.

Гибель карповых рыб (плотвы, карпа и др.) от пироголлола и ризорцина наступаети при их концентрациях 20 – 60 мг/л (экспозиция до 96 часов).

Остролетальные концентрации фенола для карповых рыб (плотвы, карпа, линя, уклеи, язей) колеблются в пределах 10,0 – 25,0 мг/л, для форели 5,0 – 10,0, кижуча – 3,2 – 5,6 мг/л. Токсичность кризолов находится примерно на том же уровне.

Ксиленолы (диметилфенолы) вызывают острые отравления карповых рыб при концентрациях 9 – 20 мг/л. Менее токсичен 1-3-5-ксиленол, токсические концентрации которого составляют 20 – 50 мг/л.

Токсичность нитрофенолов убивает по мере увеличения числа нитрогрупп. Средние летальные концентрации мононитрофенола для окуней и карповых рыб10 – 22 мг/л, динитрофенола – 8 – 30, тринитрофенола – 170 – 200 мг/л. Динитрокрезол (ДНОК) – широко распространенный пестицид – токсичен для карпа – 6 – 13 мг/л.

Из производных фенолов, содержащих гидроксильные группы, наиболее токсичен гидрохинон. Для окуневых и карповых рыб гидрохинон и парахинон токсичны при концентрациях 0,2 – 1,0 мг/л.

При введении в фенольную молекулу серы и галогенов токсичность повышается в несколько раз. Тиофенолы (фенилмеркаптан и толилмеркоптан) вызывают гибель рыб при концентрациях 0,54 – 1,5 мг/л. Токсичность хлорфенолов повышается с увеличением числа атомов хлора. Среднесмертельные концентрации для разных видов рыб: монохлорфенола около 20 мг/л, дихлорфенола 5 мг/л, трихлорфенола 0,35 – 7,7 мг/л, тетра и пентахлорфенола 0,06 – 0,5мг/л, пентахлорфенолята натрия 0,4 мг/л (экспозиция 1 – 3 сут).

Хронические отравления рыб происходят при значительно меньших концентрациях.

При хроническом действии концентрации фенола 0,02 – 1,0 мг/л у рыб обнаруживают выраженные патологические изменения в жабрах, печени и кишечнике. Смеси различных фенольных соединений, главным образом фенола, крезола и др., вызывают хронические отравления  при их концентрациях 1 – 3 мг/л.

Фенолы способны накапливаться в рыбах и передаваться по трофической цепи. В наибольшем количестве они обнаруживаются в печени, а затем (в порядке уменьшения) в жабрах, почках, селезенке, мышцах и кишечнике. При остром отравлении карпов (10 мг/л) содержание фенолов составляет в печени 19 мг/кг, в жабрах 17,7, во внутренних органах 7,9 мг/кг; при хроническом отравлении (0,02 – 0,07 мг/л) – 2 – 3 мг/кг.

Рыбы приобретают фенольный запах и вкус при содержании в воде смеси фенола и крезолов 0,02 – 0,03 мг/л, хлорфенолов 0,015 – 0,001 мг/л.

Симптомы. Соединения фенольного ряда – нервно-паралитические яды, вызывающие резкие изменения функций центральной нервной системы. В симптомологии фенольной интоксикации выделяют три последовательные фазы: резкая двигательная возбудимость с кратковременным заваливанием на бок; потеря рефлекса равновесия, опрокидывание на бок, импульсивное перемещение в боковом положении; конвульсивные судороги, полная потеря подвижности и расстройство дыхания.  У мирных рыб (карась, карп, плотва, лещ) каждая из этих фаз длиться дольше, чем у хищных (щука, окунь).

4.2.3 Детергенты.

С коммунальными и частично промышленными водами в водоемы поступают детергенты – моющие синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Это высокомолекулярные органические соединения, получаемые сульфирование различных масел, углеводородов, высокомолекулярных спиртов и других веществ нефтяного происхождения. В состав детергентов входит 20 – 30 %  поверхностно-активных веществ и 60  80 % различных добавок.

СПАВ делят на три группы:

а) анионоактивные вещества – щелочные соли (алкилбензосульфонаты, алкилсульфонаты), легко окисляются в воде с образованием анионов, входят в состав бытовых моющих средств;

б) катионоактивные вещества – соли органических оснований (нитрилы, амины, четвертичные основания), ионизируются в водных растворах, обладают бактерицидными и дезинфицирующими свойствами (проксамин и др.);

в) неионогенные вещества – простые и сложные эфиры жирных спиртов, жирных кислот, алкилфенолов, не способны ионизироваться в воде, наиболее устойчивы, применяются в промышленности ОП-7, ОП-10 и др.; из наиболее широко применяют анионо-активные  СПАВ.

Детергенты изменяют физико-химические свойства воды (пенообразование, снижение поверхностного натяжения), уменьшают диффузию кислорода в воду, тормозят процессы самоочищения водоемов и этим нарушают гидрохимический режим. Биологически мягкие СПАВ разрушаются в очистных сооружениях на 80 – 90%, в природных водоемах – в течении 1-4 сут. Биологически жесткие при биологической очистке распадаются на 35 – 40 %, а в водоемах сохраняются 2 -3 мес. и более.

СПАВ в концентрациях 0,6 – 1,8 мг/л придают воде специфический запах, а при 0,1 -= 0,7 мг/л образуют пену.

Токсичность. Анионоактивные вещества обладают резорбтивным и местным действием, неионогенные – преимущественно локальным, а катионоактивные нарушают в основном функции нервной системы.

Детергенты относятся к группе высоко- или среднетоксичных для рыб соединений. Остротоксичные концентрации анионактивных детергентов следующие: хлорного сульфонала (39,4 % действующего вещества) для карпов 2,3 – 3,5 мг/л; тетрапропиленбензосульфоната (ТБС) для карпов 15-18мг/л,  алкилбензосульфоната для карпов 4 – 6 мг/л.

Минимально токсичные концентрации анионактивных веществ при 10 – 20-дневной экспозиции и температуре воды 15 – 18°С для разных видов рыб колеблются от 1,5 до 15,0 мг/л.

Профилактика.  Наиболее эффективной мерой по охране водоемов от загрязнения и предотвращению отравлений рыб детергентами является замена жестких веществ более мягким СПАВ. Поскольку существование методы очистки не обеспечивают  полное удаление детергентов из сточных вод, использование их в различных отраслях должно строго контролироваться, а спуск сточных вод – регламентироваться соответствующими нормативами.

4.2.4. Отравления пестицидами.

Пестициды – общее название химических средств защиты растений от болезней, вредителей и сорняков, а также регуляторов роста и других веществ, используемых для борьбы с вредными организмами в сельском и лесном хозяйстве. Главной особенностью пестицидов является то, что после применения они циркулируют во внешней среде до полного распада, вызывая нарушения жизнедеятельности не только вредных но и полезных организмов. Эффективность и безопасность применения пестицидов зависят от формы и способа внесения препаратов, дозы и кратности обработок.

Для гидробионтов наиболее опасны препараты, которые вносятся непосредственно в водоемы или используются для обработки прибрежных зон: альгициды, некоторые гербициды, моллюскоциды, ихтиоциды, средства борьбы с вредными стадиями кровососущих насекомых. Промежуточное положение занимают средства, применяемые в рисоводстве и орошаемом земледелии, а также для мелиорации земель, которые поступаю со сбросными водами через определенное время после применения. Значительное количество пестицидов поступает в водоемы с дождевыми и талыми водами (поверхностный сток), при авиационной и наземной обработке сельскохозяйственных угодий и лесов, а также со стоками предприятий, производящих ядохимикаты.

5. Меры по охране водных пространств.

Антропогенное воздействие  на популяции рыб  водоемов Объ-Иртышского речного бассейна проявляется в снижении уловов на протяжении ряда лет. Оценка качества воды и грунтов Иртыша в районе Ханты-Мансийска, показывает, что река здесь характеризуется как «загрязненная»,  (Экология ХМАО,1997г. С.228.)

Гидробиологический анализ, будучи важнейшим элементом контроля загрязнения поверхностных вод и донных отложений позволяет оценивать их в качестве среды обитания организмов. Упомянутый  анализ может служить базисом гидробиологической информации длительного хранения в интересах прогнозов. Данный мониторинг очень необходим на территории округа.

Необходимо создать региональную ихтиологическую доктрину, которая должна включать:

- приоритет рыбохозяйственного использования водоемов;

- финансирование природоохранных мероприятий, создание новых и реконструкцию старых промышленных объектов;

• контроль и снижение антропогенных нагрузок на водоем;

- организацию эколого-токсикологического мониторинга водных экосистем.

Выводы.

1. Основными загрязнителями ихтиофауны Нижнего Иртыша являются химические загрязнения.
2. К главным источникам загрязнения относятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод промышленного и бытового произхождения 2) утечки нефти и нефтепродуктов предприятий нефтегазодобычи и нефтепереработки.
3. Наиболее высокий уровень загрязнения в бассейне Нижнего Иртыша составляют загрязнения нефтепродуктами, фенолом, соединениями тяжелых металлов.
4. На ихтиофауну водоема оказывают действия: нервно-паралитические, наркотически и протоплазматические яды оказывая главным образом свое действие в период эмбрионального и  стадии личинки постэмбрионального развития.
5. Степень токсикации рыб высокий, что может привести к появлению патологических изменений в организме рыб.
6. Необходимо вести эколого-токсикологический мониторинг водоема для проведения природоохранных мероприятий.

Литература:

1. Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. Учебное пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1999.
2. Грищенко Л.И. и др. Болезни рыб и основы рыбоводства. – М.: Колос, 1999.
3. Ежегодник качества поверхностных вод по территории деятельности Обь-Иртышского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2001г. (Омская и Тюменская области). – Омск, 2002.
4. Зуевский В.П. и др. Экология человека: Учебное пособие. – Томск: МГП «РАСКО», 2002.
5. Информационный бюллетень « О состоянии окружающей природной среды ХМАО ». – Ханты-Мансийск:  НПЦ «Мониторинг», 2003.
6. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2001.
7. Криксунов Е.А. и др. Экология. 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений.– М.: Дрофа, 1997.
8. Материалы городского научного общества учащихся (НОУ) выпуск 1. Комитет по образованию. – Ханты-Мансийск, 2003.
9. Никольский Г.В. Экология рыб. Изд. 3-е, доп. Учеб. Пособие для ун-тов.- М.: «Высш. Школа», 1974.
10. Ошмарин А.П., Ошмарина В.И. Экология. Школьный справочник. – Ярославль.: «Академия развития», 1998.
11. Экология ХМАО / Под ред. Плотникова В.В. – Тюмень: СофтДизайн, 1997.

Приложение 1.

Главные загрязнители воды.

Приложение 2.

Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности территории ХМАО (Экология ХМАО, 1997г.)

                                                                                                      Приложение 3.

Данные о ПДК некоторых ингредиентов и показателей качества воды

(Ежегодник качества поверхностных вод по территории деятельности Обь-Итышского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2001г.)

Приложение 4.

Последствия воздействия некоторых тяжелых металлов на здоровье человека.

(Экология. Справочник для студентов.2001г. С. 355.)

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

ДОКЛАД

На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на биосферу, а природные системы в значительной степени утратили свои защитные свойства, необходимо в полной мере  осознанть то страшное зло, каким является в наше время загрязнение и истощение поверхностных и подземных вод.

       Интенсивное освоение Севера нарушает естественное состояние экосистемы Обь-Иртышского речного бассейна. В результате различных загрязнений и других антропогенных нагрузок на водоемы и водосборы происходит разрушение водных экосистем, проявляющееся в эвтрофикации водоемов, резком упрощении видового состава сообществ, массовом развитии сине-зеленых водорослей. Все это ведет к снижению жизнеобеспечивающей функции и самоочищения водоемов, ухудшению качества воды, токсическому действию водной среды на водные организмы и биологические процессы, происходящие в водоемах. Вследствии антропогенного воздействия на водные систем. многократно снизились объемы вылова рыб – основного продукта питания местного населения – почти в 5 раз  по сравнению с 1951-1960 гг. (до начала освоения нефтегазовых ресурсов) и в 4 раза по сравнению с 1975 -1986 гг. В результате деятельности человека в округе более 35 рек потеряли рыбохозяйственное значение. Сокращение рыбных запасов вследствие загрязнения поверхностных вод, по оценкам специалистов, может привести к уничтожению уникальных популяций ихтиофауны Объ-Иртышского бассейна (муксун, осетр, нельма, стерлядь, сиг, и др.).

 Химические токсиканты, которые аккумулируются представителями ихтиофауны водоема, по трофической цепи, могут привести к тяжелым поражениям и гибели потребителей более высоких порядков, в том числе и наземных животных – например птиц, а также являясь одним из основных продуктов используемых человеком, могут служить источником опасности для его здоровья.

Целью нашего реферата является: познакомиться и проанализировать данные об антропогенном воздействии на ихтиофауну бассейна нижнего Иртыша.    

Задачи:

-ознакомиться с литературными сведениями о влиянии деятельности человека на ихтиофауну;

- познакомиться  с классификацией и видами химических загрязнений;

- по данным о состоянии вод бассейна нижнего Иртыша выявить загрязнители и источники загрязнений;

- установить воздействие отдельных загрязнителей, характерных для данного водоема на организм рыб, а также на здоровье человека, как конечного звена в трофической цепи;

- на основе анализа данных о загрязнении дать оценку степени токсикации представителей ихтиофауны водоема;

- ознакомиться со сведениями и дать рекомендации по охране водоема.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ (Криксунов и др., 1995).

  Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличения содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращение растворенного в воде кислорода воздуха, появление радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызывать загрязнение вод.

Различают химические, биологические и физические загрязнители (П. Бертокс, 1980).

Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические – радиоактивные вещества, тепло и др.

    Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение, значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение – наиболее распространенное, стойкое и широко распространяющееся. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др.

2. Основные источники химического загрязнения поверхностных и подземных вод.

Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены различными факторами. К основным из них относятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод (промышленных и коммунально-бытовых); 2)утечка нефти и нефтепродуктов. ( Слайд источники и основные загрязнители).

 Предельно допустимые концентрации (ПДК) – допустимые концентрации вредных веществ в водоемах, которые не оказывают отрицательного влияния на режим водоемов, не нарушают нормальную жизнедеятельность, и размножение, не создает опасности накопления токсических веществ в объектах водоема. (Слайд ПДК).

3. Данные о загрязнении поверхностных вод бассейна Нижнего Иртыша.

Река Иртыш – самый крупный приток р.Оби. Река относится к одному из максимально загрязненных водных объектов, требующих первоочередного осуществления охранных мероприятий.  (Слайд уровень загрязнения р. Иртыш).

По данным Объ-Иртышского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2001г., на участке реки от г.Тобольска до г.Ханты-Мансийска средний уровень загрязнения нефтепродуктами был в пределах 2-12 ПДК, фенолами 2-6 ПДК, соединениями меди 5-15 ПДК, соединениями железа 9-17 ПДК, марганца 3-24 ПДК. За период 2001г. Зарегистрирован 1 случай высокого загрязнения соединениями марганца, в черте п.Горноправдинск, 1 высокое загрязнение нефтепродуктами, выше г. Ханты-Мансийска, по 1 высокому загрязнению соединениями марганца и меди. Кроме того ниже г. Ханты-Мансийска был зарегистрирован один случай нарушения кислородного режима. В районе г.Ханты-Мансийска отмечено превышение ПДК по ртути.

Средний уровень загрязнения р.Иртыш соединениями железа, по данным НПЦ « Мониторинг» за 2002г был в пределах 9-14 ПДК, меди – 6-24 ПДК, марганца – 9-19 ПДК, фенолами – 1-6 ПДК, нефтепродуктами – 3-8 ПДК, по остальным загрязняющим компонентом средние значения ниже ПДК. В черте пос. Горноправдинск зарегистрировано 3 случая высокого загрязнения соединениями меди, выше г. Ханты-Мансийска по 1 случаю высокого загрязнения соединениями железа и марганца, ниже г. Ханты-Мансийска было зарегистрировано высокое загрязнение соединениями железа.

Превышение ПДК некоторых соединений оказывает токсическое действие и негативно влияет на состояние ихтиофауны водоема. Поэтому далее мы публикуем литературные данные о влиянии этих ядовитых веществ на организм рыб.

Яды – это чужеродные вещества, способные вступать во взаимодействие с различными структурами организма и вызывать нарушение его жизнедеятельности, переходящее при определенных условиях в болезненное состояние (отравление, токсикоз).

Токсичность- способность химических веществ вызывать нарушение жизнедеятельности организма- отравление.

При установлении степени токсичности химических веществ для представителей ихтиофауны различают:

А) смертельные концентрации (дозы) – вызывают гибель всех (СК 100 ) или половины (СК50) животных при остром или хроническом отравлении;

Б) максимально переносимые концентрации (СК0), вызывающие клинические признаки отравления, не обуславливая гибели рыб;

В) пороговые концентрации – минимальные концентрации, вызывающие  патологические в организме;

Г) предельно допустимые концентрации (ПДК) – допустимые концентрации вредных веществ в водоемах, которые не оказывают отрицательного влияния на режим водоемов, не нарушают нормальную жизнедеятельность, и размножение, не создает опасности накопления токсических веществ в объектах водоема.

В зависимости от характера влияния на организмы гидробионтов токсические вещества условно подразделяются на яды локального (местного), резорбтивного и комбинированного действия.

Яды локального действия вызывают дистрофические изменения тканей в местах контакта с гидробионтами, чаще на коже и жабрах.

При высоких концентрациях локальным действием обладает свободный хлор, перекись водорода, перманганат калия, неорганические кислоты.

Яды резорбтивного действия делят на следующие группы:

Рыбы – высокоорганизованные водные животные с весьма дифференцированной нервной системой, особенно чувствительной к ядам.

Нервно-паралитические яды вызывают нарушения функции нервной системы.

 К ним относят аммиак и соли аммония, диоксид углерода, нефть и нефтепродукты, фенолы, хлор- и фосфорорганические пестициды, смолы, алкалоиды, токсины сине-зеленых водорослей.

Наркотические яды вызывают у рыб анестезию или наркоз. Это ациклические углеводороды (этилен, пентан и др.),  алкилгалогениды (хлороформ и др.), алкоголи, эфиры, кетоны, альдегиды, нитросоединения.

Протоплазматические яды нарушают клеточный обмен веществ, вызывая дистрофию, распад эритроцитов. К ним относят цианиды, галогены, тяжелые металлы, и др.

Чувствительность рыб к ядам сильно варьирует в зависимости от вида, возраста, и физиологического состояния организма. Высокочувствительными к токсикантам являются лососевые, окунь; слабочувствительными - карп, карась. Остальные рыбы занимают промежуточное положение. В возрастном аспекте чувствительны рыбы на стадии эмбриогенеза (гаструляция) и личинки.

Далее мы публикуем сравнительные данные по уровню загрязнения отдельными загрязнителями и степени их токсичности на рыб. ( Слайды: фенол, нефть, медь,)

Тяжелые металлы – широко распространенные промышленные загрязнители. Они поступают в водоемы из естественных источников (горных пород, поверхностных слоев почвы и подземных вод), со сточными водами промышленных предприятий и атмосферными осадками, которые загрязняются дымовыми выбросами.

По токсичности и опасности для гидробионтов тяжелые металлы можно расположить в следующий ряд (в порядке её снижения): ртуть – кадмий – медь – цинк – свинец – олово – хром – мышьяк – никель – кобальт.

Концентрированные растворы их солей, обладая вяжуще-прижигающим действием, нарушают функции органов дыхания. Проникая в организм, они нарушают проницаемость биологических мембран, снижают содержание растворимых протеинов, связываются с сульфгидрильными и аминогруппами белков, вызывая падение активности ферментов.

Нефть и нефтепродукты действуют на водную фауну в нескольких направлениях: поверхностная масляная пленка нефти задерживает поверхностную диффузию газов из атмосферы в воду и нарушает газообмен в водоеме, создавая дефицит кислорода; маслянистые вещества, покрывая поверхность жабр тонкой пленкой, приводят к асфиксии рыб: водорастворимые соединения проникают в организм рыб и вызывают отравление; донные отложения нефти подрывают кормовую базу водоемов и поглощают кислород из воды; при концентрации нефти 0,1 мг/л мясо рыб приобретает неустранимые нефтяные запах и привкус.

Соединения фенольного ряда – нервно-паралитические яды, вызывающие резкие изменения функций центральной нервной системы. Фенолы способны накапливаться в рыбах и передаваться по трофической цепи. В наибольшем количестве они обнаруживаются в печени, а затем (в порядке уменьшения) в жабрах, почках, селезенке, мышцах и кишечнике.

Детергенты изменяют физико-химические свойства воды (пенообразование, снижение поверхностного натяжения), уменьшают диффузию кислорода в воду, тормозят процессы самоочищения водоемов и этим нарушают гидрохимический режим.

Выводы.

1. Основными загрязнителями ихтиофауны Нижнего Иртыша являются химические загрязнения.

2. К главным источникам загрязнения относятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод промышленного и бытового произхождения 2) утечки нефти и нефтепродуктов предприятий нефтегазодобычи и нефтепереработки.
3. Наиболее высокий уровень загрязнения в бассейне Нижнего Иртыша составляют загрязнения нефтепродуктами, фенолом, соединениями тяжелых металлов.
4. На ихтиофауну водоема оказывают действия: нервно-паралитические, наркотически и протоплазматические яды оказывая главным образом свое
5. действие в период эмбрионального и  стадии личинки постэмбрионального развития.
6. Степень токсикации рыб высокий, что может привести к появлению патологических изменений в организме рыб.
7. Необходимо вести эколого-токсикологический мониторинг водоема для проведения природоохранных мероприятий.