Assessment of the spatial and temporal dstribution of DDT, its metabolites, and cesium-137 in the sediments of the Salgir River (Crimea)

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

П,п’-дихлордифенилтрихлорэтан (п,п’-ДДТ (ДДТ)) – один из самых распространенных и опасных хлорорганических пестицидов (ХОП), которые поступали в природную среду [41, 48, 49]. В СССР ДДТ производили и активно использовали с 1940-х гг. [16, 38]. В природных условиях ДДТ устойчив, но со временем может разлагаться на метаболиты дихлордифенилдихлорэтан (п,п’-ДДД (ДДД)) и ДДЕ дихлордифенилдихлорэтилен (п,п’-ДДЭ (ДДЭ)). ДДТ и метаболиты способны накапливаться в живых организмах с увеличением концентрации по трофической цепи. В 1970-х гг. было выявлено токсическое действие ДДТ на репродуктивную, нервную, иммунную и эндокринную системы многих живых организмов [8, 37, 47, 48] и был введен запрет на его использование [36]. Несмотря на это, в СССР применение ДДТ для борьбы с насекомыми продолжалось до конца 1980-х гг. Накопившаяся масса запрещенных пестицидов во многих районах хранилась на складах, которые постепенно разрушались [17]. При этом пестициды могли попадать в природную среду, что приводило к образованию множества очагов высокого загрязнения ДДТ в почве, донных отложениях, растительности, поверхностных и подземных водах [1, 3, 17, 23, 25, 27, 42, 45].

Основными источниками поступления ¹³⁷Cs в водосборные бассейны рек Крыма были атмо сферные осадки после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. [15], а также вода р. Днепр, поступавшая до 2014 г. по Северо-Крымскому каналу (СКК) [13]. В 2006 г. удельная активность ¹³⁷Cs в почвах Центрально-Крымской равнины изменялась в пределах 2–4 Бк/м², что несколько превышало дочернобыльский уровень [2]. В период 2022–2023 гг. было установлено, что ¹³⁷Cs поступал на территорию Крыма со взвешенным веществом днепровской воды по СКК, при этом его активность в воде не превышала нормы радиационной безопасности, установленные Российской Федерации [32].

Выявление и контроль загрязнения речных систем опасными веществами имеет ключевое значение для обеспечения безопасности питьевой воды и в поддержании надлежащего качества в орошении сельскохозяйственных районов. В Крыму особое внимание уделяется р. Салгир, начинающейся на северных склонах Крымских гор, текущей через весь Крым и впадающей в зал. Сиваш Азовского моря [18].

Оценка состояния воды р. Салгир представлена в ежегодных отчетах государственных органов. В них воду р. Салгир квалифицировали как “грязную”, а в районе с. Двуречье, по анализу биохимического потребления кислорода, как “очень загрязненную” [21]. Информация о содержании ДДТ и его метаболитов в р. Салгир ограничена одной публикацией [26], где сообщается, что ХОП были обнаружены в четырех точках реки. В районе с. Молочное концентрация ДДТ в воде Салгира была >3 ПДК для рыбохозяйственных водоемов (10 нг/л). Проведенное исследование поставило задачу определить загрязнение ДДТ по всему руслу реки с целью выявления источников его поступления.

Благодаря своей высокой гидрофобности ДДТ может прочно связываться с твердыми частицами и удаляться в донные отложения, которые являются резервуаром многих загрязняющих веществ в водных системах. Однако при определенных условиях ХОП могут вновь поступить в экосистему и пищевую цепь, становясь потенциальным источником локального или даже глобального загрязнения. Поэтому современные и ретроспективные данные о загрязнении донных отложений этими соединениями имеют большое значение для понимания текущего экологического состояния и истории загрязнения районов исследования [25, 43].

Для изучения хронологии загрязнения водоемов широкое распространение получило использование природных и техногенных радионуклидов в качестве трассеров для датировки осадков [12, 39]. Техногенный радионуклид ¹³⁷Cs, который поступил в окружающую среду после глобальных испытаний ядерного оружия в 1960-х гг., а также в результате радиоактивных выбросов во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г., – один из таких трассеров [40].

Цель данного исследования – оценка пространственно-временных изменений содержания ДДТ, его метаболитов и ¹³⁷Cs в донных отложениях наиболее протяженной крымской р. Салгир.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Отбор проб донных отложений проводили с мая по октябрь 2023 г. в 13 точках р. Салгир: выше и ниже г. Симферополя в районах сел Доб рого, Белоглинка и Совхозного, в среднем течении – от с. Красная зорька до с. Новогригорьевка и в нижнем течении – до с. Изобильного (рис. 1).

 

Рис. 1. Картосхема станций отбора проб донных отложений в р. Салгир.

 

Глубина реки в районах отбора составляла от 0.3 до 0.6 м. Пробы поверхностного слоя (0–5 см) отбирали непосредственно в стеклянные емкости. В стационарной лаборатории грунты гомогенизировали и высушивали на воздухе до сухого состояния.

Для выполнения датировки осадков и реконструкции поступления ∑ДДТ и ¹³⁷Cs на ст. 7 и ст. 13 трубчатым пробоотборником гравитационного типа были отобраны керны грунтов. Диаметр полученных кернов составлял 58 мм, высота в районе ст. 7 – 26 см, ст. 13 – 22 см. Колонки донных осадков разделяли с помощью поршневого экструдера на слои толщиной 1 см. Каждый слой после нарезки взвешивали в сыром виде и высушивали на воздухе до постоянной массы. По разности сырой и сухой массы рассчитывали содержание естественной влажности (ЕВ) в процентах сырой массы и в каждом слое фотометрическим методом определяли содержание органического углерода (С_орг) [9].

Концентрацию ДДТ, его метаболитов ДДД и ДДЭ определяли методом газовой хроматографии в соответствии с методикой [10]. Из навески сухой пробы (от 5 г в илах до 10 г в песках) проводили экстракцию смесью н-гексана (квалификации “особо чистый” (о.с.ч.), Криохром) и ацетона (о.с.ч, Lab-Scan) в соотношении 3 : 1. Экстракты очищали на колонках с флорисилом (Merk). Серу из экстрактов удаляли активированной металлической медью (квалификации “химически чистый”, Компонент-Реактив). Анализ ХОП был выполнен в ЦКП “Спектрометрия и хроматография” ФИЦ ИнБЮМ на газовом хроматографе Хроматэк Кристалл 5000.2 с микро-ДЭЗ и 30-мет ровой колонкой с фазой CR-5. Расчет концентрации проводили с использованием многоуровневой калибровки градуировочными смесями, приготовленными из сертифицированных стандартных образцов ХОП фирмы “Sigma-Aldrich”. Погрешность определения ХОП ≤15%. Концентрация ХОП выражена на сухую массу образцов.

Активность ¹³⁷Cs определяли в поверхностном слое донных осадков на ст. 4, 6, 12 и 13. Для проведения геохронологических оценок активность ¹³⁷Cs определяли послойно в кернах, отобранных на ст. 7 и 13. Измеряли содержание ¹³⁷Cs на полупроводниковом детекторе на основе кристалла сверхчистого германия (НТЦ “РАДЭК”, Санкт-Петербург, РФ) на базе ЦКП “Спектрометрия и хроматография” ФИЦ ИнБЮМ. Калибровку детектора проводили с помощью эталонных образцов донных осадков, выпускаемых МАГАТЭ для международной стандартизации радиометрических измерений. Активность ¹³⁷Cs определяли по регистрации излучения гамма-квантов его дочернего радионуклида – ^137mBa с энергией 661.6 кэВ. Активность радионуклида A_137-Cs рассчитывали по формуле: A_137-Cs = (N_137-Cs – N_ф)/E, где N_137-Cs – общая скорость счета радионуклида, имп/с; N_ф – скорость счета фона, имп/с; E – эффективность регистрации излучения радионуклида. Содержание ¹³⁷Cs рассчитано на сухой вес осадка, а статистическая погрешность рассчитана по величине одного стандартного отклонения от средних значений [34].

Средняя скорость осадконакопления (см/год), рассчитанная по ¹³⁷Cs, использована для определения возраста слоев донных отложений по формуле [11]: Т = Тₒ – h/S, где Т – абсолютный возраст слоя, годы; Тₒ – год отбора пробы; h – средняя глубина слоя, см; S – скорость осадконакопления, см/год.

Статистическая обработка данных (средние значения, построение матрицы коэффициентов корреляции) и графическое оформление полученных результатов выполнены с помощью программы MS Excel 2016.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Распределение удельной активности ¹³⁷Cs в поверхностном слое и в профилях отобранных кернов донных отложений

В каждом образце поверхностного слоя донных отложений был обнаружен ¹³⁷Cs (табл. 1), активность которого в среднем и нижнем течении реки менялась от 4.4 до 69.0 Бк/кг. Подобная активность этого радионуклида определена в 2023 г. в донных отложениях СКК [33].

 

Таблица 1. Средняя удельная активность ¹³⁷Cs в поверхностном слое донных отложений р. Салгир

Номер станции	Район отбора	Дата отбора	Удельная активность 137Cs, Бк/кг ± σ
4	с. Красная зорька	29.09.2023	4.4±0.5
6	с. Новозуевка	29.09.2023	12.5 ± 1.1
7	с. Искра	29.09.2023	69.0 ± 7.2
12	с. Лиственное	13.10.2023	8.3 ± 0.9
13	с. Изобильное	13.10.2023	32.6 ± 3.4

 

На ст. 7 в профиле вертикального распределения ¹³⁷Cs обнаружены три максимума удельной активности радионуклида: в поверхностном слое от 0 до 3 см, в подповерхностных слоях от 13 до 15 см и от 22 до 23 см (рис. 2). Верхний максимум концентрации ¹³⁷Cs (69 Бк/кг), по-видимому, связан с недавним поступлением радионуклида в речную экосистему в результате стока веществ с водосборной площади в период экстремальных паводков на р. Салгир в 2022 г. Расход воды во время этих событий превышал норму в семь раз [35]. Такие мощные стоки могли вымыть ¹³⁷Cs из его форм, ранее прочно связанных, “зафиксированных” в верхних горизонтах глинистых почв [5]. Средний максимум активности ¹³⁷Cs в керне (16 Бк/кг) определялся его поступлением в результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г., нижний максимум (10 Бк/кг) – залповыми выпадениями радионуклидов после испытаний ядерного оружия в 1962 г. Исходя из такой хронологии выпадений ¹³⁷Cs, скорость осадконакопления в водоемах определяют по глубине максимумов содержания оружейного и чернобыльского ¹³⁷Cs в толще донных отложений [40]. По глубине залегания чернобыльского ¹³⁷Cs 14 см рассчитанная средняя скорость осадконакопления в исследованном районе за 37-летний период, прошедший после аварии на ЧАЭС, составляет 0.37 см/год (рис. 2а). В этом случае при неизменной скорости осадконакопления и в дочернобыльский период максимум содержания оружейного ¹³⁷Cs должен был залегать на глубине ~22.5 см. В исследуемом случае он обнаружен в слое от 22 до 23 см (рис. 2а). Это свидетельствует об устойчивой динамике седиментогенеза на ст. 7 в рассматриваемый интервал времени.

 

Рис. 2. Вертикальные профили удельной активности ¹³⁷Cs в донных осадках р. Салгир на ст. 7 (а) и 13 (б).

 

На ст. 13 зафиксированы два максимума концентрации ¹³⁷Cs: в верхнем слое осадков (44 Бк/кг) и в слое 15–16 см (10 Бк/кг) (рис. 2б). Верхний пик, как и на ст. 7, определяется недавними поступлениями в реку ¹³⁷Cs. Считаем, что второй пик можно соотнести с “чернобыльским” выпадением ¹³⁷Cs, в этом случае скорость осадконакопления в этом керне составит 0.42 см/год. Разница скоростей осадконакопления на станциях 7 и 13 незначительная и может быть связана с различиями гидрофизических и биогеохимических процессов, происходящих на разных участках р. Салгир.

Анализ поверхностного слоя донных отложений

Пробы донных отложений вдоль русла р. Салгир различались по гранулометрическому составу и были представлены песками разной степени заиленности и илами. Естественная влажность поверхностного слоя донных осадков варьировала от 22.9% в пробах с большим количеством гальки и мусора до 87.8% – в черных илах (табл. 2).

 

Таблица 2. Район отбора проб, тип и физико-химические свойства грунтов и концентрация ДДТ и его метаболитов в поверхностном слое донных осадков р. Салгир

№	Район	Типы донных осадков	ЕВ, %	Сорг, %	ДДЭ, нг/г	ДДД, нг/г	ДДТ, нг/г	ДДТ/ ДДЭ
1	с. Доброе	Заиленный песок	28.2	0.85	5.67	1.66	1.73	0.31
2	с. Белоглинка	То же	30.5	0.91	3.19	2.13	7.60	2.38
3	с. Совхозное	Заиленный песок с галькой и ракушей	24.2	0.82	40.67	3.71	10.83	0.27
4	с. Красная зорька	Черный ил	87.8	5.63	143.69	19.44	107.59	0.75
5	с. Новоандреевка	То же	30.6	4.02	8.46	1.14	6.71	0.79
6	с. Новозуевка	Темно-серый ил	43.5	1.94	54.48	7.25	4.99	0.09
7	с. Искра	То же	46.1	3.55	111.08	12.66	11.39	0.10
8	с. Пятихатка	Песчанистый ил с галькой, мусором	22.9	2.74	158.89	15.36	81.64	0.51
9	с. Молочное	Ил с гнилостным запахом	40.2	1.91	23.76	23.85	24.07	1.01
10	с. Новогригорьевка	Ил	53.7	2.09	23.50	12.44	2.02	0.09
11	с. Семенное	То же	36.9	0.94	20.46	5.29	0.97	0.05
12	с. Лиственное	Песчанистый ил	29.2	0.23	28.46	1.22	0.13	0.01
13	с. Изобильное	Глинистый ил	36.2	1.19	31.22	2.93	0.28	0.01

 

На первых трех станциях содержание С_орг было относительно невысоким и изменялось в пределах 0.82–0.91%. В среднем течении на ст. 4–10 его содержание менялось от 1.91 до 5.63%, что указывает на накопление органического вещества в этих районах, а в нижнем течении вновь снизилось до 0.23% на ст. 12 и 1.19% – на ст. 13 (табл. 2).

Концентрация ДДЭ в поверхностном слое донных отложений менялась в широком диапазоне – от 3.19 до 143.69 нг/г, ДДД – от 1.22 до 23.85 нг/г, ДДТ – от 0.13 до 107.59 нг/г (табл. 2). Распределение ХОП по руслу имело очаговый характер (рис. 3). На первых двух станциях выявлена относительно низкая концентрация ∑ДДТ: на ст. 1 – 9.06 нг/г, ст. 2 – 12.92 нг/г. На ст. 3 содержание ∑ДДТ повысилось в >4 раз по сравнению с первыми станциями. Максимальная концентрация ∑ДДТ (270 нг/г) зафиксирована на ст. 4 в районе с. Красная Зорька. В районе ст. 5 содержание пестицидов вновь оказалось невысоким (16 нг/г) и далее по течению постепенно увеличивалось до 256 нг/г на ст. 8 возле с. Пятихатка. В нижнем течении реки концентрация ∑ДДТ снизилась и составляла в среднем 30 нг/г на станциях 10–13.

 

Рис. 3. Концентрация ∑ДДТ в поверхностном слое донных отложений р. Салгир.

 

Доля ДДЭ в сумме концентраций ДДТ и метаболитов менялась от 24 до 95% (в среднем – 65%), ДДД – от 6 до 33% (в среднем – 14%), ДДТ – от 0.4 до 58% (в среднем – 21%). Максимальная доля исходного пестицида ДДТ выявлена на ст. 2, где она составила 58%, также высокой она была на ст. 5 – 41, ст. 4 – 39, ст. 8 и 9 – 31%, что говорит о недавнем поступлении ДДТ в экосистему реки на этих станциях.

Результаты анализа кернов донных отложений

В керне на ст. 7 визуально наблюдалось два слоя различающихся по цвету грунтов: до глубины 20 см отложения были серого цвета, с 21 до 26 см цвет осадка переходил в темно-серый. Такой цвет донных осадков, как правило, встречается при отрицательном окислительно-восстановительном потенциале в них [4]. На ст. 13 цвет донных отложений по всей глубине керна был темно-коричневым.

В керне на ст. 7 выявлен тренд снижения ЕВ от верхних слоев к нижним. В слоях от 0 до 16 см содержание ЕВ менялось от 65 до 81% (в среднем – 71%). Эти значения свидетельствуют о преобладании тонкодисперсных фракций в грунте. В слоях от 17 до 21 см значения ЕВ колебались от 44 до 60% (в среднем – 54%). На глубине от 22 до 26 см среднее значение ЕВ осадков было наименьшим – 31% (рис. 4а).

 

Рис. 4. Профили ЕВ (а), Сорг (б) и концентрации ∑ДДТ в кернах донных отложений р. Салгир на ст. 7 (в) и ст. 13 (г).

 

В керне донных осадков на ст. 13 значения ЕВ варьировали в узком диапазоне – от 43 до 58%. В верхних 12 см осадка ЕВ была ниже, чем в нижних слоях, – в среднем 46%, тогда как на глубине от 13 до 22 см она равнялась в среднем 54% (рис. 4а).

Содержание Сорг в кернах на ст. 7 и 13 по-разному менялось с глубиной (рис. 4б). На ст. 7 отмечено статистически значимое снижение концентрации С_орг с увеличением глубины, в то время как на ст. 13 подобного тренда не наблюдалось. В верхних слоях от 0 до 16 см среднее значение С_орг составляло 1.95%, а глубже – от 17 до 22 см – отмечалось повышение содержания С_орг в среднем до 2.84%.

В среднем содержание С_орг на ст. 7 от поверхностного слоя до глубины 16 см было в ~2.3 раза выше, чем на ст. 13. Это указывает на различные факторы воздействия и условия формирования верхних слоев осадка. В более глубоких слоях – от 17 до 22 см – в обоих районах с учетом погрешности определения среднее содержание С_орг оказалось одинаковым и составило 2.98 и 2.84% соответственно (рис. 4б).

В колонке грунта на ст. 7 концентрация ∑ДДТ менялась в широком диапазоне – от 44.3 до 561.7 нг/г (в среднем – 143.9 нг/г). В профиле ее распределения наблюдаются два максимума: первый в слое 11–12 см (250 нг/г), второй – в слое от 21 до 26 см (562 нг/г) (рис. 4в).

Средняя концентрация ∑ДДТ в керне в слоях от 0 до 22 см на ст. 13 была ниже в 7 раз, чем в этом же интервале глубин на ст. 7, и изменялась в узком интервале от 10 до 26 нг/г (в среднем – 14.4 нг/г) (рис. 4г). Повышенное содержание ∑ДДТ определено в последних слоях керна в интервале с 19 до 22 см.

Распределение ДДТ и метаболитов в кернах донных отложений

Качественный состав ДДТ в колонке на ст. 7 был представлен как исходным пестицидом, так и его метаболитами. В профиле распределения наблюдалось резкое изменение концентраций метаболитов ДДЭ и ДДД глубже 22 см. С поверхностного слоя до 22 см доля ДДЭ в сумме концентраций ∑ДДТ составляла в среднем 59%, в более глубоких слоях она существенно снизилась и стала равна 7%, а доля ДДД увеличилась в этих интервалах глубин в среднем с 32 до 92% (рис. 5).

 

Рис. 5. Распределение ДДТ и его метаболитов в керне донных отложений на ст. 7 (а) и на ст. 13 (б).

 

На ст. 13 исходный пестицид ДДТ был обнаружен только в слое от 6 до 7 см. В суммарной концентрации преобладал ДДЭ, его доля во всех слоях грунтов менялась от 54 до 91% (в среднем – 82%).

ОБСУЖДЕНИЕ

Сравнение уровня концентрации загрязнителей с нормативами

В РФ существуют только региональные допустимые уровни (ДУ) содержания ДДТ в донных осадках [28], где для ΣДДТ установлен безопасный уровень в 2.5 нг/г, при концентрации ΣДДТ от 2.5 до 10 нг/г осадки считаются слабозагрязненными, при более высокой концентрации – загрязненными. По этим нормам донные отложения на ст. 1 – слабозагрязненные по ΣДДТ, в остальных районах – загрязненные.

Максимальная активность ¹³⁷Cs (69 Бк/кг) в верхнем слое осадков в районе с. Искра существенно превышала содержание радионуклида в других районах р. Салгир, но была значительно ниже норм, принятых в РФ для морских донных осадков (1.5×10³ Бк/кг сырой массы) [31], и минимально значимой удельной активности для ¹³⁷Cs, равной 104 Бк/кг [32].

Трансформация ДДТ в донных осадках р. Салгир

В донных осадках ДДТ подвергается различным метаболическим процессам в зависимости от геохимических условий. Ранее было показано, что соотношение метаболитов ДДТ в донных осадках разнотипных водоемов Гераклейского п-ова (Крым) зависело от окислительно-восстановительной обстановки: в анаэробных условиях в бух. Севастопольской ДДТ трансформировался в ДДД, в аэробных в р. Черной – в ДДЭ [27]. В поверхностном слое донных отложений р. Салгир, в керне на ст. 13 и в верхних слоях керна на ст. 7 отношение концентрации ДДЭ и ДДД (в среднем 7.5, 6.0, 2.2 соответственно) свидетельствует о преобразовании ДДТ микроорганизмами в аэробных условиях. В нижних слоях керна на ст. 7 среднее значение индекса ДДЭ/ДДД было 0.07, что говорит об анаэробной деструкции ДДТ в восстановительных условиях.

По соотношению концентраций исходного ДДТ и метаболитов можно оценить время поступления пестицида в экосистему: если отношение ДДТ/ДДЕ > 0.33, то такое загрязнение считается свежим [46]. На пяти станциях (2, 4, 5, 8, 9) это соотношение существенно >0.33 (табл. 2), что свидетельствует о недавнем поступлении ДДТ в эти районы. Наибольшие величины этого отношения определены у сел Белоглинка (ст. 2) и Молочного (ст. 9), а также в районах максимального загрязнения на ст. 4 у с. Красная Зорька и на ст. 8 у с. Пятихатка.

Факторы, влияющие на содержание и распределение ДДТ в русле р. Салгир

Русло р. Салгир по уровню антропогенного воздействия ранее было подразделено на несколько зон. Отмечена городская зона интенсивного воздействия, где ниже Симферополя в реку сбрасываются канализационные стоки города [22]. Тем не менее значительного загрязнения ДДТ в донных отложениях Салгира в районе Симферополя не отмечено. К наиболее трансформированным зонам реки по аккумуляции ХОП относится участок русла Салгира от с. Красная Зорька до с. Пятихатка. Причиной поступления ДДТ в экосистему реки в этом районе мог быть смыв остаточных количеств этого пестицида с полей, расположенных на территориях водосборного бассейна Салгира, на которых еще в конце 1980-х гг. для борьбы с вредителями вносили в среднем 6 кг/га пестицидов, в том числе ДДТ [8, 37].

Высокие уровни загрязнения, неравномерный очаговый характер распределения ДДТ, выявление исходного пестицида в донных осадках реки свидетельствуют о том, что в районах ст. 4, 7 и 8 существуют локальные источники ДДТ. Таковыми могли быть склады с устаревшими пестицидами. Есть данные, что на территории Крыма на 28 полигонах твердых отходов накоплено 866.9 т запрещенных и неопознанных пестицидов, а неофициальные свалки устаревших пестицидов никогда не учитывались [14]. В многочисленных публикациях в СМИ упоминается вывоз устаревших пестицидов из Крыма в 2010-х гг. для их утилизации в Германии [6, 7, 19, 20], но не ясно, насколько эффективные меры при этом были предприняты для предотвращения загрязнения почвы и водотоков. Результаты настоящего исследования показывают, что высокое загрязнение ДДТ в нескольких районах Салгира могло произойти в случае экологически небезопасной переупаковки и транспортировки пестицидов. В дальнейшем необходимо провести исследование почвы на территории этих населенных пунктов.

В нижнем течении реки загрязнение донных отложений оказалось существенно ниже, чем в среднем, это может быть следствием потенциальных возможностей самоочищения р. Салгир под влиянием стока воды основного притока – р. Биюк-Карасу.

Сравнение загрязненности донных отложений Салгира с данными в других реках показало, что концентрация ∑ДДТ в грунтах среднего течения Салгира оказалась наиболее высокой среди сравниваемых районов (табл. 3).

 

Таблица 3. Концентрация ∑ДДТ в поверхностном слое речных донных отложений

Реки	Дата	Диапазоны (среднее) ∑ДДТ, нг/г сухой массы	Источник
Эстуарные зоны рек бассейна зал. Петра Великого	2012 г.	6.3–44.7	[24]
р. Ямуна, Дели, (Индия)	Июнь 2018 г.	0.4–18.0	[44]
р. Сомешул-Мик, (Румыния)	Май 2017 г.	1.0–39.2	[41]
р Селе, Южная Италия	Апрель 2020–2021 гг.	0.1–6.1	[42]
Устье р. Черной (юго-восток Крыма)	2020–2021 гг.	7.3–13.6 (10.0)	[27]
р. Салгир	2023 г.	9.1–270.7 (78.7)	д. и.*

* Данное исследование.

 

Для выявления взаимосвязи между геохимическими свойствами донных отложений и концентрацией загрязнителей был проведен корреляционный анализ (табл. 4). Полученные результаты указывают на умеренную положительную связь С_орг и ЕВ с концентрацией ДДТ и его метаболитов, но эта связь не является статистически значимой (p > 0.05). Вероятно, органические вещества и грансостав осадков могут влиять на адсорбцию и транспортировку загрязнителей в донных отложениях, но основной фактор, определяющий неравномерное распределение пестицидов по руслу реки, – поступление этих веществ в ее экосистему из локальных источников.

 

Таблица 4. Коэффициенты корреляции между содержанием С_орг, ЕВ, ДДЭ, ДДД, ДДТ в поверхностном слое донных отложений р. Салгир

Компонент	Сорг	ЕВ	ДДЭ	ДДД	ДДТ
Сорг	1
ЕВ	0.77	1
ДДЭ	0.43	0.42	1
ДДД	0.32	0.56	0.59	1
ДДТ	0.47	0.53	0.84	0.65	1

 

Геохронология распределения ДДТ и его метаболитов в кернах донных осадков

Оценка скоростей осадконакопления в реках – сложная задача, особенно в условиях паводкового характера рек, когда реки могут превращаться в мощные потоки, транспортирующие большие объемы вещества различного генезиса. Для предотвращения наводнений р. Салгир была зарегулирована, и в 1955 г. было построено Симферопольское водохранилище [29].

Скорость осадконакопления на ст. 7 оказалась равномерной по глубине керна. Это может быть связано с тем, что гидродинамические изменения, вызванные зарегулированием стока реки, снизили значительные колебания уровня воды, что повлияло на сглаживание меж годовых различий в накоплении осадочного материала.

Известно, что в настоящее время в донных отложениях морей и пресноводных водоемов Азии и Европы средний уровень активности ¹³⁷Cs, которая соответствует периодам максимума глобальных ядерных испытаний и аварии на ЧАЭС, составляет 10–20 Бк/кг [30]. Активность ¹³⁷Cs в заглубленных слоях кернов на ст. 7 и 13 ≤ 16 Бк/кг (рис. 2), что свидетельствует об их соответствии современному фону. А повышенная активность в поверхностных слоях в этих районах говорят о наличии значимых источников поступления ¹³⁷Cs в современный период.

Анализ вертикального распределения со единений группы ДДТ в профиле керна с датированными слоями выявил на ст. 7 увеличение содержания ХОП с максимумом в слоях осадка, соответствующих периоду накопления в 1950–1960 гг. (рис. 6а).

 

Рис. 6. Вертикальное распределение ДДТ и его метаболитов в донных отложениях р. Салгир на ст. 7 (а) в 2023 г. и Чернореченского водохранилища в 2008 г.(б) [25].

 

Необходимо отметить, что подобный профиль распределения наблюдали в донных отложениях Чернореченского водохранилища [25], на котором максимум концентрации ДДТ и метаболитов также относился к периоду 1950–1956 гг. (рис. 6б), что свидетельствует о схожести ведения сельскохозяйственных мероприятий на территории Крыма в этот период. Различие распределения ХОП наблюдалось только в их концентрациях, которые в Салгире были в среднем в десять раз выше, чем в водохранилище.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлено заметное различие загрязнения по ДДТ и ¹³⁷Cs донных отложений в верхнем, среднем и нижнем течении р. Салгир, которое имело неравномерный очаговый характер пространственного распределения. Максимальное содержание ∑ДДТ, превышающее ориентировочно допустимые уровни в донных отложениях более чем в 10 раз, выявлено в среднем течении реки. В этих районах доля ДДТ в его суммарной концентрации с метаболитами составляла >40%. Соотношение метаболита ДДЭ и ДДТ указывает на “свежее” поступление исходного пестицида в экосистему реки. Содержание ¹³⁷Cs в донных отложениях в районах сел Искра и Изобильного в нижнем течении реки было выше фоновых значений, что свидетельствует о его современном поступлении в районы исследования. Определен период максимальной загрязненности ДДТ донных отложений в среднем течении реки, соответствующий 1950–1960 гг. Локальное присутствие запрещенных пестицидов в донных осадках – долговременный источник загрязнения воды р. Салгир. Требуется принятие мер для выявления источников поступления загрязнителей и защиты ее экосистемы.

 

Работа выполнена в рамках государственного задания НИЦ ПСГ “Изучение особенностей структуры и динамики пресноводных экосистем Северного Причерноморья” (государственная регистрация № 123101900019-5) и ФИЦ ИнБЮМ “Изучение биогеохимических закономерностей радиоэкологических и хемоэкологических процессов в экосистемах водоемов Азово-Черноморского бассейна в сравнении с другими акваториями Мирового океана и отдельными водными экосистемами их водосборных бассейнов для обеспечения устойчивого развития на южных морях России” (государственная регистрация № 1023032000047-8-1.6.19).

About the authors

L. V. Malakhova

Research Center for Freshwater and Brackish Water Hydrobiology; A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Author for correspondence.
Email: malakh2003@list.ru
Russian Federation, Sevastopol, 299011; Sevastopol, 299011

N. Yu. Mirzoeva

A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Email: malakh2003@list.ru
Russian Federation, Sevastopol, 299011

I. N. Moseychenko

Research Center for Freshwater and Brackish Water Hydrobiology; A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Email: malakh2003@list.ru
Russian Federation, Sevastopol, 299011; Sevastopol, 299011

V. V. Voitsekhovskaya

Research Center for Freshwater and Brackish Water Hydrobiology; A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Email: malakh2003@list.ru
Russian Federation, Sevastopol, 299011; Sevastopol, 299011

T. V. Malakhova

A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Email: malakh2003@list.ru
Russian Federation, Sevastopol, 299011

S. V. Ovechko

Research Center for Freshwater and Brackish Water Hydrobiology

Email: malakh2003@list.ru
Russian Federation, Sevastopol, 299011

References

Supplementary files