Нашли неточность, аошибку в тексте?

Выделите текст и нажмите
Ctrl + Enter и напишите вашу версию текста.
Спасибо.

Мы бесплатно разместим статьи, тексты, книги, публикации на Эко портале обращайтесь portaleco.ru@gmail.com

 Дефицит кислорода в загрязненном рыбохозяйственном водоеме.
(0 голоса, среднее 0 из 5)
Статьи - Экологические аспекты ихтиотоксикологии

Дефицит кислорода в загрязненном рыбохозяйственном водоеме.

Может возникать не только в результате усиленного его расходования на окислительные процессы, но и из-за угнетения фотосинтетических про­цессов в водоеме либо вследствие тех и других процессов вместе взятых. Весьма показательно в этом отношении загрязение водоемов нефтью и неф­тепродуктами. Они образуют на поверхности водоема пленку, препятству­ющую нормальному газообмену между водой и атмосферой. Одновременно с этим нефтяная пленка затрудняет доступ солнечных лучей к фитопланк­тону, угнетая тем самым фотосинтез. Наконец, нефть и нефтепродукты под­вергаются биохимическому окислению с интенсивным расходованием кис­лорода, ведущим к его дефициту в водоеме.

Снижение интенсивности фотосинтеза фитопланктоном вызывают не только нефтепродукты, но и многие другие загрязнения, такие, как по­верхностно-активные вещества (ПАВ), некоторые тяжелые металлы, мно­гие пестициды. Ингибирующая способность нарастает в следующем поряд­ке: нефть - детергенты — металлы (свинец, кадмий, медь, ртуть) — хлорорганические вещества . Эти вещества обладают к тому же выражен­ным токсическим действием на рыб и других гидробионтов. Многие гер­бициды и альгициды оказывают угнетающее действие на процессы фото­синтеза низших и высших водных растений, снижая тем самым образова­ние кислорода и его содержание в водоеме.

Как показали наблюдения Л. П. Брагинского, глубина и длитель­ность кислородной депрессии определяются природой и свойствами пре­парата, его концентрацией и биомассой растительных компонентов экосис­темы водоема. Так, нулевое содержание кислорода отмечается при поступ­лении гербицидов (монурон, диурон) в водоемы с большой биомассой мак- рофитов или при интенсивном развитии синезеленых водорослей. По мне­нию ряда исследователей , массовое развитие синезеленых во­дорослей и их последующее отмирание и разложение, связанное с огром ными расходами кислорода, также ведут к его дефициту в водоеме и яв ляется одной из причин гибели рыб в цветущих водоемах. Обстоятельное экспериментальное изучение этого вопроса, выполненное А. Я. Маляревской  на сеголетках и годовиках окуня, годовиках судака, карася, язя и толстолобика, показало, что внесение в воду синезеленых водорос­лей и их токсиконов приводит к снижению содержания кислорода в ак­вариумах к моменту гибели рыб на 78,8—52,6% по отношению к исход­ному уровню. При внесении различных концентраций синезеленых водо­рослей в аквариумы с рыбой выявлена обратно пропорциональная зави­симость: чем больше водорослей поступает в аквариумы, тем меньше ста­новится концентрация кислорода в воде. При внесении токсина синезеле­ных водорослей в концентрации, соответствующей 3,2 г/л синезеленых водорослей, содержание кислорода в воде остается близким к контролю. На основе этих данных А. Я. Маляревская приходит к выводу, что сниже­ние концентрации кислорода в воде под влиянием синезеленых водорослей происходит прежде всего за счет усиленного потребления кислорода рыбой и процессами, вызываемыми синезелеными водорослями.

Пагубное действие на рыб дефицита кислорода, возникающего при поступлении в рыбохозяйственные водоемы сточных вод, содержащих ор­ганические загрязнители растительного или животного происхождения, а также при массовом развитии и отмирании синезеленых водорослей, отя­гощается появлением продуктов органического распада (сероводород, аммиак, метан) и увеличением концентрации углекислого газа.

Углекислый газ.

 Основным источником поступления углекислого газа в воду являются гидробионты, которые выделяют его в процессе ды­хания. Кроме того, углекислый газ образуется в качестве продукта орга­нического распада при различных видах брожения и выделении из неко­торых соединений. Лишь незначительная часть двуокиси углерода проника­ет в воду из атмосферы. Отсюда следует, что повышенное содержание ор­ганики естественного происхождения (например, при цветении водоемов) или поступающей в водоем со сточными водами приводит не только к снижению содержания кислорода в воде, но и к увеличению углекислого газа. В природных пресных водах концентрация двуокиси углерода сос­тавляет 2—5 мг/л, повышаясь иногда до 10—12 мг/л (летний период). В зимний период содержание углекислого газа в воде возрастает в несколь­ко раз, достигая 20—40 мг/л и даже 60—70 мг/л (44].

Поступающий в воду углекислый газ (COj) находится в растворен­ном состоянии, и только некоторая его часть (около 1%) взаимодейст­вует с водой, образуя угольную кислоту (HjC03), способную, однако, к диссоциации по схеме

Iienaiea: C:\WINDOWS\TEMP\FineReader10\media\image6.png

Соотношение свободной угольной кислоты (С02 + Н2С03), ионов бикарбоната (НСОз) и карбоната (COl~) меняется в зависимости от ве­личины рН. В кислой среде при рН, равном 4,0, в воде присутствует только свободная углекислота, а ионы бикарбоната практически отсут­ствуют (рис. 8). В интервале рН от 6 до 10 в воде в разных соотноше­ниях имеются свободная углекислота и ионы бикарбоната, причем в сла­бощелочной среде (рН 8,37) ионы бикарбоната составляют 98% всей углекислоты. При дальнейшем увеличении щелочности (рН больше 10,5) резко нарастает количество ионов карбоната и углекислота пред­ставлена уже в основном карбонатами. Иными словами, чем больше в воде свободной углекислоты, тем ниже величина рН, и наоборот. В кислой сре­де ионы карбоната превращаются в ионы бикарбоната за счет связывания ионов Н+, что ведет к повышению величины рН, сдвигая ее в щелочную сторону. Напротив, в щелочной среде вследствие диссоциации угольной кислоты ионы Н+ накапливаются, а величина рН снижается. При этом количество ионов карбоната увеличивается. Ионы бикарбоната и карбо­ната, вступая во взаимодействие с ионами щелочноземельных металлов, главным образом Са2+ и отчасти Мд2+, играют важнейшую роль в создании буферной системы, препятствующей резкому изменению величины рН в природных водах.

Повышение концентрации свободной угольной кислоты в воде пагуб­но отражается на нормальной жизнедеятельности рыб и может вызвать даже их гибель. Устойчивость рыб к углекислоте определяется многими факторами, важнейшими из которых следует признать температуру воды, ее жесткость и величину рН, а также видовые и экологические особен­ности рыб. Еще В. С. Ивлевым  была установлена зависимость ус­тойчивости рыб к токсическому действию углекислого газа от температуры воды (рис. 9). Летальная концентрация С02 для карпа при 30°С оказа­лась в два раза ниже (60 мг/л), чем при 1°С (120 мг/л). Повышенную устойчивость молоди некоторых видов рыб (плотва, лещ, голец, уклея, окунь, ерш) к угольной кислоте при пониженных температурах (6—12°С) отметил И. Д. Купцис , который был, по-видимому, первым, кто изучал токсическое действие на рыб свободной углекислоты. В ост­рых опытах, продолжавшихся всего 4 ч, уже через 1,5 ч все исследован­ные виды рыб теряли рефлекс равновесия и опрокидывались на бок при концентрации углекислоты около 300 мг/л, а через 2,5-4 ч все виды рыб погибали при концентрации 400—440 мг/л. Устойчивость рыб к сво­бодной углекислоте в жесткой воде выше, чем в мягкой, по той простой причине, что ее количество в жесткой воде обычно невелико, поскольку кальций, магний и другие катионы быстро связывают свободную углекис­лоту. По данным Г. Д. Полякова , накопление свободной углекисло­ты в слишком мягкой воде может уменьшить рН воды и оказать тем са­мым угнетающее действие на рыб.

Хотя остротоксичные концентрации углекислоты для большинства исследованных видов рыб довольно высокие, однако многие из них реаги­руют и на незначительное повышение содержания углекислоты в воде.

 Так, Ф. Шел форд и В. Али  установили, что рыбы обнаруживают и избегают воду, содержание углекислоты в которой составляет 20 мг/л. При концентрации углекислоты 30—35 мл/л снижается способность рыб эффективно использовать растворенный в воде кислород даже в том слу­чае, если его концентрация составляет 4—5 мл/л. Механизм этого эффекта вполне понятен, если иметь в виду способность С02 увеличивать кислот­ность крови и оказывать влияние на сродство гемоглобина с кислородом.

Выявлены четко выраженные экологические особенности устойчи­вости рыб к углекислому газу. Виды, обитающие в водоемах с чистой, хорошо аэрированной водой, менее устойчивы к избытку угольной кис­лоты по сравнению с видами, живущими в заиленных и заросших водоемах. К первой группе рыб относятся лососевые, в частности различные виды фо­релей, а ко второй — многие виды карповых (карп, карась, линь). Пер­вые признаки токсического действия углекислоты на форелей (учащен­ное дыхание, аритмия) отмечаются при концентрации 36 мг/л, против 55—73 мг/л у карпа и 110—128 мг/л у линя. Потеря рефлекса равновесия и опрокидывание на бок или на спину у форелей наступает при концентра­ции углекислоты 100—147 мг/л, а у карпа и линя при концентрации 257 мг/л и 440 мг/л (соответственно). Наконец, летальные концентрации углекислоты для карасей и линей (200 мг/л) в 4 раза выше по сравнению с летальными концентрациями, выявленными для форели (45 мг/л). Прав­да, существует мнение, что токсичной для форели углекислота становится при более высоких концентрациях, порядка 55—80 мг/л, но даже и в этом случае пониженная устойчивость форелей по сравнению с карповыми ос­тается вполне очевидной. Анализ имеющихся экспериментальных данных

Отношение Н2СО3, НСОз и Рис. 9. Зависимость летальной для карпа СО3 при разной величине рН углекислоты от температуры воды

Рис.8. Отношение Н2СО3, НСОз и Рис. 9. Зависимость летальной для карпа СО3 при разной величине рН углекислоты от температуры воды

приводит к выводу, что концентрации 100—200 мг/л С02 вызывают ги­бель большинства исследованных видов пресноводных рыб за короткий промежуток времени, однако даже при значительно более низких концент­рациях СОг (20—40 мг/л) наблюдается угнетение дыхания.

Морские виды рыб еще менее устойчивы к избытку углекислоты, чем пресноводные холодолюбивые рыбы. Молодь сельди (Clupea harengus pallasi), например, гибнет в течение 160 мин при концентрации С02 39 мг/л .

Оптимальные для жизнедеятельности рыб концентрации свободной двуокиси углерода находятся в диапазоне 1,5—5 мг/л.

Сероводород.

Поступающие в рыбохозяйственные водоемы органиче­ские загрязнения претерпевают в нем сложные биохимические превраще­ния, в результате чего происходят интенсивное поглощение кислорода и образование высокотоксичных для рыб веществ. Одним из таких веществ является сероводород. Он выделяется при распаде органических веществ, содержащих белки растительного и животного происхождения. Сероводо­род оказывает отрицательное действие на жизнедеятельность гидробионтов двумя путями. Во-первых, он усугубляет дефицит кислорода в водоемах, загрязненных органикой, поскольку дополнительно снижает концентрацию кислорода, расходуемого на его окисление (ST2 S). Во-вторых, обладает высокой токсичностью для рыб (табл. 8).

Из представленных в табл. 8 данных следует, что сероводород оказыва­ет токсическое действие на пресноводных рыб в концентрации ниже 1 мг/л и что существуют четко выраженные видовые особенности устойчивости рыб к сероводороду. По данным Д. Бэлдинга , гибель ручьевой фо-

Таблица 8. Концентрации сероводорода, вызывающие повреждение или гибель рыб

Вид рыбы

Концентра­ция, мг/л

Время экспози­ции, ч

Форель

0,86

24

Гольян

1,0

Форель

1,0

24

Карп

3,3

24

Рыба

3,8

24

Золотая рыбка

4,3

24

Ушастый окунь

4,9-5,3

1

Золотая рыбка

5,0

200

Рыба

5,0

1

Гольян

5-6

24

Карп

6,25

24

Карп

8,12

24

Золотая рыбка

10,0

96

Форель

10,0

0,25

Золотая рыбка

25

24

Рыба

100

3

Вид не указан. В жесткой воде.

рели наступает в течение 24 ч при концентрации Н2 S 0,86 мг/л (0,81 мг/л S), а карпы и золотые рыбки погибали лишь при концентрации 3,8—6,25 мг/л. Г. В. Никольский  приводит материалы, свидетельствующие о еще более существенных различиях в устойчивости карповых и лососевых рыб к сероводороду. Так, например, линь и карась погибают через 8—10 сут после 3-часового выдерживания в воде с содержанием сероводорода 1:10000, а форель погибает через 15 мин в растворе сероводорода 1:100000. С экологической точки зрения столь резкие различия в уровне устойчи­вости к сероводороду двух сравниваемых групп рыб вполне понятны. Линь, карась, карп, обитающие в слабопроточных водоемах с повышен­ным содержанием органических веществ, систематически встречаются с повышенным содержанием как углекислоты, так и сероводорода и у них сформировались адаптационные механизмы, определяющие способность кратковременно выдерживать повышенные концентрации H2S. В противо­положность этой группе рыб различные виды форелей, обитающие в чистых, хорошо проточных водоемах, в естественных условиях не встре­чаются с сероводородом и потому характеризуются чрезвычайно низкой устойчивостью к нему.

Токсичность солей сероводородной кислоты примерно одинакова с токсичностью сероводорода.

Минимальная детальная концентрация сульфи­да натрия для гольянов и радужной форели равна 2 мг/л (0,82 мг/л S). Несколько более токсичен сульфид аммония — (NH4)2S, вызывающий ги­бель рыб уже при концентрации 0,2 мг/л  . Эти данные подтверж­дают выводы Л. Крейтмана , согласно которым (NH4)2S менее ток­сичен, чем NH4HS, но несколько более токсичен, чем H2S.

Устойчивость рыб к сероводородной кислоте и ее солям зависит от ря­да абиотических факторов водной среды, таких, как жесткость, величи­на рН и температура. В жесткой воде, например, токсический эффект 10 мг/л сероводорода проявляется на 4-е сутки, а в мягкой воде золотая рыбка повреждается в течение 34 ч при концентрации сероводорода 4,3 мг/л . Установлено, что токсическими свойствами обладает недиссоциированный сероводород, концентрация которого в воде опреде­ляется величиной рН. В кислой среде, при рН 5,0 в недиссоциированной форме находится почти весь сероводород (99%), а в щелочной (рН 9,0) — только 1%. При рН, равном 6,7, наступает динамическое равновесие меж­ду диссоциированной и недиссоциированной формами сероводорода (при­мерно по 50%). Отсюда следует, что устойчивость рыб к сероводороду и сульфидам в кислой среде значительно ниже, чем в щелочной. Так, при изменении величины рН с 8,2 до 5,2 токсичность сульфидов возрастает почти в 16 раз (8,0 и 0,55 мг/л соответственно).


Похожие статьи:

Добавить статью в закладки

 
Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Полное или частичное копирование материалов сайта разрешается только при указании активной ссылки на экологический портал!
Материалы размещены и подготовлены для образовательных и некоммерческих целей.
ООО "Новая Экология" © 2010 - 2016