Влияние на молодь рыб бромистого, йодистого калия (с учетом фактора солености) и некоторых СПАВ

Загрязнение воздуха, почвы и воды стало важнейшей проблемой века, которая касается не только отдельных стран, но и всей Земли в целом. Она затрагивает различные аспекты деятельности и жизни человеческого общества и оказывает далеко идущее влияние на здравоохранение, экономику и социальные условия.

У нас в стране партия и правительство уделяют большое внимание вопросам охраны природы, рациональному использованию ее ресурсов, в том числе водных. Вопросы охраны природы рассматриваются в Программе КПСС, решениях ХХ1У, ХХУ и ХХУ1 съездов КПСС, в постановлениях ЦК КПСС и Совета Министров СССР «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов» (1972 г.) и «О дополнительных мерах по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов» (1978 г.).

В недавно принятой Продовольственной программе на период до 1990 года подчеркивается необходимость усиления исследований по рациональному использованию водных ресурсов и охраны их от загрязнения.

Природные воды — один из важнейших компонентов биосферыслужат средой обитания для водных животных и растений и во многом определяют состав атмосферы. Неоценимо значение природных вод в возникновении и развитии живых организмов, воданеобходимейшее условие жизни на планете.

К сожалению, анаропогенные факторы сказываются на составе, качестве природных вод, существенно изменяющихся вследствие. спуска в них промышленных сточных вод и коммунальных отходов. Объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в водоемы нашей планеты, значительно превышает 700 км³ (Быкова, 1981). В них содержатся тысячи веществ, в той или иной степени токсичных для гидробионтов, сельскохозяйственных животных и человека (Горстко, Сурков, 1975; Колбасов и др., 1972; Лукьяненко, 1979; Львович, 1977; Митрюшкин, Шапошников, 1977; Сенявин, 1977).

Предотвращение загрязнения водоемов путем регламентации содержания в воде вредных веществ практикуется в нашей стране с 1961 года и служит одним из эффективных способов сохранения тех качеств природных вод, без которых невозможно их использование человеком для многих целей, включая рыбное хозяйство, питьевое водоснабжение и т. д. (Лесников, 1973; Строганов, 1972). Сейчас в водной токсикологии принята методическая схема установления ЦДК загрязняющих веществ, принципиальные основы которой были заложены Н. С. Строгановым и развиты в работах Л. А. Лесникова и многих других советских исследователей (Основные положения ., 1984). За последние годы установлено более 30 ЦЦК загрязняющих веществ для морских вод. Основная же часть разработанных в нашей стране ПДЕС вредных веществ для воды ры-бохозяйственных водоемов (Правила охраны ., 1975) относятся только к пресноводным организмам, вопрос экстраполирования их для морских вод пока остается открытым. Однако основное требование в схеме установления ПДК — охват в экспериментах гидробионтов основных трофических уровней, от которых зависит экологическое равновесие в водных экосистемах, — правильно (Патин, 1977, 1978).

Вопрос о воздействии экстремальных факторов на водный организм в настоящее время приобретает особую значимость не только в теоретическом, но и в сугубо практическом плане, так как среда обитания рыб в континентальных и морских водоемах стала изменяться весьма интенсивно. В масштабе геологического времени такое изменение протекает «молниеносно» (Строганов, 1979).

Тематика настоящей работы возникла в связи с вопросами влияния на рыб ©-хозяйственные водоемы добычи нефти. Это влияние особенно сказывается в районах севера Европейской засти СССР и Западной Сибири, где в ряде случаев при разведке и добыче горючих ископаемых в рыбохозяйственные водоемы попадают пластовые воды, содержащие йод и бром. Поскольку пластовые воды высокоминерализованные (нередко до 190−300 г/л), влияние йода и брома на рыб происходит на фоне повышенной солености. Другим источником загрязнения водоемов являются заводы йодо-бромной промышленности, расположенные в южных районах страны — Челекен-ский (Средний Каспий), Перекопский и др. Заводы после извлечения из йодо-бромных вод галогенов сбрасывают в морскую среду сточные воды с повышенным содержанием йода и брома, что приводит к изменению среды обитания рыб также на фоне повышенной солености.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) в настоящее время находят применение в самых различных отраслях народного хозяйства, в том числе в нефтяной и текстильной промышленности. Крупными потенциальными потребителями СПАВ является нефтяная промышленность. В данной отрасли СПАВ црименяютея при бурении скважин и нефтедобыче, попадая в рыбохозяйственные водоемы со сточными водами, также могут оказывать влияние на условия жизни рыб.

Любой организм реагирует на изменение обычных факторов среды в водоеме (температура, жесткость, соленость и т. д.) множеством реакций. Но на данном этапе необходимо учитывать еще и новый фактор — токсические вещества, которые отрицательно влияют непосредственно на водоем и водные организмы. Однако перечисленное выше разнообразие условий в водоеме, в том числе фактор солености, могут взаимодействовать с загрязняющими веществами и оказывать определенное влияние на щцробионтов. Поэтому оценка влияния фактора солености на общую токсичность бромистого, йодистого калия, а также выявление общих закономерностей в характере действия на рыб в условиях пресной воды соединений органической (СПАВ) и неорганической (бромистый, йодистый калий) природы актуально и будет способствовать охране окружающей среды и развитию общей водно-токсикологической науки,.

В доступной литературе данных по влиянию фактора солености на токсичность бромистого и йодистого калия в длительном хроническом эксперименте с осетровыми и лососевыми мы не нашли. Имеются лишь отрывочные сведения о влиянии пластовой воды и ее компонентов на эмбриогенез севрюги, йода и брома — на физиолого-биохимическое состояние некоторых рыб, йодистого калия — на углеводный обмен у рыб (Гапонов и др., 1979; Дохолян и др., 1982; Ковалева, 1982).

На примере соединений неорганической природы — бромистого и йодистого калия — нами решался вопрос о взаимодействии фактора солености и загрязняющих веществ, а СПАВ (выравниватель А, препарат АМ и др.), вещества органической природы, использовали как контраст для сравнения характера действия на рыб в условиях пресной воды органических и неорганических соединений.

Задачей нашей работы явилось изучение влияния бромистого и йодистого калия на осетровых и лососевых в условиях пресной и солоноватых вод. Важной целью наших исследований было сравнение особенностей реакций на бромиды и йодиды в пресной и солоноватых водах различающихся по экологии видов — белуги, севрюги (осетровые) и радужной форели (лососевые). Вце одним важ ным моментом было сравнение характера действия на рыб в условиях пресной воды неорганических (бромистый, йодистый калий) и органических (СПАВвыравниватель А, препарат АМ и др.) соединений.

Проведенные нами исследования выявляют ряд закономерностей реагирования рыб на токсическое действие загрязняющих веществ в условиях пресной и солоноватых вод, а также ряд закономерностей в характере действия на рыб в условиях пресной воды ядов органической и неорганической природы.

В настоящей работе впервые в условиях лабораторного моделирования изучено влияние фактора солености на токсичность бромистого и йодистого калия на примере осетровых и лососевых. Показано, что фактор среды — соленость влияет на исход контакта рыб с ядами. Установлена связь относительной чувствительности рыб к бромистому и йодистому калию в зависимости от экологии вида. Кроме того, подтверждено, что удельный вес фактора солености меняется в зависимости от химической природы яда. Выявлены общие закономерности в характере действия на рыб в условиях пресной воды соединений органической и неорганической природы.

Наши данные, полученные при рассмотрении влияния бромистого, йодистого калия и СПАВ (выравниватель А, препарат АМ и др.) на рыб, представляют собой часть комплексных исследований при экспериментальном обосновании ГЩК этих веществ в воде рыбохо-зяйственных водоемов, утвержденных Главрыбводом СССР, вошедших в перечень ПДК для воды рыбохозяйственных водоемов «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Дополнительный перечень ЦЦК вредных веществ» $ I от 30 июня 1983 года, используются в практике охраны поверхностных вод от загрязнения.

Работа выполнялась под руководством кандидата биолошческих наук Льва Александровича Лесникова. Приношу ему глубокую благодарность за неоценимую помощь и руководство.

Свою искреннюю признательность выражаю коллективу сотрудников Саратовского отделения ГосШОРХ, оказавшим мне помощь в работе.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

I. Источники загрязнения водоемов бромистыми и йодистыми соединениями.

Основными источниками загрязнения рыбохозяйственных водоемов соединениями брома и йода являются предприятия йодо-бром-ной промышленности, пластовые (сопровождающие) воды нефтяных месторождений и в какой-то степени предприятия, но производству калийных удобрений.

В настоящее время ценным сырьем для добычи брома служит рапа многих озер, которые тянутся полосой от побережья Черного моря до Забайкалья. По существу озерами являются обширные заливы Кара-Богаз-Гол и Сиваш, богатые бромом. Рапа озер содержит брома от 0,214 до 1,117 кг/м3 (2I4-III7 мг/л), а максимальная концентрация брома в рапе соляных озер в условиях климата соляных районов СССР может достигать 2−3 кг/м3 (2000 -3000 мг/л) (Ксензенко, Стасиневич, i960).

Бром также содержится в отложениях калийных солей (карналито вой и сильвинитовой породах) в количестве 0,025−0,215%.

Единственным источником промышленного получения йода являются пластовые подземные воды. Основной компонент вод, как хлоркальциевых, так и щелочных, хлористый натрий, количество которого равно 60−90% от суммы всех содержащихся в водах солей. В хлоркальциевых водах часто содержатся значительные количества йода и брома. Высокоминерализованные пластовые хлор-кальциевые воды различных месторождений нефти содержат брома от 0,350 до 1,170 кг/м3 (350−1170 мг/л), йода — от 0,004 до 0,042 кг/м3 (4−42 мг/л) (Казмина, 1952; Денисович, 1938).

По данным С. А. Пунановой (1974) в пластовых водах Волго-Уральской и Азербайджанской нефтегазоносной областей содержится соответственно брома 743 и 180*10″ % (743 и 180 мг/л), йода — 9,7 и и 28,5 мг/л).

На повышенное содержание брома в подземных водах Поволжья и Прикамья указывает С. С. Бондаренко (1959), где при минерализации 260−280 г/л концентрация брома колеблется от 110 до 2000 мг/л.

Е.А.Барс и М. И. Зайдельсон (1973) приводят многочисленные данные по содержанию брома и йода в подземных водах Волго-Уральской области, из которых следует, что при минерализации от 100 до 400 г/л брома содержится от 3,05 до 3724 мг/л, йода — от 0,01 до 46 мг/л.

На территории юго-восточного Прикаспия (район, прилегающий к впадине Каспийского моря, п-в Бузачи, п-в Мангышлак) подземные воды по данным В. П. Якуцени (1961) помимо основных компонентов химического состава содержат галогены бром и йод. В пластовых водах нефтяных месторождений данного района содержание брома обычно превышает 100 мг/л, достигая 355 мг/л, общее содержание другого галогена — йода — меняется в пределах 0−24 мг/л, составляя чаще всего 1,2 — 2,5 мг/л, а на участке промысла Ка-ратон содержание йода резко повышено — меняется в пределах 524 мг/л, составляя в среднем 15 мг/л.

Таким образом, Советский Союз обладает огромными запасами йодо-бромных вод, которые могут служить одним из важнейших источников промышленного получения йода и брома.

Однако хозяйственная деятельность человека в некоторых случаях приводит к существенным изменениям среды обитания гидро-бионтов. Изменяется соленость как в отдельных районах рек, морей, так и в целых морях. Такие последствия вызывает сброс в морскую среду высокоминерализованных, содержащих галогены, стоков химической промышленности, в том числе стоков йодных, бромных заводов (Виноградов, 1977). Так, в очищенных сточных водах Челекенского химического завода (Средний Каспий), тлеющих соленость ^250°/оо, содержится бром в количестве 146 мг/л. Присутствие брома, ионов аммония и в значительном количестве хлора (в 50 раз больше, чем в водах Среднего Каспия) делает эти воды токсичными для гидробионтов (Айвазова и др., 1981), По данным Всесоюзного научно-исследовательского института йо-до-бромной промышленности в отработанных водах йодо-бромных производств фактическое содержание йодидов составляет 1,2 -5,0 мг/л, бромидов — 35−140 мг/л при общей минерализации 80 270 г/л.

Наряду с загрязнением водоемов стоками предприятий химической промышленности значительно возрастает и будет возрастать в дальнейшем доля веществ, попадающих в водоемы при разведке и добыче горючих ископаемых. В последние годы интенсивно растет разведка и добыча нефти и газа на континентальном шельфе, в поймах и руслах рек, со дна озер и болот. Разведаны и уже интенсивно эксплуатируются Оренбургское газоконденсатное месторождение, большей частью расположенное в пойме р. Урал, запасы нефти и газа в междуречье Волги и Урала, на таежных болотах и озерах Западной Сибири. В связи с этим в водоемы в ряде случаев попадают пластовые воды, создавая угрозу существованию гидробионтов (Гапонов, Дризо, 1981).

От бурения одной скважины образуется ориентировочно 260 320 м³ сточных вод в сутки и около 100 м³ при их эксплуатации (Гусев, 1975). В среднем можно принять, что на одну тонну нефти приходится две тонны воды (Драчев, 1964). Только на нефтепромыслах Башкирской АССР количество пластовой воды в 1965 году составило 24 млн. м3, а к 1970 году оно достигло 54,4 млн. м3, в которых содержатся галогены йод и бром (Львович, 1977). Кроме того, пластовые воды высокоминерализованные, в них преобладают ионы натрия и хлора (Байков, Ефремова, 1968).

В исследованной воде из нефтяного месторождения «Мартыши», расположенного вблизи поймы реки Урал и в 18−20 км от побережья Каспия, содержалось брома 80−100 мг/л, йода — 2−3 мг/л (Гапонов и др., 1979).

В районах нефтепромыслов Татарии и западной части Башкирии, несмотря на то, что промысловые сточные воды разбавляются стоками пресной воды от систем охлаждений двигателей, промывки емкостей, труб и т. д., остаются высокоминерализованными, с повышенным содержанием галогенов. Так, промысловая сточная вода нефтепромыслового управления Бавлынефть при содержании хлора 60−100 г/л содержит йода от 4,2 до 7,6 мг/л, брома — от 508 до 838 мг/л (Лебедев, 1958).

Сброс соленых пластовых вод в малые реки характерен для больших территорий. Примером стабильного загрязнения водоемов высокоминерализованными стоками служат нефтедобывающие районы Среднего Поволжья, и в частности Татарской и Башкирской АССР, Куйбышевской и Оренбургской областей (Морозов и др., 1980). 0 том, что сброс нефтепромысловых вод с высоким содержанием солей влечет за собой увеличение минерализации речной воды, свидетельствует тот факт, что в воде реки Степной Зай содержание хлоридов повысилось до 100−200 мг/л (Драчев, 1964). На за-солонение рек Ик, Степной Зай, Шешма и др. указывает также А. М. Ломовский (1958).

Таким образом, пластовые воды являются источником одновременного загрязнения пресноводных водоемов бромом, йодом и минеральными солями. Исследования по комбинированному влиянию этих вредных веществ на представителей ценных видов рыб не проводились.

ВЫВОДЫ.

1. При оценке влияния на рыб изученных веществ найдены следующие параметры острой токсичности: ЛК^ для белуги бромистого калия — 1282 мг/л, йодистого калия — 1599 мг/лдля радужной форели бромистого и йодистого калия — 3200 мг/лдля карпа выравнивателя, А — 20 мг/л, препарата АМ — 100 мг/л, карба-мола — 1000 мг/л.

2. Осетровые более чувствительны к бромистому и йодистому калию по сравнению с принятым в водной токсикологии тест-объектом радужной форелью.

3. В результате исследования действия неорганических (бромистый и йодистый калий) и органических (синтетические поверхностно-активные вещества выравниватель А, препарат АМ, карбамол) соединений на рыб в условиях пресной воды выявлены следующие общие симптомы отравления: а) Яды обеих групп действуют на рыб угнетающе, в концентрациях остролетальных угнетение вплоть до паралича. б) В хроническом опыте с увеличением концентрации токсиканта действие его на организм прогрессирует, что выражается в изменении массы рыб. в) Индекс печени под влиянием токсикантов в большинстве случаев уменьшается. г) Показатели крови (уровень гемоглобина, число эритроцитов и лейкоцитов в единице объема 1фови, СГЭ) реагируют на токсиканты однотипно.

Различие симптомов отравления заключается в следующем: а) Поверхностно-активные вещества в хронических опытах оказывают на рыб локальное действие, вызывая гиперсе1фецию слизи, кровоизлияния в кожных покровах и склере глаз. б) Поверхностно-активные вещества придают мясу и бульону рыб посторонний запах и привкус. в) Соединение брома вызывает угнетающее действие наркотического типа — рыба живет, растет, но слабо реагирует на внешние раздражения.

4. Нами подтверждена точка зрения, что существуют оптимальные пределы соленостей, при которых токсичность загрязняющих веществ минимальная, а выше и шще данного предела солености наблюдается закономерное увеличение токсичности.

5. Показано, что в зависимости от экологии вида рыб соленость, при которой токсичность препаратов минимальная, разная: для осетровых — 6°/оо, для лососевых — 12°/оо.

6. Установлено, что токсиканты в изученных пределах концентраций не вызывают изменений в содержании в сыворотке крови подопытных рыб веществ, обусловливающих осмотическое давление. Таким образом, указанное действие солености на токсичность бромидов и йодидов не связано с нарушением осморегуляции рыб.

7. Подтверждено, что значимость фактора солености существенно меняется в зависимости от химической природы яда.