Экологические аспекты ихтиотоксикологии - Лукьяненко В.И.
Скачать (прямая ссылка):
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 (СО*) находится в растворенном состоянии, и только некоторая его часть (около 1%) взаимодействует с водой, образуя угольную кислоту (Н2С03), способную, однако, к диссоциации по схеме
С02 + Н2 О # Н2 С03 #Н+ + НСОз; НСОз #Н+ + СОэ".
Соотношение свободной угольной кислоты (С02 + Н2 СОэ), ионов бикарбоната (НСОз) и карбоната (COf”) меняется в зависимости от величины pH. В кислой среде при pH, равном 4,0, в воде присутствует только свободная углекислота, а ионы бикарбоната практически отсутствуют (рис. 8). В интервале pH от 6 до 10 в воде в разных соотношениях имеются свободная углекислота и ионы бикарбоната, причем в слабощелочной среде (pH 8,37) ионы бикарбоната составляют 98% всей углекислоты. При дальнейшем увеличении щелочности (pH 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 pH, и наоборот. В кислой среде ионы карбоната превращаются в ионы бикарбоната за счет связывания ионов Н+, что ведет к повышению величины pH, сдвигая ее в щелочную сторону. Напротив, в щелочной среде вследствие диссоциации угольной кислоты ионы Н+ накапливаются, а величина pH 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 pH 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 pH, а также видовые и экологические особенности рыб. Еще В. С. Ивлевым [61] 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 [90, 91], 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 [158], накопление свободной углекислоты в слишком мягкой воде может уменьшить pH 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 [604] 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.
