当前世界环境

介绍

水道本身以及整个流域的环境状态监测是一个重要的工具，能够使决策者正确地确定环境管理计划中的优先事项，从而为其可持续发展带来效益^{1、2、3、4、5所示}．

德里纳河流域延伸至4个国家(阿尔巴尼亚、黑山、波黑和塞尔维亚)，塞尔维亚与波黑的国境线位于德里纳河的中下游。作为萨瓦河的最大支流，它属于流入黑海的多瑙河盆地。在其流域，大约有100万居民，他们的活动(采矿、工业、农业、农村和城市住区)对水生生态系统造成重大压力。⁶．

德里纳河流域大约有80个官方水文站，在这些水文站内定期测量水流和水位，164个雨站监测降水情况，然后26个气象站监测气温，而其他气象参数则在较低数量的站进行测量⁷．河流德琳娜的特征主要是春月峰值流动，由雪融化和春季降雨导致。另一方面，在夏季，在夏季，最低流量（八月和九月）和不平坦（时间和空间）秋季的最大值是特征。Drina河的水文特征受水电坝的显着影响⁸，其中两个在塞尔维亚：水电站（HPP）BajinaBašta和HPP Zvornik。据关于地表水体和地下水的测定条例（官方Gazete Rs，96/2010）Drina被分类为显着改性的水体。根据地表和地下水的生态学，化学和定量地位参数条例（官方Gazete Rs，74/2011）Drina被归类为2型 - 伟大的河流，中间层的主导地位。

德里纳是一条瀑布大、自动净化能力强的山地水道⁹，根据塞尔维亚共和国水文气象局2015年的官方监测，其水质主要属于二类河流水质。然而，该监测包括水的物理和化学参数，包括有害物质重金属的浓度，而不包括沉积物和悬浮固体分析，以及生物区系重金属(HM)含量的分析。

水文、地形、流域利用、土壤因子、侵蚀、基岩地质等因素，以及人为因素对水体和整个流域的环境影响，共同作用改变了河流水质的理化特征¹⁰．重金属对植物、动物和人类都是有毒的，如果浓度过高，将是一个巨大的威胁¹¹．有毒金属可以沿着水生生态系统(通过水的相互作用、沉积物和食物链上的生物)积累和生物放大，是最危险的污染物群体之一¹²．微植物栖息于水体和水生生态系统的沿海部分，根据其形态、生理特征和生态适应性，可作为生物监测或植物修复剂^13、14．由于缺乏组织屏障，以及取决于物种、环境条件及其在水和沉积物中的可用性，大型植物可以积累HM^15日16．与化学测量不同，重金属含量反映了植物在整个生命周期中存在于水生生态系统中¹⁷．

本研究的目的是比较水、悬浮固体和沉积物中HM的化学分析数据与本地大型植物中HM的含量，Myriophyllum spicatum（欧亚西海ilfoil，穗西水机组），和Potamogeton pusillus在塞尔维亚德里纳河上的Bajina Bašta和Zvornik水力发电厂(HPP)的水库中(小塘草、小塘草或最小塘草)。

材料和方法

2015年10月，在以下地点采集了用于分析的水、悬浮固体、沉积物和大型植物样本:大坝上游200米的Zvornik水库(n44°2 ' 24.81 ";E 19°06′10.07”)和坝上游200米的巴吉纳河下游Bašta水库;(n 43°58 ' 03.35 ";根据ISO 5667-6、EN 5667-3: 2007、ISO 5667-12方法，对德里纳河中段的E 19°24 ' 11.14 "(图1)。水样采集于200ml塑料瓶中，采样使用抓取采样器(挖泥船)采集沉积物表面。沉淀物样本在玻璃瓶中收集。悬浮泥沙采样作为复合深度泵PTP-150便携式泵。所有样品运输至实验室，4°C保存。在过滤水样后，将颗粒干燥并称重以确定悬浮固体。植物材料用手采集，采集面积为1m²重复3次，距离水边1-3米。将收集的植物材料进行干燥，并于2015年12月制备了重金属分析的母液。结果以平均值±标准差(SD)表示。

图1:塞尔维亚德里纳河的样本收集地点。资料来源:SASplanet 160707, ESRI ArcGIS。NatGeo &谷歌地图(Google mapmaker) 点击这里查看图

分析样品用于：Zn，Cd，Cu，Pb，Cr，As（EPA7000B）和Ni（EPA7010），以及在认可的实验室中的HG（H1.004）。为了测定沉积物中的Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn，As和Hg的含量，施加悬浮的固体和植物材料火焰原子吸收分光光度法AAS（Perkin Elmer分析器700），通过现有的微波消解样品（EPA 3051）与Aqua Regia（HCl + HNO3，3：1）和过滤。金属含量的结果计算在沉积物，悬浮固体和植物的干重上计算。通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS，Perkin Elmer Elan 5000）测定水中金属浓度。

将分析结果与受管制值调节进行比较，限制值 - 表面和地面水域和沉积物的污染物和沉积物和截止日期，限制值的调节 - 优先级和优先危险物质的规定污染地表水和截止日期为其成就，对地表水域的参数生态和化学地位的规定以及化学和地下水定量地位（塞尔维亚官方公报共和国，第50/2012,24 / 2014年和74 /2011）基于最大允许浓度的污染物（MAC）和修复值（RV）。

结果

水体中HM含量均低于所采用方法的检测限(表1)，且低于极限值，属于i类。这些水体在自然状态下或消毒后均可用于任何目的，甚至可为居民点提供饮用水。用于食品工业及珍贵鱼类的培育(鲑科）.这与上一个多年期间的官方监测和分析结果是一致的¹⁸．

表1:水中重金属含量

关键词:HPP Zvornik Z型储层;Bajina HPP的BB-reservoir Bašta

Zvornik储层中悬浮固体HM含量超过了Ni、Zn、Cd、Cu的极限值，Bajina Bašta储层中Zn、Cu、Hg的极限值(表2)。土壤有机质含量和粘土颗粒含量对HM含量进行了校正，与常规土壤对照比较。测定了Zvornik水库中Zn和Bajina Bašta水库中Cu的超标浓度。HM在生态系统悬浮固体中的影响并不重要，因为HM的含量小于10 mg/l的水。

表2:悬浮固体中重金属含量

关键词:1 -实测值，2 -校正值，MAC -最大可生存浓度;RV -修复值，Z - HPP - Zvornik储层;Bajina HPP的BB-reservoir Bašta

Zvornik储层沉积物中HM的含量超过MAC，Zn，CD，Pb和As（超过RV），在BajinaBašta储层中测试的参数超过MAC（表3）。

表3：沉积物中的重金属含量

关键词:1 -实测值，2 -校正值，MAC -最大可生存浓度;RV -修复值，Z - HPP - Zvornik储层;Bajina HPP的BB-reservoir Bašta

Potamogeton pusillus在兹沃尔尼克水库收集Myriophyllum spicatum在Bajina英航šta水库。化学分析的结果表明了场地的污染程度:Zvornik Pb, Cu, As, Bajina Bašta Pb, Cu, Ni(表4)。

在所有调查的情况下，HM在大型植物中高于在水中，并与悬浮固体和沉积物的关系取决于植物种类和金属。对于Ni, Cd和As只在中积累Myriophyllum spicatum,对两种类型的铜和铅。

Potamogeton pusillus避免了Ni、Zn、Cr和As的积累，而悬浮固体和沉积物中Cd和Cu的浓度与之接近。Myriophyllum spicatum从沉积物中避免了Zn、Ni，从悬浮物中避免了Cr，而Cd、Pb的浓度与悬浮物的浓度相近。

表4:大型植物中重金属含量

关键词:大型植物HM浓度与悬浮固体HM浓度的M/SS -比，大型植物HM浓度与沉积物HM浓度的M/S -比，HPP Zvornik Z -水库;Bajina HPP的BB-reservoir Bašta

讨论

生态研究中越来越强调宏观物质的指标功能，因为植物组织中的元素的含量是其在水生环境中存在的指标。淹没物种具有特别明显的能力，可以从水生环境中积聚化学元素，使其组织中的个体元素的浓度可以是外部环境中的浓度为10,100或数千倍^19,20．因此，宏观物质在水生生态系统中重金属循环中的作用是不可替代的。这种循环以两种方式进行：直接通过金属的生物累积，并间接通过减缓水流，这导致分散颗粒与金属离子的沉淀。水生型宏观物质在吸收营养和重金属的吸收中没有调节机制，因此它们对化学元素的生物浓度的过程表现出它们对外部环境的影响，并且它们组织中的营养素和金属的积累增加最常是最常的由于它们在水生环境中增加了浓度^21日,22日．我们的研究结果表明，所有HM的生物积累与水有关，以及悬浮固体(Zvornik水库中的Pb和Bajina Bašta水库中的Ni)的沉积。

利用大型植物对重金属存在进行生物监测的优势在于能够及时提供有关水生生态系统质量的综合信息^19,20．重金属在植物体内的积累速率取决于植物种类、金属类型及其浓度，以及决定HM生物有效性的水的理化性质。在积累HPP Bajina Bašta，Miriophillum spicatum除砷、镍外，其他金属均通过悬浮和沉淀物的浓度积累。在HPP中积累ZvornikPotamogeton pusillus，铅在悬浮固体和沉积物中积累甚至超过浓度。Potamogeton而其他自然栖息在水生生态系统中的大型植物则可以从根部、底泥和/或水体中吸收重金属，因此它们非常适合于监测生物可利用重金属²³．

水、沉积物、悬浮固体和大型植物中HM含量之间没有显著的相关性，可以通过以下研究来解释:水体、悬浮物和沉积物中HM含量的理化分析以当前样品为基础，以HM的总含量为参考，而不反映以前的情况。10月取样时，由于夏季气候条件(降水少)，水位和流量都很低，导致周围地形侵蚀差，HM淋滤低。在这一年的集约生长末期对大型植物进行的研究表明，HM的含量表明它们以生物有效的形式存在于前一时期(至少从营养期开始)。由于只有生物可利用的HM形式进入食物链，在那里它们可以证明其毒性，以评估水生生态系统的状况，因此它们是一个比其总体含量更合适的参数¹．河流系统中重金属的低可用性可能是由于流量及其速率与停滞不前的湖泊系统相比。在HPP储存器的情况下，条件还包括流动和停滞，这使得难以解释实验数据。与Fe，Mn，Ni和Zn这样的基本金属相比，高毒性金属的宏观物质浓度通常较低，如CR，CD和Pb相比²⁴．在德里纳河中，植物中铅的重金属浓度最高，这可能表明一些暂时的人为污染没有检测到当前的水、悬浮固体和沉积物的状态。

结果表明，需要进一步监测大型植物、悬浮物和沉积物中重金属的浓度，以指示和评价水生生态系统的质量，以实现可持续发展。下一阶段可以推荐德里纳河流域的大型植物图集，并结合重金属含量分析，提供污染物的整体数据和时空分布。

致谢

这项研究得到了塞尔维亚电力工业的支持(关于水库的退化过程和德里纳河的流量和平衡污染的研究)。

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