Общая характеристика явления биоконцентрирования и его элементарная модель

Результаты моделирования представлены на рис. 1. Прежде всего, бросается в глаза, что при постоянной концентрации металла в воде коэффициент биоконцентрирования возрастает со временем с почти постоянной скоростью. Это неудивительно, поскольку большая часть металла поступает в уже сформировавшееся растение, скорость водопотребления которого согласно модели меняется слабо. Представленные на зависимости величины Bcf от времени жизни растения при различных сценариях изменения концентрации металла в воде также выглядят тоже интересно. Постоянный рост концентрации металла на 60% от первоначальной величины практически не сказался на величине Bcf. Она уменьшилась с 500 до 410 и осталась почти линейной функцией времени. Однако такое же уменьшение концентрации металла приводит к возрастанию Bcf от 500 до 850 и при этом зависимость демонстрирует ускоренный рост. Это очень важный момент, поскольку при реальном пробоотборе мы всегда отбираем пробу воды одновременно с пробой растения и если концентрация накапливаемого металла уменьшалась в течение вегетационного периода, мы получим высокие значения Bcf и предскажем заниженную концентрацию металла в воде, для тех моментов, когда она там была высокой. Чтобы проверить, насколько рост концентрации металла со временем не влияет на полученные выводы, мы выполнили еще один расчет, при котором концентрация равномерно возрастала в 4 раза за то же самое время. Это привело к уменьшению Bcf с 500 до 330 при сохранении линейной зависимости от времени. Таким образом, с некоторой осторожностью мы можем заключить, что если Bcf со временем возрастает с постоянной или с убывающей скоростью, то это говорит о том, что концентрация металлов в воде или постоянна или сильно возрастает. Если же наблюдается ускоренный рост Bcf, то концентрация металла в процессе роста растения монотонно уменьшалась. При этом следует иметь в виду, что там, где концентрация металла в воде больше, там и его содержание в растении больше. Отсюда следует, что результаты анализов нужно интерпретировать, основываясь и на данных о Bcf, и на данных о содержании металлов в растениях, и на данных об изменениях концентрации металла в воде. К счастью среди тяжелых металлов есть такой, который всегда присутствует в природе в больших количествах и может быть использован в качестве универсального стандарта. Это железо. Его среднее содержание в земной коре ≈3,6% по массе, оно хорошо концентрируется растениями и хорошо определяется классическими химическими методами как непосредственно в воде, так и в растениях.

Таким образом, мы взяли железо в качестве стандартного вещества при определении общего коэффициента биоконцентрирования тяжелых металлов. Остальные рекомендации относятся к выбору растения (нужно, чтобы растение произрастало во всех частях водоема и позволяло отобрать достаточную массу пробы) и к быстроте пробоотбора (нужно, чтобы образцы в разных частях водоема отбирались практически одновременно). Выбор растения сильно зависит от состояния водоема. Поскольку в качестве главного объекта исследования мы взяли Троицкий ручей, протекающий через густонаселенный 23 -ий квартал Старого Петергофа, то условию повсеместности произрастания и достаточности массы пробы удовлетворяла только прибрежная осока. Для сравнения и из любопытства мы анализировали и другие растения, отобранные в различных частях С.Петербурга и Северо-Западного региона. Эти данные позволяют получить более полное представление об особенностях изучаемого эффекта.