MERCURY ACCUMULATION IN BIVALVE MOLLUSCS IN HYDROECOSYSTEM OF RED RIVER ESTUARY (VIETNAM)
Abstract and keywords
Abstract (English):
The article presents analysis of mercury content in different tissues such as gills, mantle, hepatopancreas and body (leg) in 4 species of bivalve molluscs in the estuary of the Red River in Vietnam. The studies were carried out in 2016–2021 during the main hydrological seasons (during the summer flood and winter low water) at 37 stations in the delta and estuarine coast of the Red River. There are shown the dependences of mercury content in mollusc tissues on the age parameters (length and mass of tissues) and on the content of pollutant in dissolved, suspended forms of near-bottom water layers and in bottom sediments. The mercury content in the tissues of molluscs varies whithin 0,023 ± 0,001 to 0,459 ± 0,007 mg/kg wet weight. The highest content of mercury was found in the hepatopancreas of Austriella corrugata, and the lowest - in the leg of Lutraria rhynchaena. Significant close positive correlations were registered between the mercury concentrations in the mollusc tissues and the mercury content in the near-bottom water layer and in bottom sediments (r from 0.68 to 0.92, p < 0.05). All studied species of molluscs are classified as macroconcentrators of mercury in water; Austriella corrugata can actively accumulate mercury not only from the water, but also from the bottom sediments. Bivalve molluscs can be used as an object of biomonitoring when studying the distribution of mercury in the estuary of the Red River.

Keywords:
mercury, Red River, estuary area, bivalves, biological accumulation coefficient, gills, mantle, body, hepatopancreas
Text
Publication text (PDF): Read Download

Введение

Известно, что некоторые виды двустворчатых моллюсков представляют собой биофильтраторы, т. к. в определенных гидроэкосистемах они способны концентрировать химические элементы до 10 раз больше, чем их содержание в среде обитания [1]. Вследствие способности пропускать через тело потоки микроэлементов из воды и донных отложений и аккумуляции таких элементов в теле двустворчатые моллюски играют особую роль в миграции и трансформации микроэлементов в гидроэкосистеме [2, 3]Во Вьетнаме, в устьевой области р. Красная основными источниками поступления ртути в водную среду считаются места размещения отходов и сбросы сточных вод [3, 4]. Далее ртуть и ее соединения способны мигрировать в компонентах гидроэкосистемы [5]. Исследование распределения ртути и  ее соединений в воде, донных отложениях и их аккумуляции в двустворчатых моллюсках является актуальным при оценке способности и пути их миграции в устьевой области р. Красная. Цель работы – установить уровни содержания ртути в тканях основных видов двустворчатых моллюсков в устьевой области р. Красная. Задачи исследования: определить содержание ртути в различных тканях (жабры, мантия, гепатопанкреас, нога) двустворчатых моллюсков; оценить взаимосвязи между содержанием ртути в придонных слоях воды, в донных отложениях и в моллюсках и сравнить уровень биологического накопления ртути разными моллюсками.

 

Материалы и методы исследования

Объектами исследования являлись 4 доминантных и второстепенных в гидроэкосистеме устьевой области р. Красная вида двустворчатых моллюсков (Meretrix lyrata, Anadara granosa, Austriella corrugata и Lutraria rhynchaena). Исследование проводилось в 3 этапа: отбор проб, анализ проб в лаборатории и обработка данных. В период исследования (2016–2021 гг.) пробы отбирались 2 раза в год (в половодье и межени) на 37 станциях в дельте и устьевом взморье р. Красная (рис. 1).

Рис. 1. Карта-схема расположения станций исследований в устьевой области р. Красная

 

Fig. 1. Map of location of the research stations in the River Red mouth area

 

На каждой станции выбрали 14 проб, 20 особей моллюсков на 1 пробу. Для эксперимента были использованы моллюски 3-летнего возраста. Отбор проб воды, донных отложений и моллюсков проводили по общепринятым ГОСТам, TCVN и методикам [3, 6, 7]. Измерение массовой концентрации общей ртути в пробах осуществлялось методом беспламенной атомной абсорбции (метод «холодного пара») на анализаторе ртути РА-915М (ЛЮМЕКС, г. Санкт-Петербург) с приставками РП-92 [8, 9].

Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы STATGRAPHICS Centurion XVIII. Средние значения написали в виде x ± mx. Корреляционные зависимости оценивали методом дисперсионного анализа при уровне значимости р ≤ 0,05. Коэффициент биологического накопления (Kdв тканях моллюсков был рассчитан по формуле [2, 10]:

                                  Kd = Ct/Cs                                 (1)

где Ct – концентрация твердых металлов в теле двустворчатых моллюсков, мг/кг сухой ткани; Cs – концентрация твердых металлов в среде (в воде и донных отложениях), мг/л.

 

Результаты исследования

Содержание ртути в  различных  тканях двустворчатых моллюсков. Согласно результатам исследования содержание ртути в тканях и органах разных видов двустворчатых моллюсков неодинаково (табл. 1).

 

Таблица 1

Table 1

Содержание ртути в тканях двустворчатых моллюсков

Content of mercury in the tissues of bivalve molluscs

Вид

Длина, мм

Масса тела, г

Содержание ртути, мг/кг сырой массы

Жабры

Мантия

Гепато-панкреас

Тело (нога)

Среднее

значение

Meretrix lyrata

40,5 ± 2,7

14,5 ± 0,4

0,069 ± 0,016

0,071 ± 0,016

0,076 ± 0,015

0,063 ± 0,017

0,071 ± 0,015

Anadara granosa

36,2 ± 1,8

14,1 ± 0,3

0,105 ± 0,003

0,112 ± 0,004

0,135 ± 0,007

0,104 ± 0,003

0,113 ± 0,004

Austriella corrugata

63,6 ± 2,2

85,2 ± 1,5

0,405 ± 0,006

0,452 ± 0,007

0,459 ± 0,007

0,335 ± 0,013

0,412 ± 0,006

Lutraria rhynchaena

82,5 ± 1,4

67,5 ± 0,8

0,025 ± 0,002

0,038 ± 0,001

0,038 ± 0,002

0,023 ± 0,001

0,031 ± 0,001

В устьевой области р. Красная максимальные значения средних величин содержания ртути (0,412 ± ± 0,006 мг/кг) отмечены у Austriella corrugata, минимальные (0,031 ± 0,001 мг/кг) – у Lutraria rhynchaena.

Помимо межвидовых различий накопления ртути наблюдался высокий разброс между органами. Из данных табл. 1 видно, что наибольшие значения содержания ртути наблюдались в гепатопанкреасе, наименьшие – в ноге. Для Meretrix lyrata значения концентрации ртути в различных тканях различались незначительно. Наибольшее содержание ртути отмечено в гепатопанкреасе моллюсков, оно превысило содержание в ноге в 1,15 раза. Для Anadara granosa различие между содержанием ртути в теле (0,104 ± 0,003 мг/кг) и жабрах (0,105 ± 0,003 мг/кг) незначительно. Содержание металла в гепатопанкреасе (0,135 ± 0,007 мг/кг) больше, чем в теле и жабрах, в 1,3 раза. Для Austriella corrugata наименьшее содержание ртути также наблюдалось в ноге (0,335 ± 0,013 мг/кг). Значения содержания ртути в мантии (0,452 ± 0,007 мг/кг) и в гепатопанкреасе (0,459 ± 0,007 мг/кг) различались незначительно и оказались выше (в 1,35 и 1,38 раза соответственно), чем ее содержание в ногеЗначения содержания ртути в мантии и в гепатопанкреасе для Lutraria rhynchaena оказались одинаковыми, но больше, чем в жабрах и ноге (в 1,53 и 1,65 раза соответственно). Таким образом, содержание ртути в органах и тканях разных двустворчатых моллюсков распределяется в следующем порядке: тело (нога) < жабры < мантия < гепатопанкреасДля работы были выбраны моллюски 3-х лет, которые имеют высокую скорость фильтрации
и активный метаболизм. Фильтрующая активность двустворчатых моллюсков и их аккумулирующая способность в отношении ртути зависит от их возраста и, в частности, от таких параметров, как масса и длина (табл. 2: n – количество особей на 1 пробу;
rm – коэффициент парной корреляции содержания ртути и массы тела; pm – уровень значимости парной корреляции содержания ртути и массы тела; rn – коэффициент парной корреляции содержания ртути и длины тела; pn – уровень значимости парной корреляции содержания ртути и длины тела).

 

Таблица 2

Table 2

Коэффициент парной корреляции содержания ртути и параметров возраста
(массы и длины тела) двустворчатых моллюсков

Pair correlation coefficient of mercury content and age parameters
(body weight and length) ofbivalves

Вид

n

rm

pm

rn

pn

Meretrix lyrata

20

0,82

< 0,05

0,83

< 0,05

Anadara granosa

20

0,44

0,14

0,94

< 0,05

Austriella corrugata

20

0,86

< 0,05

0,88

< 0,05

Lutraria rhynchaena

20

0,83

< 0,05

0,97

< 0,05

 

Таким образом, для трех видов (Meretrix lyrata, Austriella corrugata и Lutraria rhynchaena) наблюдались достоверные тесные положительные корреляционные связи между содержанием ртути в теле моллюсков и массой (r = 0,82; 0,86 и 0,83 соответственно; p < 0,05) и длиной тела (r = 0,83; 0,88 и 0,97 соответственно; p < 0,05), т. е. при увеличении массы и длины тела данных видов моллюсков увеличивается общее содержание ртути в их тканях и органах.

Зависимость содержания ртути в тканях двустворчатых моллюсков от ее содержания в водной среде. Накопление ртути в тканях и органах моллюсков обусловлено не только фильтрационной активностью и уровнем метаболизма моллюска, но и содержанием ртути в среде и степенью биологической доступности  ионов ртути в области исследования. По результатам статистического анализа были выявлены линейные зависимости между содержанием ртути в моллюсках и во взвешенной форме придонного слоя воды (рис. 2, 3).

 

 

 

а

б


в


 

г

 

Рис. 2. Зависимость содержания ртути в тканях моллюсков (Hg) от ее концентрации в придонном слое воды (Hgв.в):
аMeretrix lyrata; бAnadara granosa; вAustriella corrugat
a; гLutraria rhynchaena

 

Fig. 2. Dependences of mercury content in mollusk tissues (Hg) on its suspended form concentration
in the bottom water layer (Hg
в.в): аMeretrix lyrata; бAnadara granosa; вAustriella corrugata; гLutraria rhynchaena

 

а

б

Рис. 3. Зависимость содержания ртути в тканях моллюсков (Hg) от ее содержания в донных отложениях (Hgд.о):
аMeretrix lyrata; бAnadara granosa

 

Fig. 3. Dependences of mercury content in mollusk tissues (Hg) on its content in bottom sediments (Hgд.о):
аMeretrix lyrata; бAnadara granosa


 

в

г

Рис. 3 (окончание). Зависимость содержания ртути в тканях моллюсков (Hg)
от ее содержания в донных отложениях (
Hgд.о): вAustriella corrugata; гLutraria rhynchaena

 

Fig. 3 (cont’d). Dependences of mercury content in mollusk tissues (Hg) on its content in bottom sediments (Hgд.о):
вAustriella corrugata; гLutraria rhynchaena

 

Таким образом, результаты статистического анализа подтверждают тесные достоверные положительные зависимости содержания ртути в тканях моллюсков от концентрации ее взвешенной формы в придонных слоях воды и от ее содержания в донных отложениях (r от 0,68 до 0,92; p < 0,05). Наиболее тесной является зависимость между содержанием в Austriella corrugata и взвешенной формой ртути придонного слоя воды (r = 0,92; p < 0,05) и в Meretrix lyrata и донных отложениях (r = 0,91; p < 0,05), т. е. при увеличении содержания ртути в придонных слоях воды и в донных отложениях ее содержание в тканях моллюсков также увеличивается. Не выявлено статистически значимых зависимостей между содержанием растворенной формы ртути в воде и ее концентрациями в тканях моллюсков. Данное явление иллюстрирует влияние адсорбции ртути взвешенным веществом в придонных слоях воды и донными отложениями на ее аккумуляцию. В устьевой области р. Красная миграционными формами ртути преимущественно являются взвешенные формы и ртуть в донных отложениях. Распределение разных фракцией ртути наблюдалось по следующей закономерности: остаточная фракция (минеральная фракция) > органическая фракция >  растворенная фракция в воде [2]. В донных отложениях на всех станциях отсутствовала ртуть в карбонатной фракции и железо-марганцевых оксидах. Большая часть ртути присутствует в остаточной фракции (минеральной и неподвижной) (до 90–95 % от общей концентрации ртути), только ее органические фракции подвижно накапливаются в двустворчатых моллюсках через процесс фильтрации. Однако содержания Hg в тканях и кишечнике находились практически на одном уровне, т. е. из пищеварительного тракта данный элемент переходит в мягкие ткани и там накапливается [2, 3]. Таким образом, источником ртути, аккумулирующейся
в тканях двустворчатых моллюсков устьевой области р. Красная, преимущественно является органическая фракция во взвешенных веществах и в донных отложениях.

Для определения степени накопления ртути моллюсками были рассчитаны коэффициенты биологического накопления (табл. 3).

 

Таблица 3

Table 3

Значения коэффициентов накопления ртути для некоторых тканей двустворчатых моллюсков

Values of mercury accumulation coefficients for bivalve mollusc tissues

Вид

Ткани

Коэффициент бионакопления для воды Kd(вода)

Коэффициент бионакопления для донных отложений Kd(ДО)

Meretrix lyrata

Жабры

110,5

0,53

Мантия

111,2

0,42

Гепатопанкреас

116,4

0,44

Тело (нога)

107,8

0,39

Anadara granosa

Жабры

120,1

0,66

Мантия

127,5

0,68

Гепатопанкреас

154,2

0,75

Тело (нога)

116,8

0,58

 

Вид

Ткани

Коэффициент бионакопления для воды Kd(вода)

Коэффициент бионакопления для донных отложений Kd(ДО)

Austriella corrugata

Жабры

462,8

2,35

Мантия

511,5

2,61

Гепатопанкреас

531,4

2,68

Тело (нога)

380,1

1,93

Lutraria rhynchaena

Жабры

27,8

0,15

Мантия

42,1

0,22

Гепатопанкреас

42,6

0,23

Тело (нога)

25,4

0,15

 

 

Отмечено, что ртуть неодинаково накапливается в различных тканях двустворчатых моллюсков. Для всех видов моллюсков наибольшее значение Kd, рассчитанное для воды и донных отложений, наблюдалось для гепатопанкреаса, наименьшее – для ноги: Kd(гп) > Kd(мантия)  > Kd(жабры)  > Kd(нога). Для всех тканей и органов самый высокий уровень бионакопления ртути в воде и донных отложениях было отмечено у Austriella corrugata (Kd(вода) =   531,4 и Kd(д.о) = 2,68), а самый низкий уровень – для Lutraria rhynchaena (Kd(вода) = 25,4 и Kd(д.о) = 0,15). Полученные данные (см. табл. 3) указывают на то, что для всех исследуемых тканей моллюсков коэффициент Kd(вода) > 2, т. е. такие ткани и органы являются макроконцентраторами, соответственно, они имеют высокую биологическую доступность для ртути. Наиболее высокой концентрирующей способностью обладает гепатопанкреас Austriella corrugata (Kd(вода) = 531,4). 

Уровень бионакопления ртути разными моллюсками. Согласно коэффициенту Kd(д.о) < 1 три из 4-х видов моллюсков (Meretrix lyrata, Anadara granosa и Lutraria rhynchaena) выступают деконцентраторами, т. е. большинство ртути в тканях и органах таких видов моллюсков было аккумулировано из придонных слоев воды, накопление ртути из донных отложений является незначительным. Ткани и органы Austriella corrugata обладают наиболее высокой концентрирующей способностью, при которых «нога» является микроконцентратором (1 < Kd(д.о) < 2), а другие органы – макроконцентраторами (Kd(д.о) > 2), т. е. такой вид моллюска способен аккумулировать ртуть не только из придонных слоев воды, но из донных отложений.

 

Заключение

Таким образом, ртуть обнаружена во всех тканях исследуемых видов двустворчатых моллюсков из устьевой области р. Красная (Вьетнам). Максимальное содержание ртути (411,8 ± 5,9 нг/г) отмечено в гепатопанкреасе Austriella corrugata, минимальные (30,1 ± 1,5 нг/г) – в ноге Lutraria rhynchaena. Ртуть в различных тканях и органах моллюсков распределяется в следующем порядке: тело (нога) < жабры < мантия < гепатопанкреас. Наблюдалась положительная тесная корреляционная зависимость среднего содержания ртути в теле моллюсков от их массы и длины тела, т. е. масса и длина тела двустворчатых моллюсков могут быть использованы как один из параметров биомониторинга при оценке содержания ртути в моллюсках устьевой области р. КраснаяВ системе «вода – донные отложения – двустворчатые моллюски» выявлены корреляционные взаимосвязи между содержанием ртути в разных компонентах системы. Выявлены положительные зависимости содержания ртути в тканях моллюсков от концентрации ее взвешенной формы в придонном слое воды и ее содержания в донных отложениях (r от 0,68 до 0,92, p < 0,05).

Наибольший уровень накопления ртути из воды и донных отложений для всех видов моллюсков отмечен в гепатопанкреасе, наименьший – в ноге. Все исследуемые виды моллюсков отнесены к группе макроконцентраторов ртути в придонном слое воды. «Нога» Austriella corrugata является микроконцентратором ртути в донных отложениях, а другие органы – макроконцентраторами, а остальные 3 вида моллюсков (Meretrix lyrata, Anadara granosa и Lutraria rhynchaena) отнесены к группе деконцентраторов ртути в донных отложениях.

References

1. Kupina N. M. Osnovnye rezul'taty issledovaniya dvustvorchatyh mollyuskov pribrezhnoy zony Yaponskogo morya // Izv. TINRO. 2015. T. 18. S. 249–257.

2. Pham Kim Phuong, Nguyen Thi Dung. To study ac-cumulation of heavy metals As, Cd, Pb and Hg in Bivalves from natural environment // Science and Technology (in Vietnam). 2007. V. 45. N. 5. P. 57–62.

3. Nguen Thi Thui N'ung, Volkova I. V. K voprosu o nakoplenii tyazhelyh metallov (Pb, Hg, As) v komponentah vodnyh ekosistem ust'evoy oblasti reki Krasnaya (Hongha) (V'etnam) // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Rybnoe hozyaystvo. 2018. № 1. S. 132–140.

4. Lobus N. V., Komov V. T., Nguen Thi Hay Than'. Soderzhanie rtuti v komponentah ekosistem vodoemov i vodotokov provincii Khan' Hoa (Central'nyy V'et-nam) // Vodnye resursy. 2011. T. 38, № 6. S. 733–739.

5. Chaplygin V. A., Ershova T. S., Zaycev V. F. Soderzhanie rtuti v myshcah gidrobiontov Kaspiyskogo morya // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Rybnoe hozyaystvo. 2016, № 2. S. 108–114.

6. GOST 31861-2012. Voda. Obschie trebovaniya k otboru prob. M.: Standartinform, 2019. 31 s.

7. Murav'ev A. G. Rukovodstvo po opredeleniyu pokazateley kachestva vody polevymi metodami. SPb.: Krismas+, 2004. 248 s.

8. GOST 31950-2012. Voda. Metody opredeleniya soderzhaniya obschey rtuti besplamennoy atomno-absorbcionnoy spektrometriey. M.: Standartinform, 2013. 17 s.

9. Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu rtuti, mysh'yaka, sur'my i selena s ispol'zovaniem rtutno-gidridnogo generatora «GRG-107». M.: OOO «Kortek», 2004. 45 s.

10. Lukashev D. V. Raspredelenie tyazhelyh metallov v organah mollyuskov Anodonta anatina v usloviyah postupleniya zagryaznennyh stokov // Gidrobiolog. zhurn. 2009. № 45 (5). S. 98–109.


Login or Create
* Forgot password?