СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ РЫБ РЕКИ ЯХРОМА
Журнал: ВЕСТНИК АСТРАХАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Том 2013 № 2
, 2013
Рубрики: ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет, Дмитровский рыбохозяйственный технологический институт (филиал);
2.
Астраханский государственный технический университет, Дмитровский рыбохозяйственный технологический институт (филиал)
Тип:
Статья
Страницы:
с 155
по 158
Статус:
Опубликован
Получено:
05.06.2013
Одобрено:
25.06.2013
Опубликовано:
25.06.2013
Классификаторы:
УДК 597-1,044:546.3/.7 Т
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ББК 28.693.32-7:24.115.1
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ББК 28.693.32-7:24.115.1
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
река, ихтиофауна, тяжелые металлы, аккумуляция
Аннотация (русский):
В ихтиофауне р. Яхрома выявлено 17 видов рыб из 6 семейств. По экологическим характеристикам все они относятся к типичным представителям фауны малых равнинных рек, многие из них характерны и для стоячих водоемов. Нижнее течение реки отличалось большим видовым разнообразием по сравнению с другими участками. Здесь встречались преимущественно рыбы, предпочитающие местообитание с замедленным течением. Распределение металлов в организме рыб характеризуется неравномерностью и зависит от свойств самого металла и функциональных особенностей органов, в частности их кумулятивной активности.
В ихтиофауне р. Яхрома выявлено 17 видов рыб из 6 семейств. По экологическим характеристикам все они относятся к типичным представителям фауны малых равнинных рек, многие из них характерны и для стоячих водоемов. Нижнее течение реки отличалось большим видовым разнообразием по сравнению с другими участками. Здесь встречались преимущественно рыбы, предпочитающие местообитание с замедленным течением. Распределение металлов в организме рыб характеризуется неравномерностью и зависит от свойств самого металла и функциональных особенностей органов, в частности их кумулятивной активности.
Ключевые слова:
река, ихтиофауна, тяжелые металлы, аккумуляция
река, ихтиофауна, тяжелые металлы, аккумуляция
Введение Малые реки дают начало большим рекам и определяют полноводность и качество вод больших рек. Малые реки в первую очередь реагируют на хозяйственную деятельность человека на водосборной площади – вырубку лесов, распашку, мелиорацию земель. При этом нарушаются условия формирования стока малых рек и процессов самоочищения. Активное загрязнение идет за счет сброса сточных вод, засорения берегов, применения удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве. В конечном итоге это ведет к деградации речной экосистемы и, как следствие, к ухудшению качества воды, поскольку река уже не способна к самоочищению. Тяжелые металлы по-прежнему остаются одной из приоритетных групп загрязняющих веществ, имеющих как локальное и региональное, так и глобальное распространение. Их поступление в водную среду связано с природными и антропогенными источниками. Степень накопления микроэлементов в тканях и органах рыб зависит от геохимической среды и типа водного объекта, а также от функционального состояния организма, сезона наблюдения и пола рыб. Поступая в избытке и во много превосходя индивидуальные потребности организмов, металлы могут вызывать нарушения различных функций рыб, накапливаться в их органах, превышая нормируемые величины. Тяжелые металлы, включаясь в метаболический цикл, могут вызывать различные физиологические и генетические нарушения. При повышенных концентрациях они проявляют высокую токсичность, оказывая вредное влияние на состояние как отдельных организмов, так и экосистем в целом. Сведения о микроэлементном составе органов и тканей рыб можно использовать для оценки качества водоема. Рыбы занимают в биоценозах водных экосистем верхний трофический уровень и обладают ярко выраженной способностью, наряду с другими гидробионтами, накапливать металлы. Повышенное содержание в организме рыб тяжелых металлов свидетельствует об их значительной концентрации в водной среде, возможном функциональном нарушении во всех звеньях экосистемы [1]. Цель исследований – выявить общие тенденции содержания и распределения тяжелых металлов (Cu, Cd, Ni, Pb и Zn) в органах и тканях рыб, обитающих в р. Яхрома. Материал и методы исследований Для аналитических исследований выбраны виды рыб, которые имеют широкое распространение по всему району исследования и являются преобладающими видами ихтиофауны изучаемой реки (карась – 20 экз., окунь – 30 экз.). Все рыбы вылавливались в июле – августе 2011 г. в нижнем течении р. Яхрома. Материалом для изучения послужили образцы тканей и органов (жабры, мышцы, печень и половые продукты) рыб. Количественный анализ образцов на содержание ионов тяжелых металлов (Cu, Cd, Ni, Pb и Zn) проводили на атомно-адсорбционном спектрометре «Квант-2А». Все результаты анализа выражены в мкг/г сырой массы. Результаты исследований и их обсуждение Спектральный анализ содержания тяжелых металлов в органах и тканях изучаемых видов рыб позволил выявить следующее. Содержание меди во всех органах обоих видов рыб превышало ПДКсан, за исключением печени окуня (табл.). Самые большие превышения по этому металлу наблюдались в жабрах карася и половых продуктах окуня. По сравнению со всеми исследуемыми органами и тканями печень содержит самые небольшие концентрации меди, хотя содержание этого металла в печени карася несколько превышает ПДК. Концентрация кадмия во всех исследуемых органах и тканях карася, за исключением печени, превышает ПДК. Наибольшее превышение ПДК наблюдается в мышцах и половых продуктах карася и составляет 37 и 76 ПДК соответственно. Содержание кадмия во всех органах и тканях окуня не превышает ПДК. Среднее содержание металлов в органах и тканях рыб р. Яхрома, мкг/г сырой массы МеталлЖабрыПеченьМышцыПоловые продуктыПДК* КарасьОкуньКарасьОкуньКарасьОкуньКарасьОкунь Cu93,621,917,06,571,920,359,431,010,0 Cd0,850,150,180,037,5н/о15,30,160,2 Ni34,82,435,27,529,2н/о32,411,00,5 Pb3,6н/о3,00,35,42,85,82,51,0 Zn120,3600,044,6219,197,7195,698,5419,640,0 * Санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.3.2.560-96. М., 1997. Так как кадмий плохо выводится из организма и степень его аккумуляции в органах и тканях рыб в течение всего периода жизни высока, его продолжительное поступление может вызвать хронические заболевания. Известно, что даже после прекращения воздействия этого металла повреждения, произошедшие в органах, остаются необратимыми. Повышенная способность рыб к накоплению кадмия может стать причиной возникновения нарушений в окислительных процессах, происходящих в организме. Воздействие кадмия на рыб в целом понижает их способность к осмотической регуляции [2]. Содержание никеля во всех органах обоих видов рыб превышало ПДК, за исключением мышц у окуня. Самые значительные превышения ПДК наблюдались у карася: жабры – 69 ПДК, печень – 70 ПДК, мышцы – 58 ПДК, половые продукты – 65 ПДК. Концентрация свинца у карася превышала ПДК во всех исследуемых органах и тканях. У окуня превышение ПДК по свинцу отмечалось только в мышцах и половых продуктах. Содержание цинка в органах и мышцах обоих видов рыб превышало ПДК, причем у окуня отмечались более высокие концентрации по сравнению с карасем. Превышение ПДК по цинку в жабрах и половых продуктах окуня составило 15 и 10 ПДК соответственно. У карася концентрация цинка в жабрах и половых продуктах составила 3 и 2 ПДК соответственно. Отмечается, что совместное действие кадмия, цинка и меди приводит к значительному увеличению смертности рыб [2]). Анализируемые органы и ткани разных видов рыб аккумулируют различные металлы в разной степени. Распределение металлов в организме рыб характеризуется неравномерностью и зависит от свойств самого металла и функциональных особенностей органов, в частности их кумулятивной активности: Карась: Cu – жабры > мышцы > половые продукты > печень; Cd – половые продукты > мышцы > жабры > печень; Ni – жабры > печень > половые продукты > мышцы; Pb – половые продукты > мышцы > жабры > печень; Zn – жабры > половые продукты > мышцы > печень. Окунь: Cu – половые продукты > жабры > мышцы > печень; Cd – половые продукты > жабры > печень > мышцы; Ni – половые продукты > печень > жабры > мышцы; Pb – мышцы > половые продукты > печень > жабры; Zn – жабры > половые продукты > мышцы > печень. В жабрах карася в наибольшей концентрации накапливаются медь, никель и цинк. Повышенные концентрации металлов в жабрах связывают с их участием в обмене химическими элементами между водой и организмом рыб. Жаберный эпителий по сравнению с внешними покровами рыб имеет значительно большую поверхность и активно взаимодействует с внешней средой, поэтому жабры фактически лишены защиты от действия различных веществ, присутствующих в воде, в том числе металлов [3]. Жабры являются органом, где происходит процесс разложения угольной кислоты до CO2 и Н2О, катализируемый карбоангидразой, в состав которой входит цинк. Можно полагать, что в жизни карасей этот фермент приобретает особое значение, т. к. как условия их существования сопряжены с постоянным дефицитом кислорода. С увеличением содержания угольной ангидразы улучшается газообмен между организмом и средой, создаются лучшие условия для протекания метаболических процессов, поэтому организмам требуются более высокие концентрации цинка. Максимальные концентрации кадмия и свинца у карася обнаружены в половых продуктах. Для печени карася отмечены минимальные концентрации анализируемых тяжелых металлов, за исключением никеля. У окуня максимальные концентрации меди, кадмия и никеля выявлены в половых продуктах, свинца – в мышцах и цинка – в жабрах. Для печени окуня отмечались минимальные концентрации меди и цинка. Таким образом, результаты анализов показывают, что по величинам концентрации в органах и тканях тяжелые металлы располагаются в следующем убывающем порядке. Карась: жабры – Zn > Cu > Ni > Pb > Cd; печень – Zn > Ni > Cu > Pb > Cd; мышцы – Zn > Cu > Pb > Ni > Cd; половые продукты – Zn > Cu > Ni > Cd > Pb. Окунь: жабры – Zn > Cu > Ni > Cd > Pb; печень – Zn > Ni > Cu > Pb > Cd; мышцы – Zn > Cu > Pb > Ni, Cd; половые продукты – Zn > Cu > Ni > Pb > Cd. В целом во всех рассмотренных органах и тканях обоих видов рыб, кроме печени, максимальную концентрацию имели цинк и медь. В печени обоих видов рыб второе место после цинка по величине концентрации занимает никель. Для свинца и кадмия характерна относительно низкая концентрация в органах карася и окуня, в мышцах отмечена низкая концентрация никеля и кадмия. Цинк концентрируется преимущественно в органах, контактирующих с внешней средой (жабры), а также в репродуктивных органах. Выявлены закономерности распределения металлов в органах рыб, обусловленные биологией и экологией выбранных видов. Так, карась, ведущий придонный образ жизни, отличается более высоким содержанием тяжелых металлов во всех органах, чем окунь. Заглатывание вместе с организмами донных отложений, поедание водной растительности, в которых аккумулируются тяжелые металлы, способствуют большей концентрации тяжелых металлов в теле карася. Выявленные закономерности в распределении металлов по органам рыб хорошо согласуются с литературными данными [4].
1. Манихин В. И. Растворенные и подвижные формы тяжелых металлов в донных отложениях пресноводных экосистем / В. И.Манихин, А. М. Никоноров. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 183 с.
2. Руднева Н. А. Тяжелые металлы и микроэлементы в гидробионтах Байкальского региона / Н. А. Руднева. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2001. 136 с.
3. Щербакова Е. Н. Возрастные изменения содержания тяжелых металлов в органах и тканях русского осетра (Acipenser güldenstädti Brandt) / Е. Н. Щербакова: автореф. дис. … канд. биол. наук. Астрахань, 2004. 24 с.
4. Евтушенко Н. Ю. Особенности накопления тяжелых металлов в тканях рыб Кременчугского водохранилища / Н. Ю. Евтушенко, О. В. Данилко // Гидробиологический журнал. 1996. Т. 32, № 4. С. 58-66.
5. Попов П. А. Накопление и распределение тяжелых и переходных металлов в рыбах Новосибирского водохранилища / П. А. Попов, Н. В. Андросова, Г. Н. Аношин // Вопросы ихтиологии. 2002. Т. 42, № 2. С. 264-270.
