СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НАКОПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В МЫШЦАХ ГИДРОБИОНТОВ РЕКИ ШЕРЕПОК (ВЬЕТНАМ)
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Исследовалось содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов р. Шерепок (Вьетнам), в частности, проанализировано содержание цинка, меди, железа, кадмия, свинца, мышьяка в мышцах хемибагруса ( Hemibagrus wyckioides ), сазана ( Cyprinus carpio ) и тиляпии ( Oreochromis niloticus ), речном крабе ( Somannia thelphusa sinensis ) и речной улитке ( Pomacea canaliculata ), выловленных в различных по уровню загрязнения тяжелыми металлами зонах р. Шерепок. Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов определялось в четырех зонах: выше границы промышленного района, в границах промышленного района Хоа-Фу, ниже границы промышленного района Там Тханг и в водохранилище Шерепок 3. Установлено, что во всех зонах р. Шерепок, независимо от уровня загрязнения реки, больше всего цинка накапливается в теле речной улитки, свинца - в мышцах хемибагруса. Меди и кадмия больше всего содержится в теле речной улитки - во всех зонах исследования, кроме зоны водохранилища Шерепок 3, здесь наибольшее количество этих металлов наблюдаетсяв мышцах сазана. Мышьяк накапливается в наибольшем количестве в мышцах хемибагруса, хотя в зоне самого существенного загрязнения реки (в границах промышленного района) в его мышцах содержится наименьшее количество мышьяка по сравнению с другими исследованными гидробионтами.

Ключевые слова:
тяжелые металлы, цинк, медь, железо, кадмий, свинец, мышьяк, мышцы гидробионтов, хемибагрус, сазан, тиляпия, речной краб, речная улитка, загрязнение реки, промышленный район
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение В последнее время увеличивающаяся антропогенная нагрузка на окружающую среду приводит к загрязнению тяжелыми металлами водоемов и обитающих в них гидробионтов. Тяжелые металлы занимают особое положение среди загрязняющих веществ, многие из них обладают биологической активностью, не трансформируются, а накапливаются в окружающей среде и гидробионтах. Гидробионты являются наиболее чувствительными компонентами водных экосистем. Они обладают длительным жизненным циклом, благодаря чему способны накапливать информацию о техногенном загрязнении водоемов [1]. В связи с тем, что человек употребляет в пищу мясо гидробионтов, сравнительный анализ накопления тяжелых металлов в мышцах гидробионтов в зависимости от уровня загрязнения реки является актуальной проблемой. Цель исследования - оценить количество и провести сравнительный анализ накопления тяжелых металлов в мышцах различных гидробионтов, выловленных в различных зонах р. Шерепок (Вьетнам). Материалы и методы исследования Объектами исследования были следующие гидробионты: рыбы хемибагрус (Hemibagrus wyckioides), сазан (Cyprinus carpio) и тиляпия (Oreochromis niloticus), а также речной краб (Somannia thelphusa sinensis) и речная улитка (Pomacea canaliculata). Гидробионты были выловлены выше границы промышленного района Хоа-Фу (зона 1), в границах промышленного района Хоа-Фу (зона 2), в водохранилище Дрей Хлинь, расположенном на расстоянии 7,5 км ниже границы промышленного района Там Тханг (зона 3), и в водохранилище Шерепок 3 (зона 4). Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов определяли атомно-абсорбционным методом. Статистическую обработку данных выполняли с помощью программы Microsoft Office Excel. Результаты исследований и их обсуждение Был проведен анализ накопления тяжелых металлов в гидробионтах, исследованных в зонах 1-4 р. Шерепок. Следует отметить, что зона 1 отделена от зоны 2 водопадами, а зона 2 от зон 3 и 4 - системой водохранилищ, что значительно сокращает миграционные возможности рыб. Все объекты исследования различаются по типу питания и образу жизни: хемибагрус (Hemibagrus wyckioides) - пелагический хищник, сазан (Cyprinus carpio) - полибентофаг, тиляпия (Oreochromis niloticus) - сестонофаг, речной краб (Somannia thelphusa sinensis) - бентосная форма хищника, донная ползающая речная улитка (Pomacea canaliculata) - пассивный эвритофаг. В зависимости от образа жизни и типа питания в их мышцах будет накапливаться различное количество тяжелых металлов [2]. В реке, куда со сточными водами попадают тяжелые металлы, активно проходят процессы их седиментации и адсорбции донными отложениями, а также бионакопления живыми организмами [3]. Результаты исследования содержания тяжелых металлов (цинка, меди, железа, кадмия, свинца, мышьяка) в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 1 р. Шерепок, представлены в табл. 1. Таблица 1 Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 1 Объект исследования Содержание, мг/кг Zn Cu Fe Cd Pb As Тиляпия (Oreochromis niloticus) 5,29 ± 0,73 2,14 ± 0,75 38,62 ± 2,08 0,17 ± 0,03 2,46 ± 0,08 0,34 ± 0,03 Хемибагрус (Hemibagrus wyckioides) 6,17 ± 1,22 1,02 ± 0,75 40,72 ± 5,74 0,14 ± 0,02 4,68 ± 0,22 0,39 ± 0,03 Сазан (Cyprinus carpio) 5,19 ± 0,53 2,36 ± 1,03 37,19 ± 5,17 0,32 ± 0,03 2,95 ± 0,51 0,21 ± 0,02 Речная улитка (Pomacea canaliculata) 7,32 ± 0,47 0,61 ± 0,62 30,86 ± 4,96 0,28 ± 0,03 1,55 ± 0,14 0,33 ± 0,09 Речной краб (Somannia thelphusa sinensis) 3,58 ± 1,30 1,33 ± 0,51 42,91 ± 4,03 0,10 ± 0,01 1,48 ± 0,32 0,22 ± 0,03 У гидробионтов, исследованных в зоне 1, которая располагается выше границы промышленного района и является менее загрязненной по сравнению с другими зонами, наибольшее количество цинка содержится в теле речной улитки (7,32 мг/кг), наименьшее - в теле речного краба (3,58 мг/кг). Меди больше всего содержится в мышцах сазана (2,36 мг/кг), меньше всего - в теле речной улитки (0,61 мг/кг). Наибольшее количество железа содержится в теле речного краба (42,91 мг/кг) и мышцах хемибагруса (40,72 мг/кг), наименьшее - в речной улитке (30,86 мг/кг). Кадмия больше всего содержится в мышцах сазана (0,32 мг/кг), меньше всего - в мясе речного краба (0,10 мг/кг). Свинец в наибольшем количестве содержится в мышцах хемибагруса (4,68 мг/кг), в наименьшем - в теле речного краба (1,48 мг/кг). Наибольшее количество мышьяка накапливается в мышцах хемибагруса (0,39 мг/кг), наименьшее - в мышцах сазана (0,21 мг/кг). Если построить ряды накопления тяжелых металлов в мышцах гидробионтов в зоне 1, то они будут выглядеть следующим образом: - Zn: речная улитка > хемибагрус > тиляпия > сазан > речной краб; - Cu: сазан > тиляпия > речной краб > хемибагрус > речная улитка; - Fe: речной краб > хемибагрус > тиляпия > сазан > речная улитка; - Cd: сазан > речная улитка > тиляпия > хемибагрус > речной краб; - Pb: хемибагрус > сазан > тиляпия > речная улитка > речной краб; - As: хемибагрус > тиляпия > речная улитка > речной краб > сазан. Анализируя полученные ряды, можно сделать вывод, что в наиболее чистой зоне р. Шерепок тяжелые металлы в наибольшем количестве накапливаются в мышцах и бентофагов, и хищников. Их накопление зависит в большей степени от физиологических особенностей организма и процесса метаболизма. Медь и кадмий, относящиеся к эссенциальным элементам, больше накоплены в мышцах сазана, относящегося к бентофагам, а свинец и мышьяк - у хемибагруса, относящегося к хищникам. Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 2, находящейся в границах промышленного района, представлено в табл. 2. Таблица 2 Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 2 Объект исследования Содержание, мг/кг Zn Cu Fe Cd Pb As Тиляпия (Oreochromis niloticus) 11,16 ± 4,03 3,67 ± 1,27 45,42 ± 2,86 0,22 ± 0,13 12,54 ± 0,62 0,65 ± 0,01 Хемибагрус (Hemibagrus wyckioides) 14,29 ± 1,33 3,71 ± 0,88 50,67 ± 4,70 0,16 ± 0,02 15,07 ± 0,13 0,52 ± 0,01 Сазан (Cyprinus carpio) 12,90 ± 2,47 3,11 ± 1,43 49,82 ± 2,56 0,31 ± 0,05 10,44 ± 0,72 0,40 ± 0,08 Речная улитка (Pomacea canaliculata) 19,82 ± 3,81 7,95 ± 1,85 36,56 ± 9,61 0,68 ± 0,06 8,12 ± 0,17 0,71 ± 0,04 Речной краб (Somannia thelphusa sinensis) 14,57 ± 1,39 4,74 ± 1,24 46,83 ± 3,92 0,28 ± 0,05 9,79 ± 0,54 0,79 ± 0,03 В мышцах гидробионтов, исследованных в границах промышленного района, тяжелых металлов содержится в несколько раз больше, чем в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 1, т. к. загрязнение и речной воды, и донных отложений существенно выше. Наибольшее количество цинка накоплено в теле речной улитки (19,82 мг/кг), наименьшее - в мышцах тиляпии (11,16 мг/кг). Меди накоплено больше всего в теле речной улитки (7,95 мг/кг), меньше всего в мышцах сазана (3,11 мг/кг). Больше всего железа - в мышцах хемибагруса (50,67 мг/кг), меньше всего - в речной улитке (36,56 мг/кг). Кадмия больше всего содержится в теле речной улитки (0,68 мг/кг), наименьшее количество - в мясе хемибагруса (0,16 мг/кг). Свинца больше всего в мышцах хемибагруса (15,07 мг/кг), меньше всего - в теле речной улитки (8,12 мг/кг). Наибольшее количество мышьяка накапливается в теле речного краба (0,79 мг/кг), наименьшее - в мышцах сазана (0,40 мг/кг). Если построить ряды накопления тяжелых металлов в мясе гидробионтов в зоне 2, то они будут выглядеть следующим образом: - Zn: речная улитка > речной краб > хемибагрус > сазан > тиляпия; - Cu: речная улитка > речной краб > хемибагрус > тиляпия > сазан; - Fe: хемибагрус > сазан > речной краб > тиляпия > речная улитка; - Cd: речная улитка > сазан > речной краб > тиляпия > хемибагрус; - Pb: хемибагрус > тиляпия > сазан > речной краб > речная улитка; - As: речной краб > речная улитка > тиляпия > хемибагрус > сазан. Анализируя ряды, можно сказать, что в зоне 2, которая наиболее загрязнена тяжелыми металлами, поступающими в реку со сточными водами промышленного района, больше всего тяжелых металлов накапливается в мышцах гидробионтов, ведущих придонный и хищнический образ жизни, т. к. активно идут процессы седиментации и адсорбции тяжелых металлов донными отложениями и бионакопления различными живыми организмами. Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 3, находящейся ниже границы промышленного района, представлено в табл. 3. Таблица 3 Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 3 Объект исследования Содержание, мг/кг Zn Cu Fe Cd Pb As Тиляпия (Oreochromis niloticus) 8,64 ± 0,82 2,56 ± 1,22 40,55 ± 5,84 0,13 ± 0,05 10,42 ± 0,60 0,25 ± 0,03 Хемибагрус (Hemibagrus wyckioides) 10,56 ± 1,24 2,45 ± 0,17 56,38 ± 9,89 0,09 ± 0,02 12,61 ± 0,19 0,48 ± 0,03 Сазан (Cyprinus carpio) 10,26 ± 1,45 3,32 ± 0,86 44,75 ± 2,43 0,27 ± ,002 8,74 ± 0,91 0,43 ± 0,04 Речная улитка (Pomacea canaliculata) 10,65 ± 1,21 3,86 ± 0,62 34,27 ± 3,02 0,32 ± 0,03 3,56 ± 0,42 0,34 ± 0,03 Речной краб (Somannia thelphusa sinensis) 9,48 ± 1,80 3,19 ± 0,37 40,85 ± 2,09 0,24 ± 0,03 4,62 ± 0,82 0,66 ± 0,16 В мышцах всех гидробионтов, исследованных в зоне 3, которая располагается ниже границы промышленного района, содержание тяжелых металлов уменьшается, по сравнению с объектами, исследованными в зоне 2, т. к. на этом участке реки за счет процессов разбавления, адсорбции и бионакопления количество тяжелых металлов уменьшается и в речной воде, и в донных отложениях. Наибольшее количество цинка накоплено в теле речной улитки (10,65 мг/кг), наименьшее количество - в мышцах тиляпии (8,64 мг/кг). Меди накоплено больше всего в теле речной улитки (3,86 мг/кг), меньше всего - в мышцах хемибагруса (2,45 мг/кг). Наибольшее количество железа содержится в мышцах хемибагруса (56,38 мг/кг), наименьшее - в теле речной улитки (34,27 мг/кг). Кадмия больше всего содержится в теле речной улитки (0,32 мг/кг), меньше всего - в мышцах хемибагруса (0,09 мг/кг). Большое количество свинца содержится в мышцах хемибагруса (12,61 мг/кг), меньше всего свинца в теле речной улитки (3,56 мг/кг). Наибольшее количество мышьяка накапливается в мясе речного краба (0,66 мг/кг), наименьшее - в тиляпии (0,25 мг/кг). Если построить ряды накопления тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 3, они будут выглядеть следующим образом: - Zn: речная улитка > хемибагрус > сазан > речной краб > тиляпия; - Cu: речная улитка > сазан > речной краб > тиляпия > хемибагрус; - Fe: хемибагрус > сазан > речной краб > тиляпия > речная улитка; - Cd: речная улитка > сазан > речной краб > тиляпия > хемибагрус; - Pb: хемибагрус > тиляпия > сазан > речной краб > речная улитка; - As: речной краб > хемибагрус > сазан > речная улитка > тиляпия. Анализируя ряды, можно сказать, что в зоне 3, так же, как и в зоне 2, больше всего тяжелых металлов накапливается в мышцах гидробионтов, ведущих придонный и хищнический образ жизни. Это обусловлено тем, что загрязнение этого участка реки тяжелыми металлами еще значительно и активно идут процессы седиментации и адсорбции тяжелых металлов донными отложениями и бионакопления различными живыми организмами. Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 4, находящейся ниже границы промышленного района в районе водохранилища Шерепок 3, представлено в табл. 4. Таблица 4 Содержание тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 4 Объекты исследования Содержание, мг/кг Zn Cu Fe Cd Pb As Тиляпия (Oreochromis niloticus) 6,76 ± 1,24 2,37 ± 0,86 42,16 ± 1,40 0,13 ± 0,01 3,67 ± 0,12 0,21 ± 0,02 Хемибагрус (Hemibagrus wyckioides) 7,92 ± 1,24 2,06 ± 0,23 44,64 ± 1,26 0,07 ± 0,02 8,05 ± 0,40 0,37 ± 0,03 Сазан (Cyprinus carpio) 7,27 ± 0,68 2,83 ± 0,77 46,26 ± 1,16 0,23 ± 0,02 4,25 ± 1,04 0,23 ± 0,02 Речная улитка (Pomacea canaliculata) 8,39 ± 1,54 0,48 ± 0,06 33,78 ± 2,48 0,19 ± 0,03 1,76 ± 0,15 0,19 ± 0,03 Речной краб (Somannia thelphusa sinensis) 6,42 ± 1,83 1,13 ± 0,14 43,29 ± 5,75 0,21 ± 0,03 2,83 ± 0,10 0,36 ± 0,05 В мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 4, которая располагается ниже границы промышленного района в водохранилище Шерепок 3, количество тяжелых металлов значительно меньше, чем в мышцах гидробионтов, исследованных в зонах 2 и 3, т. к. и в речной воде, и в донных отложениях количество тяжелых металлов существенно уменьшается. Наибольшее количество цинка содержится в теле речной улитки (8,39 мг/кг), наименьшее количество - в теле речного краба (6,42 мг/кг). Меди накоплено больше всего в мышцах сазана (2,83 мг/кг), меньше всего - в теле речной улитки (0,48 мг/кг). Больше всего железа содержится в мышцах сазана (46,26 мг/кг), меньше всего - в теле речной улитки (33,78 мг/кг). Кадмия больше всего содержится в мышцах сазана (0,23 мг/кг), меньше всего - в мышцах хемибагруса (0,07 мг/кг). Наибольшее количество свинца содержится в мышцах хемибагруса (8,05 мг/кг), наименьшее - в теле речной улитки (1,76 мг/кг). Наибольшее количество мышьяка содержится в мышцах хемибагруса (0,37 мг/кг), наименьшее - в теле речной улитки (0,19 мг/кг). При построении рядов накопления тяжелых металлов в мышцах гидробионтов, исследованных в зоне 4, они будут выглядеть следующим образом: - Zn: речная улитка > хемибагрус > сазан > тиляпия > речной краб; - Cu: сазан > тиляпия > хемибагрус > речной краб > речная улитка; - Fe: сазан > хемибагрус > речной краб > тиляпия > речная улитка; - Cd: сазан > речной краб > речная улитка > тиляпия > хемибагрус; - Pb: хемибагрус > сазан > тиляпия > речной краб > речная улитка; - As: хемибагрус > речной краб > сазан > тиляпия > речная улитка. Анализируя ряды, можно сказать, что в зоне 4, так же, как и в зоне 1, тяжелые металлы в наибольшем количестве накапливаются в мышцах и бентофагов, и хищников. Их накопление зависит больше от физиологических особенностей организма и процесса метаболизма. Медь, железо, кадмий, которые относятся к эссенциальным элементам, больше накоплены в мышцах бентофагов, а свинец и мышьяк - у хищников. Заключение Анализ результатов исследования позволяет сделать следующие выводы. По сравнению с другими объектами исследования, в теле речной улитки меньше всего накапливается железа и больше всего цинка - во всех зонах р. Шерепок, независимо от уровня загрязнения реки, что, вероятно, обусловлено физиологическими особенностями организма. Меди и кадмия больше всего накапливается в теле речной улитки - во всех зонах исследования, кроме зоны водохранилища Шерепок 3. Там наибольшее количество этих металлов накоплено в мышцах сазана, предположительно за счет замедления течения и развития большого количества кормовых бентосных организмов. По сравнению с другими объектами исследования наибольшее количество свинца накапливается в мышцах хемибагруса - во всех зонах р. Шерепок, независимо от степени загрязнения реки, что может быть обусловлено особенностями питания и физиологическими особенностями организма (низкой скоростью метаболизма свинца в мышцах). Мышьяк накапливается в наибольшем количестве в мышцах хемибагруса, хотя в зоне наибольшего загрязнения реки (в границах промышленного района) в его мышцах содержится наименьшее количество мышьяка по сравнению с другими исследованными гидробионтами.
Список литературы

1. Богатов В. В., Богатова Л. В. Аккумуляция тяжелых металлов пресноводными гидробионтами в горнорудном районе юга Дальнего Востока России // Экология. 2009. № 3. С. 202-208.

2. Reza R., Singh G. Heavy metal contamination and its indexing approach for river water // Int. J. Environ. Sci. Tech. 2010. 7 (4). P. 785-792.

3. Моисеенко Т. И., Кудрявцева Л. П., Гашкина Н. А. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши: технофильность, биоаккумуляция и экотоксикология. М.: Наука, 2006. 261 с.