СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НАКОПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В МЫШЦАХ ГИДРОБИОНТОВ РЕКИ ШЕРЕПОК (ВЬЕТНАМ)
Журнал: ВЕСТНИК АСТРАХАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
№ 1
, 2018
Рубрики: ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ГИДРОБИОНТОВ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
(доктор технических наук, профессор; заведующая кафедрой технологии товаров и товароведения)
2.
Астраханский государственный технический университет
3.
Российско-Вьетнамский тропический научно-исследовательский и технологический центр
Тип:
Статья
Страницы:
с 118
по 123
Статус:
Опубликован
Получено:
05.03.2018
Одобрено:
25.03.2018
Опубликовано:
25.03.2018
Классификаторы:
УДК 574.52:[597-15:546.3.7T]
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
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
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
тяжелые металлы, цинк, медь, железо, кадмий, свинец, мышьяк, мышцы гидробионтов, хемибагрус, сазан, тиляпия, речной краб, речная улитка, загрязнение реки, промышленный район
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.
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
тяжелые металлы, цинк, медь, железо, кадмий, свинец, мышьяк, мышцы гидробионтов, хемибагрус, сазан, тиляпия, речной краб, речная улитка, загрязнение реки, промышленный район
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.
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.
