Россия
Россия
Проведена оценка содержания ртути в различных тканях (жабры, мантия, гепатопанкреас и тело («нога»)) у 4 видов двустворчатых моллюсков в устьевой области р. Красная (Вьетнам). Исследования проводили в течение 2016–2021 гг. в период основных гидрологических сезонов (в период летнего половодья и зимней межени) на 37 станциях в дельте и устьевом взморье р. Красная. Приведены зависимости содержания ртути в тканях моллюсков от показателей возраста (длина, масса тела) и от содержания поллютанта в растворенной, взвешенной формах в придонных слоях воды и в донных отложениях. Содержание ртути в тканях моллюсков меняется от 0,023 ± 0,001 до 0,459 ± 0,007 мг/кг сырой массы. Наибольшее содержание ртути наблюдалось в гепатопанкреасе Austriella corrugata, наименьшее – в «ноге» Lutraria rhynchaena. Отмечены тесные достоверные положительные корреляционные связи между концентрациями ртути в тканях моллюсков и ее содержанием в придонных слоях воды и в донных отложениях (r от 0,68 до 0,92; p < 0,05). Все исследуемые виды моллюсков отнесены к группе макроконцентраторов для ртути в воде, Austriella corrugata активно способен аккумулировать ртуть не только из воды, но также из донных отложений. Двустворчатые моллюски можно использовать как один из объектов биомониторинга при изучении распределения ртути в устьевой области р. Красная.
ртуть, река Красная, устьевая область, двустворчатые моллюски, коэффициент биологического накопления, жабры, мантия, тело, гепатопанкреас
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 (Kd) в 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 ноге. Значения 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 < гепатопанкреас. Для 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):
а – Meretrix lyrata; б – Anadara granosa; в – Austriella corrugata; г – Lutraria rhynchaena
Fig. 2. Dependences of mercury content in mollusk tissues (Hg) on its suspended form concentration
in the bottom water layer (Hgв.в): а – Meretrix lyrata; б – Anadara granosa; в – Austriella corrugata; г – Lutraria rhynchaena
|
а |
б |
Рис. 3. Зависимость содержания ртути в тканях моллюсков (Hg) от ее содержания в донных отложениях (Hgд.о):
а – Meretrix lyrata; б – Anadara granosa
Fig. 3. Dependences of mercury content in mollusk tissues (Hg) on its content in bottom sediments (Hgд.о):
а – Meretrix lyrata; б – Anadara granosa
|
в |
г |
Рис. 3 (окончание). Зависимость содержания ртути в тканях моллюсков (Hg)
от ее содержания в донных отложениях (Hgд.о): в – Austriella corrugata; г – Lutraria rhynchaena
Fig. 3 (cont’d). Dependences of mercury content in mollusk tissues (Hg) on its content in bottom sediments (Hgд.о):
в – Austriella corrugata; г – Lutraria 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. Красная. В 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.
1. Купина Н. М. Основные результаты исследования двустворчатых моллюсков прибрежной зоны Японского моря // Изв. ТИНРО. 2015. Т. 18. С. 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. Нгуен Тхи Тхуи Ньунг, Волкова И. В. К вопросу о накоплении тяжелых металлов (Pb, Hg, As) в компонентах водных экосистем устьевой области реки Красная (Хонгха) (Вьетнам) // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2018. № 1. С. 132-140.
4. Лобус Н. В., Комов В. Т., Нгуен Тхи Хай Тхань. Содержание ртути в компонентах экосистем водоемов и водотоков провинции Кхань Хоа (Центральный Вьет-нам) // Водные ресурсы. 2011. Т. 38, № 6. С. 733-739.
5. Чаплыгин В. А., Ершова Т. С., Зайцев В. Ф. Содержание ртути в мышцах гидробионтов Каспийского моря // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2016, № 2. С. 108-114.
6. ГОСТ 31861-2012. Вода. Общие требования к отбору проб. М.: Стандартинформ, 2019. 31 с.
7. Муравьев А. Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. СПб.: Крисмас+, 2004. 248 с.
8. ГОСТ 31950-2012. Вода. Методы определения содержания общей ртути беспламенной атомно-абсорбционной спектрометрией. М.: Стандартинформ, 2013. 17 с.
9. Методические указания по определению ртути, мышьяка, сурьмы и селена с использованием ртутно-гидридного генератора «ГРГ-107». М.: ООО «Кортэк», 2004. 45 с.
10. Лукашев Д. В. Распределение тяжелых металлов в органах моллюсков Anodonta anatinа в условиях поступления загрязненных стоков // Гидробиолог. журн. 2009. № 45 (5). С. 98-109.
