CC BY
58
Оценка риска по тяжёлым металлам в организме представителей ихтиофауны озера Асылыкуль
Ф.Х. Бикташева, соискатель, Башкирский ГАУ
Тяжёлые металлы занимают особое место среди загрязнителей поверхностных вод. В водоёмы они попадают как из естественных источников (вымывание горных пород, эрозия поверхности почвы, подземные воды), так и со сточными водами промышленных и сельскохозяйственных предприятий и атмосферными осадками [1].
Из толщи воды тяжёлые металлы мигрируют на дно водоёма, в поверхностную пленку и живые организмы. Загрязнение водоёмов отрицательно сказывается на всех звеньях трофической цепи. Однако особое значение имеет действие токсикантов на рыб. Они являются последним звеном цепи, в котором концентрируются токсические вещества.
К тяжёлым металлам относятся медь, цинк, ртуть, свинец, кадмий, железо, олово, марганец, серебро, хром, кобальт, никель, мышьяк и алюминий, имеющие плотность более 5 г/см и относительную атомную массу больше 50 единиц. Такие металлы, как марганец, медь, цинк, железо, кадмий, в малых количествах в живых организмах участвуют в регуляции и нормализации метаболических процессов. При этом их баланс поддерживается в организме в результате поступления из корма и воды.
В организме металлы аккумулируются в различных органах и тканях и по мере необходимости используются для обеспечения физиологобиологических процессов. В случае чрезмерного поступления в организм они в избытке накапливаются в органах и тканях. При этом токсическое действие может проявляться на органном, тканевом, клеточном, субклеточном, генетическом и других уровнях. Вследствие этого суще-
ственно нарушается белковый, липидный и жировой обмен [2].
Кадмий легко поглощается рыбами из воды и концентрируется в их теле. Он инактивирует ме-таллоферменты, нарушая при этом многие метаболические процессы, а также проницаемость мембран. Из всех иммунокомпетентных органов кадмий наиболее токсичен для почек, вызывая очаговые некрозы, некротические явления в не-фроне и почечных тельцах. Кадмий влияет на такие показатели, как количество клеток крови рыб, а также их функции [3]. Ионы меди снижают устойчивость рыб к инфекции и изменяют количественные и качественные характеристики формирования иммунного ответа.
Медь вызывает гипертрофию гладкого и расширение цистерн шероховатого эндоплазмати-ческого ретикулума, отделение рибосом от мембран, дегенеративное изменение митохондрий. Она оказывает существенное влияние на биохимические показатели периферической крови. Экспозиция рыб в различных концентрациях солей меди вызывала резкое снижение уровней гемоглобина, увеличение содержания глюкозы. Установлено, что медь максимально накапливается в печени [4].
Цинк является незаменимым микроэлементом для живых организмов. Он участвует в синтезе нуклеиновых кислот и входит в состав многих ферментов, однако высокие концентрации цинка могут оказывать прямое токсическое действие. Под воздействием цинка наблюдается повышение количества эритроцитов и уровня гемоглобина, увеличивается доля больших лимфоцитов и общее количество лейкоцитов. Соли цинка вызывают коагуляцию слизи жабр рыб, их гибель от удушья.
Соединения железа вызывали гипоксию вследствие осаждения хлопьев гидроокиси на жабрах и снижения содержания кислорода в воде при окислении закисного железа. Известно, что марганец способствует разобщению окислительного фосфорилирования в митохондриях печени, он является депо для этого металла.
Целью нашего исследования явилось изучение биоаккумуляции тяжёлых металлов — меди, цинка, марганца, железа и кадмия в печени, жабрах, почках и мышцах рыб, обитающих в озере Асылыкуль. Объектом исследования были щуки Esox 1иаш, исследовано пять особей. Исследования проводились в соответствии с СанПиНом 2.3.2.1078-01.
В Республике Башкортостан Асылыкуль является самым большим по площади зеркала и по объему воды озером. Оно расположено в живописном уголке Давлекановского района. Ихтиофауна представлена различными видами рыб: плотвой, щукой, карпом, сазаном, линём и др. С целью сохранения этого уникального озера решением Совета Министров РБ № 15 от 19 января 1993 г. был создан национальный парк «Асылыкуль». На озере с 1936 г. постоянно ведутся наблюдения за уровневым режимом.
Продолжающееся повышение уровня воды способствует активному разрушению берегов,
из-за чего во время сильных волнений вдоль береговой линии обнаруживается значительное повышение мутности воды. Хозяйственные и рекреационные объекты, расположенные вдоль берега, продолжающийся вынос органики с сельскохозяйственных полей способствуют заметной эвтрофикации озера. Это негативно влияет на экологическое состояние водоёма в целом, что может привести к снижению биоразнообразия в уникальном природном объекте.
Содержание тяжёлых металлов в тканях и органах щук мы определяли методом атомноабсорбционной спектрофотометрии на ААС-1 в Башкирской республиканской ветеринарной лаборатории. Проведенные исследования содержания тяжёлых металлов в организме хищных рыб, являющихся конечным звеном биоаккумуляции тяжёлых металлов среди гидробионтов озера, представлены в таблице.
Проведённые исследования показали неравномерное распределение кадмия, железа, меди, цинка и марганца в жабрах, печени, почках и мышцах рыб. Из исследованных металлов наиболее токсичным является кадмий, затем следует медь. По этому показателю водоём благополучен, в исследуемых рыбах содержание кадмия меньше ПДК.
Вызывает тревогу превышение содержания меди и цинка в тканях рыб по сравнению этих
Содержание тяжёлых металлов в органах и тканях щуки Esox 1исш озера Асылыкуль
,
'
■
і
,
:
і
1 - в мышцах; 2 - в жабрах; в почках; 4 - в печени; 5 - ПДК
а
■
,
■
і
і
і
8
1 - в почках; 2 - в мышцах; в печени; 4 - в жабрах; 5 - ПДК
б
Рис. - Содержание меди (а) и цинка (б) в органах и тканях щуки оз. Асылыкуль
і
і
3
данных со значениями ПДК, установленных для рыб: по меди в 1,5—3 раза, по цинку в 2—7 раз. Самое большое накопление меди у исследованных рыб в печени, затем следуют почки, мышцы и жабры. По результатам исследования видно, что концентрация цинка и железа больше всего в жабрах, что подтверждает его воздействие на органы дыхания рыб. Наиболее высокие концентрации марганца были обнаружены в печени и почках, минимальные — в мышцах. Максимальное содержание железа обнаружено в жабрах, минимальное — в мышцах.
Рост концентрации анализируемых токсикантов в органах и тканях щуки происходил в следующей последовательности:
Медь: > жабры > мышцы > почки > печень. Цинк: > почки > мышцы > печень > жабры. Марганец: > мышцы > жабры > почки > печень. Железо: > мышцы > почки > печень > почки.
Биоаккумуляция меди и цинка в органах и тканях рыб представлена на рисунке.
Повышение содержания меди и цинка в органах и тканях рыб связано, вероятно, с загрязнением воды в результате смыва тяжёлых металлов с берегов талыми водами, которые осели на дно и аккумулировались в иле.
Таким образом, впервые исследована биоаккумуляция тяжёлых металлов (меди, цинка, марганца, железа) у хищных рыб (щуки) в озере. Следует продолжить исследование выявления источника поступления цинка и меди в уникальный природный объект — озеро Асылыкуль.
Литература
1. Веселов, Е.А. Патологические, функциональные и морфологические изменения у пресноводных беспозвоночных и рыб под влиянием интоксикации // Норма и патология в водной токсикологии. Байкальск, 1977. С. 111—114.
2. Гареев, А.М. Реки и озера Башкортостана. Уфа: Китап, 2001. С. 137.
3. Грубинко, В.В. Гемоглобин рыб при действии аммиака и солей тяжелых металлов / В.В. Грубинко, А.С. Смольский, И.Н. Коновец, О.М. Арсан // Гидробиологический журнал. 1995. Т. 31. № 4. С. 82-87.
4. Евтушенко, Н.Ю. Динамика микроэлементного состава тканей карпа в условиях его садкового выращивания // Гидробиологический журнал. 1994. Т. 30. № 4. С. 36-42.
