CC BY
2УДК 504.5:594.124(265.52)"2021"
П.В. Рудев, А.В. Климова
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: rudevp@mail.ru
АККУМУЛЯЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В МИДИИ ТИХООКЕАНСКОЙ (MYTILUS TROSSULUS) В БУХТЕ ПЕТРОПАВЛОВСКОЙ (АВАЧИНСКАЯ ГУБА, ЮГО-ВОСТОЧНАЯ КАМЧАТКА) В 2021 Г.
Определены уровни содержания десяти металлов в тканях двустворчатых моллюсков (Mytilus trossu-lus) в бухте Петропавловской в 2021 г. Район исследований, расположенный в Авачинской губе, характеризуется развитой портовой инфраструктурой со значительным преобразованием литоральной зоны. В зависимости от сезона сбора мидий выявлены различия в накоплении некоторых металлов. Так, в весенний период содержание элементов в моллюсках уменьшалось в следующей последовательности: Al > Zn > > Sr > Mn > Cr > Cu > Ni > Pb > Ba > Cd, в осенний период убывающий ряд отличался последовательностью только четырех элементов: Cu > Cr > Pb > Ni. В целом концентрации токсичных металлов в проанализированных пробах M. trossulus не превышали установленные санитарно-гигиенические нормативы. Как пищевое нерыбное сырье исследованные моллюски безопасны по содержанию Zn, Cu, Pb и Cd.
Ключевые слова: Mytilus trossulus, биоаккумуляция, тяжелые металлы, кадмий, медь, свинец, цинк, бухта Петропавловская.
P.V. Rudev, A.V. Klimova
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: rudevp@mail.ru
ACCUMULATION OF HEAVY METALS IN PACIFIC MUSSELS (MYTILUS TROSSULUS) IN PETROPAVLOVSKAYA BAY (AVACHA BAY, SOUTHEASTERN KAMCHATKA)
IN 2021
The levels of ten metals in the tissues of bivalve mollusks (Mytilus trossulus) in Petropavlovskaya Bay in 2021 were determined. The study area, located in Avacha Bay, is characterized by a developed port infrastructure with a significant transformation of the littoral zone. Depending on the season of mussel collection, differences in the accumulation of some metals were established. So, in the spring period, the content of elements in molluscs decreased in the following sequence: Al > Zn > Sr > Mn > Cr > Cu > Ni > Pb > Ba > Cd, in the autumn period, the decreasing series differed in the sequence of only four elements: Cu > Cr > Pb > Ni. In general, the concentrations of toxic metals in the analyzed samples of M. trossulus did not exceed the established sanitary and hygienic standards. As food non-fish raw materials, the studied mollusks are safe in terms of the content of Zn, Cu, Pb and Cd.
Key words: Mytilus trossulus, bioaccumulation, heavy metals, cadmium, copper, lead, zink, Petropavlovskaya Bay.
С перспективой развития Северного морского пути динамично развивающимся районом Дальнего Востока России и, соответственно, испытывающим прогнозируемое увеличение антропогенного воздействия, стала Авачинская губа. Именно здесь расположен г. Петропавловск-Камчатский, занимающий значительную часть северо-восточного побережья бухты. Кроме того, вдоль всего берега сконцентрированы производственные мощности краевого центра - рыбоперерабатывающие предприятия, судоремонтные заводы, причальные сооружения и места бункеровки флота. Береговая черта некоторых бухт полностью трансформирована, их прибрежные сообщества находятся в крайне угнетенном состоянии [1, 2]. Одним из таких районов
является бух. Петропавловская (Петропавловская гавань, Петропавловский ковш), побережье которой занимают двенадцать причалов АО «Петропавловск-Камчатский морской торговый порт».
В настоящее время территория порта испытывает постоянную техногенную нагрузку. Основными источниками загрязнения морской части побережья являются поступление нефтепродуктов, работа портового оборудования, хранение и перегрузка угля и металлов, дымовые трубы автономных котельных и дизель-генераторных установок, сварочные посты, обработка металлов, покрасочные работы, установка производства бетона, бытовой мусор, сброс хозяйственно-бытовых сточных вод и ливневых стоков [3].
Развитие инфраструктуры морского торгового порта может быть связано с увеличением уровня загрязнения бух. Петропавловской, в первую очередь тяжелыми металлами (ТМ). Поэтому организация здесь станции постоянного мониторинга экологического состояния является перспективным решением для контроля качества окружающей среды в последующие годы активной эксплуатации порта.
В мировой практике в целях биомониторинга широко применяются бентосные организмы -макроводоросли и моллюски [4, 5]. Использование митилид в качестве биомаркеров для определения по ним содержания загрязняющих веществ в среде включено в стандартные протоколы экологического мониторинга ряда стран. В прикамчатских водах одним из наиболее распространенных видов двустворчатых моллюсков является мидия тихоокеанская (Муи1т ^оътЫъ), для которой характерны устойчивость к металлическому загрязнению среды обитания и возможность развития на причальных сооружениях и других искусственных субстратах. Поэтому целью настоящего исследования являлось определение уровней содержания ТМ в мягких тканях мидии тихоокеанской в бух. Петропавловской в весенний и осенний периоды.
Бухта Петропавловская находится в северо-восточной части Авачинской губы, которая врезается в материк в северном направлении на 1,1 км, образовывая с западной стороны полуостров, названный Сигнальным (рис. 1, А - В). На противоположной (восточной) стороне бухты расположена сопка Петровская. Площадки, на которых АО «Петропавловск-Камчатский морской торговый порт» осуществляет свою хозяйственную деятельность, локализованы с двух сторон от бух. Петропавловской - с западной и с восточной. Одна площадка (западная) находится на мысе Сигнальном, вторая площадка (восточная) - у подножия сопки Петровской [3].
Рис. 1. Район и объекты исследования: А - укрупненная карта-схема района исследований; Б - Авачинская губа; В - бухта Петропавловская; Г - станции отбора проб в бух. Петропавловской у южной границы причала № 12;
Д, Е - поселения мидий на крупновалунном грунте
Сбор двустворчатых моллюсков мидии тихоокеанской проводили у восточного побережья бух. Петропавловской, у южной границы АО «Петропавловск-Камчатский морской торговый порт» (у причала № 12) (рис. 1, В). В этом месте ведутся работы по укреплению берега. Рядом на открытой площадке хранится песок, щебень, есть мобильная установка по производству бетона.
Пробы моллюсков в районе исследований отбирали посезонно, во время отлива в литоральной зоне. Сбор проводили весной (06.05.2021 г.) и осенью (03.10.2021 г.) с трех станций, расположенных на расстоянии около 150 метров друг от друга (рис. 1, Г). В мае температура воды в районе исследования составляла +7°C, соленость - 24%о, в октябре - +9°С и 25%о соответственно. Каждая проба составляла от 50 до 100 особей мидий.
Отбор моллюсков на станции № 1 (52°59'58.0"N, 158°39'08.0"E) проводили с литоральных ванн. Здесь же встречались раки-отшельники, бурые водоросли и зеленые нитчатые водоросли (рис. 1, Д). На створках мидий в ограниченном количестве обнаружены асцидии и балянусы. В октябре в результате земляных работ литоральные ванны были засыпаны грунтом, поэтому пробы мидии собирали с металлических свай строящегося пирса. Литоральная станция № 2 располагалась южнее на 150 м (52°59'56.2"N, 158°39'10.5"E). Поселения мидий здесь развивались на крупных валунах, встречались балянусы и раки-отшельники (рис. 1, Е). Станция № 3 находилась еще южнее у склона сопки, в непосредственной близости с устьем небольшого ручья (52°59'55.9"N, 158°39'15.1"E). Друзы мидий развивались на крупных валунах совместно с зелеными ульвовыми водорослями.
В лабораторных условиях собранные пробы моллюсков разделяли на размерно-возрастные группы и препарировали. Затем мягкие ткани высушивали в сушильном шкафу при температуре 60°C до постоянной массы. Подготовленные навески минерализовали азотной кислотой в системе микроволнового разложения проб Ethos UP (Milestone, Италия). Определение концентрации металлов (Cd, Ba, Cu, Ni, Pb, Cr, Zn, Sr, Mn, Al) выполняли на атомно-эмиссионном спектрометре MP-AES 4200 (Agilent Technologies, США). Пересчет и вычисление абсолютных конечных значений измерений проводили в программе MP Expert (Agilent Technologies, США). Точность определения концентраций элементов в пробах контролировали по анализу стандартных образцов, загрязнения реактивов проверяли по анализу холостых проб. Все полученные значения содержания металлов в мягких тканях M. trossulus в настоящей работе приведены в пересчете на сухую массу. Для элементного анализа были использованы 20-30 экземпляров мидий с размером створок более 3 см.
Результаты выполненных измерений содержания химических элементов в мягких тканях M. trossulus за весь период исследований представлен в табл. 1. Следует отметить, что в моллюсках для всех металлов характерен широкий диапазон изменчивости концентраций, максимальные ранги выявлены для Al, Cr и Ni, наименьшая вариабельность значений установлена для Zn.
Таблица 1
Содержание металлов в мягких тканях двустворчатых моллюсков Ыуй]ш trossulus из бухты Петропавловской в 2021 г.
Статистические показатели Концентрация металлов (мкг/г сухой массы)
Cd Ba Cu Ni Pb Cr Zn Sr Mn Al
Min 0,37 0 4,5 1,5 1,9 6,6 85 25 22 722
Max 1,5 3,3 18 17 12 78 173 85 64 4 627
Median 1,1 2,0 12 3,1 8,0 11 115 58 32 984
Av 1,0 1,9 11 5,8 7,5 21 120 57 37 1 593
SD 0,46 1,1 4,3 5,9 3,3 28 30 28 16 1 517
Примечание. Min - минимальное значение, Max - максимальное значение, Median - медиана, Av - среднее арифметическое, SD - стандартное отклонение.
В зависимости от сезона сбора проб изученных моллюсков аккумуляция металлов в мягких тканях M. trossilis имела свои особенности (рис. 2). В весенний период содержание ТМ уменьшалось в следующей последовательности: Al > Zn > Sr > Mn > ^ > ^ > № > Pb > Ba > Cd, в осенний - Al > Zn > Sr > Mn > ^ > ^ > Pb > № > Ba > Cd. Сезонные различия были выявлены в накоплении митилидами Pb и №. Отдельно следует отметить, что в целом в пробах моллюсков, собранных в мае, содержание некоторых металлов превышало таковые в октябре в несколько раз. Исключение выявлено в отношении Zn и Pb, их концентрация в пробах наоборот
незначительно увеличилась. Концентрация Al в тканях мидий весной достигала максимальных значений - 4 627 мкг/г, осенью она не превышала 791 мкг/г. К концу наблюдений средние значения содержания металлов снизились: & - в 4,5 раза, Sr - в 2,5 раза, Mn и № - в 2 раза, Ba -в 1,9 раз, Си - в 1,6 раз и Cd - в 1,4 раз. Вероятно, повышенное содержание металлов в моллюсках в весенний период связано с их привнесением за счет терригенного стока и интенсивного снеготаяния, а также с особенностями фенологии развития мидий.
А1-
2п-
8г-
Сг-
Мп-
Си- 1
№- ■
РЬ- 1
Ба-
са- |
т
50
Т
100
150
А1-
2п-
8г-
Сг-
Мп-
Си-
№-
РЬ-
Ба-
А са-
* # #
мкг/г
мкг/г
Рис.
2. Диапазоны концентраций металлов в мягких тканях двустворчатых моллюсков ЫуШж 1гоззы1ыз, отобранных в бух. Петропавловской весной (А) и осенью (Б) 2021 г.
При сравнении полученных нами данных по содержанию 2п, Си, РЬ и Cd в мидиях из Авачин-ской губы с опубликованными результатами для моллюсков из близлежащих районов бухты следует отметить значительное увеличение концентраций металлов за десятилетний период (табл. 2). В частности, в мягких тканях Ы. ^оътЫъ, собранных у м. Санникова в осенний период в 2009 г., концентрация 2п была в пять раз ниже, Си - в четыре раза и РЬ - в семь раз [2]. Однако в бухте Бе-чевинской, расположенной в северной части Авачинского залива, в месте базирования военного флота накопление тяжелых металлов Ы. edulis было сопоставимо с полученными в настоящей работе данными для моллюсков с городского побережья [6]. Диапазоны содержания 2п, Си и Cd в мидиях из индустриальных районов Желтого и Северного морей также были близки к уровням этих металлов в митилидах из бух. Петропавловской [7, 8]. В то же время в мягких тканях последних концентрация РЬ в четыре раза превышала таковую в моллюсках с побережья Циндао (табл. 2).
Таблица 2
Уровни содержания тяжелых металлов (2и, Си, Си и РЬ) в моллюсках (мг/кг сухой массы)
0
Район/нормативные документы Год исследования Виды** 7и Си РЬ Cd Ссылка
Бухта Петропавловская, Камчатка 2020 ЫуШив 1гоззи1ж 120 11 7,5 1,0 [Настоящее исследование]
Мыс Санникова, Камчатка 2009 ЫуШив 1гоззи1ж 23 2,5 0,95 < 1,0 [21
Бухта Бечевинская, Камчатка 1989 ЫуШив edulis 89,3 7,4 - 3,3 [6]
Побережье Циндао, Желтое море ЫуШив edulis 70 9 1,8 1,5 [7]
Эстуарий Темзы, Северное море ЫуШив edulis 69,1 8,6 5,1 0,7 [8]
ПДУ, гигиенические нормативы ЕС* - Моллюски - - 7,5 (1,5) 7,5 (1,5) [9]
ПДУ, гигиенические нормативы РФ* - Моллюски 1 000 (200) 150 (30) 10 (2,0) 10 (2,0) [10]
* В скобках приведено содержание металлов в пищевом нерыбном сырье (мкг/г сырой массы) согласно нормативным документам.
** Видовые названия указаны согласно литературным источникам.
Согласно отечественным и зарубежным нормативным документам [9, 10], в целом содержание Zn, Cu, Pb и Cd в мягких тканях исследованных моллюсков бух. Петропавловской в 2021 г. не превышало ПДУ и, следовательно, проанализированные мидии являются безопасным пищевым нерыбным сырьем (табл. 2). В большинстве случаев концентрации тяжелых металлов в пробах M. trossulus были на порядок меньше установленных нормативных значений, однако в весеннее время в моллюсках, собранных в литоральной зоне станции № 2, выявлено незначительное превышение ПДУ Pb (табл. 1).
Литература
1. Лопатина Н.А., Климова А.В., Клочкова Н.Г. Современный видовой состав массовых представителей макрофитобентоса Авачинской губы и его сезонные изменения // Материалы VII Всерос. науч.-практ. конф. «Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование». - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2017. -
C.142-147.
2. Воздействие антропогенного загрязнения на состояние макробентоса в бухте Раковая (Авачинская губа, юго-восточная Камчатка) / Н.Г. Клочкова, А.В. Климова, С.О. Очеретяна, А.Э. Кусиди, Е.В. Касперович // Вестник КамчатГТУ. - 2016. - № 35. - С. 53-64.
3. Оценка воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности Акционерного общества «Петропавловск-Камчатский морской торговый порт» с оценкой воздействия на окружающую среду погрузо-разгрузочной деятельности в морском порту Петропавловск-Камчатский [Электронный ресурс]. - URL: http://port.kamchatka.ru/ about/kamchatka_t.shtml.
4. Benthic macroalgae as biological indicators of heavy metal pollution in the marine environments: a biomonitoring approach for pollution assessment / S. Chakraborty, T. Bhattacharya, G. Singh, J.P. Maity // Ecotoxicology and environmental safety. - 2014. - Vol. 100 (1). - P. 61-68.
5. Wang W.-X., Lu G. Heavy Metals in Bivalve Mollusks // Chapter 21. Chemical Contaminants and Residues in Food (Second Edition). - Woodhead Publishing, 2017. - P. 553-594. DOI: 10.1016/ B978-0-08-100674-0.00021-7.
6. Христофорова Н.К. Биоиндикация и биомониторинг загрязнения морских вод тяжелыми металлами. - Л.: Наука, 1989. - 192 с.
7. Liu F.J., Wang W.X. Linking trace element variations with macronutrients and major cations in marine mussels Mytilus edulis and Perna viridis // Environ. Toxicol. Chem. - 2015. - Vol. 34. -P.2041-2050.
8. Spatial variation of trace metals within intertidal beds of native mussels (Mytilus edulis) and non-native Pacific oysters (Crassostrea gigas): implications for the food web? / D.J. Bray, I. Green,
D. Golicher, R.J.H. Herbert // Hydrobiologia. - 2015. - Vol. 757. - P. 235-249.
9. ТР ТС 021/2011. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции»: Комиссия Таможенного союза, 2011. - 242 с.
10. СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» (с изменениями на 6 июля 2011 года). - М.: Минздрав России, 2002. - 36 с.
