CC BY
51УДК 582.272.7
А.М. Лаптева, Н.Ф. Плотицына
Полярный филиал ФГБНУ «ВНИРО» (ПИНРО им. Н.М. Книповича), Мурманск, 183038 e-mail: [email protected]
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В КРАБЕ-СТРИГУНЕ CHIONOECETES OPILIO БАРЕНЦЕВА МОРЯ
Определены микроэлементы группы переходных и тяжелых металлов в 12 пробах мышц и гепатопан-креаса взрослых самцов краба-стригуна Chionoecetes opilio, отобранных донным тралом в трех промысловых районах на востоке Баренцева моря. В мышцах нерыбных объектов промысла (в том числе ракообразных) нормируется содержание Pb, Cd, As и Hg. Полученные результаты указывают на незначительное содержание свинца, кадмия и ртути в мышцах краба-стригуна C. opilio Баренцева моря. Содержание общего мышьяка в мышцах краба-стригуна опилио превышало установленный норматив в 83% проб.
Ключевые слова: Баренцево море, краб-стригун опилио, мышцы, гепатопанкреас, микроэлементы группы переходных и тяжелых металлов.
A.M. Lapteva, N.F. Plotitsyna
Polar branch of "VNIRO" (PINRO named after N.M. Knipovich), Murmansk, 183038 e-mail: [email protected]
TRACE ELEMENTS IN THE SNOW CRAB CHIONOECETES OPILIO OF THE BARENTS SEA
The trace elements of the transition and heavy metals group in 12 samples of muscle and hepatopancreas of adult males of the snow crab Chionoecetes opilio, sampled by bottom trawl in the three fishing areas in the East of the Barents Sea were determined. Pb, Cd, As and Hg content is normalized in the muscles of non-fish objects of fishery (including crustaceans). The obtained results indicate the negligible contents of lead, cadmium and mercury in the muscle of snow crab C. opilio in the Barents Sea. The content of total arsenic in the muscles of the snow crab exceeded the established standard in 83% of samples.
Key words: the Barents Sea, snow crab, muscles, hepatopancreas, trace elements of transition and heavy metals group.
На рубеже XX и XXI веков в Баренцевом море появился новый для этих вод вид ракообразных - краб-стригун опилио Chionoecetes opilio. В настоящее время эти крабы в новой для себя экосистеме образовали самовоспроизводящуюся популяцию на северо-востоке моря, активно расширяют свой ареал, увеличивают общую численность и биомассу. Результаты современных генетических исследований особей этого вида, принадлежащих к различным популяциям, указывают на высокую вероятность тихоокеанского происхождения этого вида, успешно осваивающегося в Баренцевом море [1].
Микроэлементы группы переходных и тяжелых металлов по токсикологическим оценкам «стресс-индексов» занимают второе место среди загрязняющих веществ, уступая только хлорор-ганическим пестицидам и полихлорбифенилам. К числу наиболее распространенных металлов-загрязнителей относятся ртуть, кадмий, свинец, а также другие, так называемые следовые элементы, например, мышьяк. Основными источниками поступления токсичных металлов в морскую среду являются прямое загрязнение и сток с суши. Однако в последние годы признают важную роль атмосферного переноса в загрязнении Мирового океана металлами [2]. Считается, что 90% свинца, 70-80% кадмия и более 30% ртути в атмосфере имеют антропогенное происхождение, причем выбросы этих металлов в атмосферу практически полностью производятся в Северном полушарии [3]. В морской воде многие металлы присутствуют в следовых количествах и играют жизненно важную роль в биологических системах. Наличие или отсутствие того или иного металла во многом определяет направленность метаболических процессов. Изменение
количества тяжелых металлов в гидробионтах вследствие антропогенного воздействия происходит на фоне их природного содержания, а диапазоны, при которых они выступают как микроэлементы или как токсиканты, чрезвычайно узки [4, 5].
Цель настоящей работы - оценить уровни содержания микроэлементов группы переходных и тяжелых металлов в органах и тканях краба-стригуна СЫопоесе1е8 орШо Баренцева моря.
В работе использованы пробы краба-стригуна С.орШо, отобранные донным тралом в трех промысловых районах на востоке Баренцева моря: на мелководье Гусиной банки, в южной части Новоземельского мелководья и в Вайгачском районе. На рис. 1 представлена схема станций отбора проб краба-стригуна опилио в Баренцевом море в июне 2018 г.
Рис. 1. Схема станций отбора проб краба-стригуна опилио в Баренцевом море (НИС «Профессор Бойко», рейс № 50, июнь 2018 г.)
Микроэлементы (Си, 2п, N1, Мп, Со, Бе, РЬ, С^ Лб, И§) определялись на атомно-абсорбционном спектрофотометре с гидридной приставкой фирмы «SЫmadzu», модель АА-6800 (Япония) методами пламенной и непламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии с использованием многоуровневой калибровки тестовыми смесями, приготовленными из аттестованных стандартных растворов микроэлементов той же фирмы. Всего выполнено определение 10 микроэлементов группы переходных и тяжелых металлов в 12 пробах мышц и гепатопанкреа-са взрослых самцов краба-стригуна С. орШо. Для внутреннего контроля качества аналитических работ использовались сертифицированные стандартные образцы: 1ЛЕЛ-350 (следовые элементы в мясе тунца), 1АЕА (Монако) и БОКМ-4 (следовые элементы в рыбьем жире), NRC (Канада).
Известно, что на формирование микроэлементного состава водных организмов оказывают влияние состав среды обитания, состав потребляемой пищи и их биологические особенности. Результаты атомно-абсорбционного анализа микроэлементов группы переходных и тяжелых металлов в мышечной ткани и гепатопанкреасе краба-стригуна Баренцева моря представлены в табл. 1 и 2.
В мягких тканях краба-стригуна опилио максимальное содержание микроэлементов характерно для 2п, Лб, Бе, Си, минимальное - для И§, РЬ, Cd, а величины содержания N1, Со и Мп занимают промежуточное положение.
Таблица 1
Содержание микроэлементов в мышцах краба-стригуна С. орШо, мкг/г сырой массы (июнь 2018 г.)
Элемент Си гп N1 Бе Мп Со РЬ Cd ЛБ
Мт 3,51 32,1 0,06 3,05 0,04 0,06 0,03 0,02 3,94 0,03
Мах 4,63 48,4 0,20 7,30 0,13 0,27 0,13 0,06 6,15 0,11
Среднее 4,0±0,4 37,0±5,3 0,15±0,05 5,1±1,7 0,09±0,03 0,12±0,07 0,06±0,03 0,04±0,02 5,4±0,7 0,07±0,03
ПДУ 10,0 2,0 5,0 0,2
Таблица 2
Содержание микроэлементов в гепатопанкреасе краба-стригуна С. орШо, мкг/г сырой массы (июнь 2018 г.)
Элемент Си Zn N1 Ее Мп Со РЬ са А8
Мт 4,3 14,4 0,41 31,6 0,13 0,80 0,14 0,30 4,7 0,01
Max 34,5 49,4 1,30 58,3 0,70 1,75 0,84 0,60 10,4 0,06
Среднее 12,7±10,3 32,1±11,1 0,82±0,30 46,4±9,0 0,33±0,21 1,19±0,32 0,44±0,03 0,51±0,10 8,1±1,8 0,03±0,01
В гепатопанкреасе краба-стригуна максимальное содержание микроэлементов характерно для Fe, Zn, Си, As, минимальное - для Cd, Pb, а величины содержания №, Co и Mn также занимают промежуточное положение.
У ракообразных гепатопанкреас - это орган системы пищеварения, который совмещает функции поджелудочной железы и печени. Из-за особенностей питания морских организмов гепатопанкреас секретирует большое количество пищеварительных ферментов, обладающих чрезвычайно высокой активностью. Эти ферменты способны расщеплять все классы природных полимеров. Гепатопанкреас является доступным и нетоксичным сырьем для получения ферментных препаратов морского происхождения. Относительно высокое содержание металлов в гепатопанкреасе можно объяснить большим содержанием в этом органе специфических низкомолекулярных белков - металлотионеинов, которые являются концентраторами микроэлементов группы тяжелых металлов, особенно кадмия. Наличие металлотионеиновой системы установлено сейчас у представителей всех основных групп морских организмов [6]. Повышенное содержание какого-либо металла в гидробионте или в его отдельных органах не является свидетельством неблагоприятного воздействия этого металла в таких органах, как печень или почки, а отражает нормальное физиологическое состояние и депонирующую роль этих органов в отношении того или иного микроэлемента [7].
На рис. 2-5 представлено содержание свинца, кадмия, ртути и мышьяка в мышцах и гепатопанкреасе краба-стригуна С. орШо Баренцева моря.
б
Рис. 2. Содержание свинца в мышцах (а) и гепатопанкреасе (б) краба-стригуна опилио Баренцева моря (июнь 2018 г.)
б
Рис. 3. Содержание кадмия в мышцах (а) и гепатопанкреасе (б) краба-стригуна опилио Баренцева моря (июнь 2018 г.)
а
а
а б
Рис. 4. Содержание ртути в мышцах (а) и гепатопанкреасе (б) краба-стригуна опилио Баренцева моря (июнь 2018 г.)
а б
Рис. 5. Содержание мышьяка в мышцах (а) и гепатопанкреасе (б) краба-стригуна опилио Баренцева моря (июнь 2018 г.)
По СанПиН 2.3.2.1078-01, в мягких тканях (мышцах) нерыбных объектов промысла (моллюсков, ракообразных) нормируются только свинец, мышьяк, кадмий и ртуть (10,0; 5,0; 2,0 и 0,2 мкг/г сырой массы соответственно), а в гепатопанкреасе содержание этих токсичных элементов не нормируется [8].
Содержание свинца, кадмия и ртути в мышцах краба-стригуна не превышало предельно допустимых уровней (ПДУ), а содержание мышьяка превышало ПДУ - 5,0 мкг/г сырой массы в 83% проб.
Накопление в органах и тканях морских гидробионтов многих микроэлементов обусловлено их способностью замещать другие, близкие по свойствам микроэлементы. Так, например, арсе-ниты, являясь аналогами фосфатов, определяют в известной степени накопление мышьяка в организме гидробионтов. Мышьяк полноправно участвует в метаболизме гидробионтов, входит в состав металлопротеидов (арсенобетаинов) и всегда присутствует в организмах водных промысловых объектов. Его общее повышенное содержание не имеет ничего общего с техногенным загрязнением. Содержание мышьяка в гидробионтах зависит от сезона и связано с особенностями питания. Следует отметить, что мышьяк поглощается гидробионтами в основном с пищей, и его токсичные неорганические соединения способны быстро образовывать прочные комплексы с низкомолекулярными органическими соединениями, которые не представляют опасности для человека и к тому же быстро выводятся из организма [9]. К сожалению, СанПиН 2.3.2.1078-01 не предусматривает рассмотрение ПДУ содержания органических и неорганических форм мышьяка. Проблема ПДУ содержания мышьяка в морской рыбе и нерыбных объектах промысла давно находится в сфере изучения учеными. Современные нормативные документы по уровням содержания мышьяка в ракообразных затрудняют их реализацию на внутреннем рынке. Проблема предельно допустимых уровней содержания мышьяка в тканях морских организмов остается нерешенной и требует ясности [10]. В 2018 г. подготовлен ГОСТ 34462-2018 по определению содержания неорганического мышьяка методом высокоэффективной жидкостной хроматогра-
фии-масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в пищевых продуктах, продовольственном сырье и кормах. Дата его введения - 01.10.2019 г. Применение этого ГОСТа вызывает ряд вопросов, так как для определения неорганического мышьяка требуются дорогостоящая импортная аппаратура и метанол [11], к тому же до сих пор отсутствует утвержденный норматив -предельно допустимый уровень содержания неорганического мышьяка в морских рыбах и нерыбных объектах промысла.
Литература
1. Population genetics - snow crab. Genetic Differentiation around the Arctic Ocean? / S. Dahle, A. - L. Agnalt, E. Farestveit [et al.] // Report from the workshop: Workshop on king- and snow crabs in the Barents Sea. - Troms0, Norway, 11-12 March 2014. - P. 56-59.
2. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана. - М.: Флинта: Наука, 2009. -532 с.
3. Остромогильский А.Х., Петрухин В.А. Тяжелые металлы в атмосфере: источники поступления и методы оценки их влияния // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - Вып. 2. - С. 56-70.
4. Мониторинг фонового загрязнения природных сред / Под ред. Ю.А. Израэля, Ф.Я. Ровин-ского. Вып. 3. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 245 с.
5. Мониторинг фонового загрязнения природных сред / Под ред. Ю.А. Израэля, Ф.Я. Ровин-ского. Вып. 4. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 384 с.
6. Морозов Н.П., Петухов С.А. Микроэлементы в промысловой ихтиофауне Мирового океана. - М.: Агропромиздат, 1986. - 160 с.
7. Патин С.А., Морозов Н.П. Микроэлементы в морских организмах и экосистемах. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - 153 с.
8. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (СанПиН 2.3.2.1078-01). - М.: Минздрав РФ, 2002. - 164 с.
9. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах: контроль и оценка влияния. - М.: Мир, 1987. - 288 с.
10. Наревич И.С., Ковековдова Л.Т. Микроэлементы (As, Cd, Pb, Fe, Cu, Zn, Se, Hg) в промысловых ракообразных Японского моря // Известия ТИНРО. - 2017. - Т. 189. - С. 147-155.
11. ГОСТ 34462-2018. Продукты пищевые, продовольственное сырье, корма. Определение содержания неорганического мышьяка методом высокоэффективной жидкостной хроматогра-фии-масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. - М.: Стандартинформ, 2018. - 7 с.
