ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ РЫБ БУХТАРМИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология №2 2009

УДК 504.054

ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ РЫБ БУХТАРМИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Е.В. Куликова Н.А. Тирская

В статье представлены сведения о содержании тяжелых металлов в органах и тканях (мышцы, печень, жабры) двух видов рыб - леща и судака из Бухтарминского водохранилища. По результатам исследований выявлено, что в организмах рыб накапливаются, в основном, медь и цинк, в незначительных количествах -свинец и кадмий. Печень и жабры характеризуются интенсивной аккумуляцией элементов, что обусловлено их функциональными особенностями. Существуют различия в накоплении микроэлементов в зависимости от условий обитания, видовой принадлежности и типа питания рыб.

Основными загрязнителями водной среды в Восточном Казахстане являются тяжелые металлы, в связи с ярко выраженной специализацией региона в отраслях цветной металлургии и горнодобывающей промышленности. Загрязнению подвергается большинство водоемов Иртышского бассейна, не стало исключением и Бухтарминское водохранилище. В районе горной части водохранилища расположены рудники и перерабатывающие предприятия, которые сбрасывают загрязняющие вещества с промстоками в водоем. Кроме того, загрязняющие вещества могут поступать в озерную часть водоема (озеро Зайсан) с водами Черного Иртыша с территории Китая. На участке реки Черный Иртыш в пределах Казахстана отсутствуют прямые сбросы промышленных предприятий.

Рыбы являются важным звеном в трофической организации экосистемы. В течение всего жизненного цикла рыб металлы из окружающей среды и кормового субстрата поступают в организм и аккумулируются в различных органах и тканях, отражая гидрогеохимические условия и загрязнение водоемов. Накопление микроэлементов в организмах рыб отрицательно отражается на их жизнеспособности. В этой связи интерес пред-

144

ставляет выявление особенностей накопления и распределения тяжелых металлов в рыбах Бухтарминского водохранилища.

Материалы и методы исследований. В 2007 году авторами проведены исследования содержания тяжелых металлов в различных органах и тканях рыб. В качестве биообъектов были выбраны наиболее массовые в водохранилище промысловые виды рыб - лещ и судак. Лещ относится к семейству карповых, по типу питания является бентофагом. Судак - хищник, представитель семейства окуневых. Лещ и судак распространены по всей акватории Бухтарминского водохранилища. Лещ встречается во всех биотопах водохранилища, включая озеро Зайсан. Судак - обитатель открытых, свободных от растительности участков водной толщи. Основное стадо судака концентрируется в озерной и озерно-речной частях водохранилища, в глубоководной части (горной и горно-долинной), в основном, встречаются младше-возрастные особи, не охваченные промыслом.

Пробы органов и тканей рыб (печень, жабры, мышцы) отбирались у рыб разных возрастных групп из различных частей водоема (рис. 1) и в свежем виде доставлялись в лабораторию. На базе ГУ «ВКО центра санитарно-эпидемиологической экспертизы» в пробах после сухой минерализации атомно-абсорбционным методом определялись тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий). Всего было отобрано и обработано 76 образцов органов и тканей.

Рис. 1. Карта-схема станций отбора проб.

145

Результаты исследований. В табл. 1 представлены результаты токсикологических исследований в воде Бухтарминского водохранилища. Во всех зонах водохранилища, за некоторым исключением, нарушение границ рыбохозяйственных ПДК по цинку и меди не было зафиксировано [1]. Количество меди во всех частях, кроме Тарбагатайского побережья (юг озера Зайсан), было незначительным и колебалось в пределах от 0,00 до 0,06 мкг/дм3, содержание цинка варьировало от 5,99 до 9,73 мкг/дм3. Отмечались единичные случаи превышения пределов рыбохозяйственных ПДК (ПДКрх): по меди - в районе Камышзавода - мыса Тополев (юго-восток озера Зайсан) - 1,5...2,1 ПДКрх; по цинку - в районе залива Кара-Жорга (горно-долинная часть) - 1,2 ПДКрх.

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов в воде Бухтарминского водохранилища, 2007 г.

Часть водоема Тяжелые металлы, мкг/дм3

медь цинк

озерная

Тарбагатайское (южное) побережье 0,95 8,37

Курчумское (северное) побережье 0,00 5,99

В целом: 0,61 ± 0,2 7,51 ± 0,4

речная

озерно-речная 0,06 7,23

горно-долинная 0,00 9,73

горная 0,00 9,13

В целом: 0,03 ± 0,0 8,54 ± 0,5

В связи с поступлением в Бухтарминское водохранилище промстоков, несущих тяжелые металлы говорить о благополучном состоянии водоема, как среды обитания водных организмов, нельзя. Кроме того, долгосрочное воздействие загрязненных вод на водоем ведет к накоплению токсикантов в донных отложениях, из-за чего происходит вторичное загрязнение водной среды за счет миграции нерастворимых форм металлов. Загрязнение среды обитания влечет за собой аккумуляцию токсикантов в органах и тканях рыб. Накопление токсикантов в организмах рыб является промежуточным звеном между содержанием загрязнителей в воде и изменениями в организме. Если содержание или отсутствие токсических элементов в воде является основополагающим фактором изменений в организмах и популяциях, то накопление этих же элементов в организме -следствием загрязнения воды.

146

Результаты анализа данных по содержанию тяжелых металлов в рыбе показали, что в целом во всех органах и тканях рыб из Бухтармин-ского водохранилища в больших количествах присутствовали два микроэлемента - медь и цинк, доля свинца и кадмия была невелика. В большинстве случаев, максимальные количества меди и кадмия обнаруживались в печени, цинка и свинца - в жабрах (табл. 2).

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в органах и тканях рыб Бухтарминского водохранилища в 2007 году (в среднем по различным органам)

Часть водоема Вид рыбы Органы и ткани рыб Содержание металлов, мг/кг

и станция наблюдения медь цинк свинец кадмий

Й _ печень 3,00 3,17 0,13 0,24

а Л о Ч со Л о ч * 2 лещ жабры мышцы 2,49 0,98 2,50 4,03 0,03 0,01 0,02 0,06

2 Й Б Д в среднем 2,16 3,23 0,06 0,11

0 Н ю 1-1 1 , печень 1,71 2,80 0,01 отс.

о я а я и о Ю и сЗ О го судак жабры мышцы в среднем 2,30 0,74 1,58 2,82 3,90 3,17 0,03 0,02 0,02 отс. отс. отс.

печень 9,60 2,63 0,01 0,02

^ 3 Л " и ^ со О о д лещ жабры мышцы 1,79 0,72 4,80 1,90 0,04 0,02 отс. отс.

^ § в среднем 4,04 3,11 0,02 0,01

С л сз Е со , печень 5,40 3,32 отс. отс.

о 8 судак жабры мышцы 2,29 0,18 6,30 2,05 0,02 0,02 отс. 0,01

го в среднем 2,62 3,89 0,01 отс.

Л" печень 11,10 6,43 0,01 0,04

речная част Ойран лещ жабры мышцы 1,53 0,49 5,43 0,70 0,06 0,01 отс. отс.

в среднем 4,37 4,19 0,03 0,01

печень 10,70 5,65 отс. 0,03

о я а <ц со судак жабры мышцы 1,40 0,86 3,85 0,68 0,03 отс. отс. 0,02

о в среднем 4,32 3,39 0,01 0,02

147

Часть водоема Вид рыбы Органы и ткани рыб Содержание металлов, мг/кг

и станция наблюдения медь цинк свинец кадмий

■ 8 £ печень 46,40 8,05 0,04 0,12

§ й е 1 лещ жабры 0,23 18,8 0,01 0,14

&1 Я й ¡5 О ч й мышцы 6,26 0,67 0,02 0,03

в среднем 17,63 9,17 0,02 0,10

Горная часть, лтайка лещ печень жабры мышцы 11,10 0,77 отс. 2,05 6,60 1,80 отс. 0,07 0,03 0,01 отс. отс.

в среднем 3,96 3,48 0,03 0,00

Медь аккумулируется в значительных количествах во всех органах и тканях рыб, накопление в долевом отношении идет в следующем порядке: печень > жабры > мышцы. Выделяется из этого ряда накопление меди в горно-долинной части, где содержание в мышцах стоит на втором месте после печени (табл. 3).

Таблица 3

Распределение меди и цинка в органах и тканях рыб (в порядке убывания их содержания) в различных частях Бухтарминского водохранилища

3 н Озерная часть Горнодолинная часть

£ к и о к о Н Тарбагатайское побережье Курчумское побережье Озерно-речная часть Горная часть

Медь п > ж > м п > м > ж

Цинк ж > п > м м > п > ж п > ж > м ж > п > м

Примечание: п - печень; ж - жабры; м - мышцы.

Концентрации цинка, так же как и меди, в значительных количествах были обнаружены во всех органах и тканях, но наблюдались отличия в накоплении в рыбах из различных частей водоема. Так, в озерно-речной части водоема по цинку наибольшие концентрации сосредоточены в печени, наименьшие - в мышцах. В юго-западной части озера Зайсан и в глубоководной части, на первом месте по уровню накопления цинка были жабры, а на последнем - мышцы. Северо-восточная часть озера Зайсан несколько отличалась от остальных частей Бухтарминского водохранилища, тем, что там отмечалось высокое содержание цинка в мышцах и печени, и, незначительное - в жабрах (см. табл. 3).

148

Прослеживая способность металлов к накоплению в органах и тканях рыб, необходимо учитывать их трофический уровень, определяющий механизм поступления и особенности накопления металлов, а также видовую принадлежность особи и место обитания. Исходя из этого, нами построены ранжируемые ряды по убыванию содержания различных металлов в рыбах с учетом пространственного распределения (рис. 2).

Лещ из озерной части Бухтарминского водохранилища гн > Си > си > РЬ

Лещ из речной части Бухтарминского водохранилища Си > гн > си > РЬ

Судак из озерной части Бухтарминского водохранилища гн > Си > РЬ

Судак из речной части Бухтарминского водохранилища Си > гн > си > РЬ

Рис. 2. Схема распределения содержания металлов в организмах исследуемых видов рыб.

На схеме видно, что в озерной части в организмах и судака, и леща по содержанию превалирует цинк, а в речной части - медь. Кроме того, необходимо отметить, что в судаке из озерной части не было отмечено аккумуляции кадмия, оказывающего наиболее токсичное действие на организм рыбы, нежели медь и цинк, а содержания последних двух элементов были ниже, чем в судаке из речной части. Следовательно, судак из озерной части водоема, по сравнению с судаком из речной части, находится в более благополучном состоянии.

Существуют различия и в накоплении металлов по участкам озерной и речной зон. Так, по озеру Зайсан (озерная часть) обнаружено, что в пробах органов леща с северо-востока (близ дельты р. Черный Иртыш) среднее содержание свинца и кадмия было в 3.. .11 раз выше, а меди - в 1,9 раз ниже, чем в аналогичных пробах с юго-запада (см. табл. 2). В отношении судака наблюдалась аналогичная картина: близ дельты идет накопление свинца, а на противоположной оконечности озера - меди. В речной части водохранилища наиболее высокие концентрации по всем токсикантам были зафиксированы у леща (Кайынды), где среднее содержание

149

меди в 4...4,5 раза, цинка в 2...2,5 раза, кадмия в 10 раз больше, чем в озерно-речной (Ойран) и горной частях (Алтайка) (см. табл. 2).

Выявлены некоторые особенности накопления тяжелых металлов в органах и тканях рыб в зависимости от их видовой принадлежности и возраста. Лещ обладает свойством накапливать медь в несколько больших количествах, чем другие микроэлементы. У младше- и средневозрастных особей накопление идет в печени, у старшевозрастных - в жабрах. Судак же в больших количествах аккумулирует другой биофильный элемент -цинк. У младшевозрастных судаков более высокие концентрации цинка наблюдались в мышцах и жабрах, у средневозрастных - в жабрах и печени. Максимальные концентрации свинца и кадмия обнаружены в печени старшевозрастных лещей, минимальные - в печени младшевозрастных групп судака (табл. 4).

Таблица 4

Особенности распределения тяжелых металлов в органах и тканях рыб различных возрастных групп

Вид Возрастная Органы и Содержание тяжелых металлов, мг/кг

рыб группа ткани цинк медь свинец кадмий

1 2 <ц Я а Р В 1 печень 2,25 7,30 0,08 0,01

жабры 5,60 0,35 0,05 0,03

мышцы 1,55 0,48 0,02 0,03

з 8 « в среднем 3,13 2,71 0,05 0,02

1 2 печень 2,95 9,35 отс. 0,03

Лещ <ц я Я н ^ га Л жабры мышцы 1,20 2,45 1,13 0,65 0,06 отс. 0,01 0,02

° О И в среднем 2,20 3,71 0,02 0,02

и | 2 печень 3,50 2,25 0,13 0,35

а « 1 & жабры 4,15 4,95 0,02 отс.

мышцы 4,91 1,42 0,03 0,05

° о « в среднем 4,19 2,87 0,06 0,13

младше-возрастные печень 1,57 2,95 отс. отс.

жабры 3,32 2,29 0,05 отс.

и сЗ чд мышцы в среднем 3,95 2,95 0,48 1,91 0,03 0,03 0,03 0,01

и <и 1 2 печень 4,55 4,16 0,01 отс.

<Ц Я Я н жабры 5,80 2,30 0,01 отс.

Л ^ мышцы 2,00 0,44 0,03 0,01

° о и в среднем 4,12 2,30 0,02 0,00

150

При количественном сравнении суммарного накопления тяжелых металлов в организмах рыб выявлено, что более подвержены аккумуляции органы и ткани леща, чем судака. В качественном отношении, лещ также в более тяжелом положении - идет накопление как биофильных элементов (меди и цинка), так и ксенобиотических (кадмия).

Согласно Санитарным правилам и нормам [2], содержание свинца в проанализированных пробах находилось в пределах нормы. По содержанию кадмия обнаружено превышение МДУ в печени леща в 3,5 раза (в районе с. Шенгельды). В настоящее время, в существующих нормативных документах, содержание меди и цинка в рыбе не оговаривается. В прежних «Санитарных правилах. » [3], действовавших до 2003 г., и утративших силу в настоящее время, содержание меди и цинка в рыбе нормировалось в 10 и 40 мг/кг, соответственно. Если сравнивать с этими значениями, то нами зарегистрировано 6 случаев превышения МДУ по меди, в основном, у леща (1,1.8,3 МДУ), для судака случай был единичным (1,9 МДУ).

Выводы. Уровень накопления металлов в рыбе во многом определяется видовыми и возрастными особенностями рыб, типом питания и местом обитания особей.

По результатам исследований было выявлено следующее:

1. Высокое содержание в организмах рыб Бухтарминского водохранилища меди и цинка, по сравнению, со свинцом и кадмием.

2. Установлена неоднородность содержания тяжелых металлов в органах и тканях рыб. Распределение идет в следующем убывающем порядке: печень > жабры > мышцы.

3. Видовая специфичность в накоплении металлов: лещ накапливает медь, судак - цинк.

4. Обнаружены особенности аккумуляции в зависимости от типа питания. Бентофаги (лещ) более подвержены накоплению тяжелых металлов в организме, чем хищники (судак). Это выражается как в количественном (суммарное содержание токсикантов в органах и тканях леща значительно выше, чем у судака), так и в качественном (у леща кроме биофильных элементов - меди и цинка, идет накопление ксенобиотика - кадмия) отношении.

5. Выяснены отличия в содержании токсикантов в организмах рыб из двух зон водохранилища - озерной и речной. В органах леща из речной части содержание меди и цинка гораздо выше, чем из озерной. Свинец и кадмий присутствуют в более высоких концентрациях в леще из озерной

151

части. Судак из речной части, по сравнению с «озерным», накапливает большее количество меди и кадмия и меньшее - свинца.

6. Отмечено повышение концентраций металлов в организмах рыб от младших возрастных групп к старшим.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов: Утв. Нач. Главрыб-вода Минрыбхоза СССР В А. Измайловым 09.08.90. - М.: 1990. - 46 с.

2. Санитарные правила и нормы № 4.01.071.03 «Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов»: Утв. Прик. Мин. здравоохранения РК 11.06.2003 № 447. - Астана.: 2003. - 157 с.

3. Санитарные правила и нормы № 2.3.2.560-96/4.01.047-97 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов»: Утв. Пост. Госкомсанэпеднадзора 24.10.1996 № 27. - М.: 1996. - 267 с.

Алтайский филиал КазНИИ рыбного хозяйства, г. Усть-Каменогорск

Б¥ЦТЫРМА СУ ЦОЙМАСЫНДАГЫ БАЛЬЩТАРДЬЩ ]^ШЕЛЕР1 МЕН ¥ЛПАЛАРЫНДАГЫ АУЫР МЕТАЛДАРДЬЩ ТАРАЛУЫ МЕН ЖИНАЛУ ЕРЕКШЕЛ1КТЕР1

Е.В. Куликова Н. А. Тирская

Бул мацалада Буцтырма су цоймасындагы квксерке мен табан балыцтарыныц (булшыц ет, бауыр, желбезек) мушелер1 мен улпаларындагы ауыр металдардыц цурамы туралы мэл1меттер корсетыген. Зерттеулердщ нэтижес аз мвлшерде цоргасын мен кадмий жэне мыс пен мырыш нег!з!нен балыцтардыц агзасында жиналатынын аныцталды. Куштг аккумулятивтг элемент ретгнде бауыр мен желбезек сипатталып, бундай болуы олардыц функционалды ерекшелгктергне байланысты болды. Цоректену тур1не жэне турд1к жатуына, мекен ету ортасына байланысты микроэлементтердщ жиналуында айырмашылыц байцалды.

152