CC BY
3УДК 579.26:582.272.46(571.66)
А.В. Климова, Л.А. Позолотина
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: annaklimovae@mail.ru
ОЦЕНКА САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЛАМИНАРИЕВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ АВАЧИНСКОГО ЗАЛИВА (ЮГО-ВОСТОЧНАЯ КАМЧАТКА) В 2021 Г.
В работе представлены результаты определения содержания тяжелых металлов в промысловых и потенциально промысловых видах ламинариевых водорослей юго-восточной Камчатки. Сбор материала проводили в Авачинском заливе в 2021 г. За весь период наблюдений максимальное содержание свинца в пластинах водорослей достигало 7,3 мг/кг сухой массы, однако в целом оно варьировало в диапазоне от следовых количеств до 2,4 мг/кг сухой массы. Аналогичная ситуация отмечена для аккумуляции кадмия, его содержание во всех исследованных водорослях не превышало 2,8 мг/кг сухой массы. Среди 10 проанализированных видов уровни содержания свинца и кадмия соответствуют установленным нормативным документам. Исключение составили пробы Alaria esculenta, собранные во внутренней части Авачин-ской губы в районах с регулярным антропогенным воздействием.
Ключевые слова: кадмий, предельно допустимый уровень, свинец, экологический мониторинг, Lam-inariales.
A.V. Klimova, L.A. Pozolotina
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 e-mail: annaklimovae@mail.ru
ASSESSMENT OF SANITARY AND HYGIENIC SAFETY OF LAMINARIA ALGAE IN THE AVACHA BAY (SOUTH-EASTERN KAMCHATKA) IN 2021
The results of determining the content of heavy metals in commercial and potentially commercial species of Laminariales in southeastern Kamchatka were presented. The samples were collected in the Avacha Bay in 2021. Over the entire observation period the maximum lead content in algae blades reached 7,3 mg/kg of dry weight, but in general it varied in the range from trace amounts to 2,4 mg/kg of dry weight. A similar situation was noted for the accumulation of cadmium. Its content in all studied algae did not exceed 2,8 mg/kg of dry weight. Among 10 analyzed species the levels of lead and cadmium correspond to the established regulatory documents. The exception was samples of Alaria esculenta collected in the inner part of the Avacha Bay in areas with regular anthropogenic impact.
Key words: cadmium, maximum allowable level, lead, environmental monitoring, Laminariales.
Морские водоросли макрофиты являются природными источниками уникальных биологически активных веществ и различных микро- и макроэлементов [1-3]. С 2009 г. их мировая продукция ежегодно превышает 19 млн тонн, в 2019 г. она достигла 35,8 млн тонн [4]. При этом существенная часть сырья выращивается искусственно, т. е. культивируется. В то время как добыча макроводорослей из естественных зарослей неуклонно снижается и за период 2009-2019 гг. в среднем составляла всего 4% от общей величины мировой продукции. Среди вовлеченных в хозяйственную деятельность человека макрофитов наибольшая доля приходится на бурые водоросли (Phaeophyceae). Они используются непосредственно как пищевой продукт и для выделения биологически активных компонентов, не имеющих синтетических аналогов.
В дальневосточных морях России сосредоточены значительные запасы бурых водорослей. Кроме того, здесь произрастает треть видового разнообразия ламинариевых Мирового океана [5]. По экспертным оценкам ресурсный потенциал ламинариевых водорослей российского Дальнего
Востока оценивается в количестве не менее 3 млн тонн, из которых на долю Камчатского края приходится более 550 тыс. т [6, 7]. Очевидно, что запасы водорослей распределены в прибрежных районах Дальнего Востока неравномерно. Одним из перспективных районов добычи бурых водорослей является Восточная Камчатка, а именно Петропавловско-Командорская промысловая подзона. Общий запас ламинариевых здесь составляет более 96 тыс. т [8].
Ламинариевым, как и бурым водорослям в целом, свойственно накопление токсичных компонентов среды, которые могут негативно влиять на рост и развитие морских растительноядных организмов, а также представлять риск для здоровья населения прибрежных стран [1, 2, 4]. Как правило, к таким нежелательным компонентам относятся металлоиды и тяжелые металлы. Их накопление в водорослях зависит от абиотических факторов окружающей среды (соленость, температура, pH, освещение) и определяется видоспецифичными особенностями.
Безопасности сырья из промысловых водорослей и других гидробионтов в настоящее время уделяется все больше внимания. Поскольку в прибрежных районах в результате активного освоения и индустриализации концентрация токсичных компонентов в морской среде неуклонно повышается. Поэтому оценка санитарно-гигиенической безопасности природного сырья является актуальной задачей, регулируемой на уровне нормативных документов [3, 9]. Так, для многих групп гидробионтов установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) содержания в них таких элементов, как Pb, Cd, Hg и As. Однако в настоящее время оценка безопасности водорослевого сырья юго-восточной Камчатки не ведется, как и не проводится ежегодный экологический мониторинг районов произрастания промысловых и потенциально промысловых видов морских водорослей. В связи с этим целью исследования являлось определение уровней содержания свинца и кадмия в ламинариевых водорослях, произрастающих в Авачинском заливе.
Материалом для настоящей работы послужили бурые водоросли (Laminariales, Phaeophyceae), собранные у берегов юго-восточной Камчатки в Авачинском заливе. Основными районами исследования являлись Авачинская губа, включая бух. Сероглазка, побережье сопки Никольской, мыс Сан-никова, бух. Завойко, бух. Большая Лагерная, мыс Вилкова, бух. Шлюпочная, и сопредельные акватории - мыс Маячный, остров Старичков и бух. Вилючинская. Единичные сборы водорослей были проведены у мыса Налычево и в бух. Лиственничной.
Сбор водорослей проводили в период с мая по ноябрь 2021 г. в литоральной зоне и в сублиторальной кайме во время сизигийных отливов, а также легководолазным способом в диапазоне глубин от 1,5 до 5 м. В работе использовали 10 видов порядка Laminariales: Alaria esculenta, Eualaria fistulosa, Agarum clathratum, A. turneri, Thalassiophyllum clathrus, Arthrothamnus bifidus, Hedophyllum bongardianum, H. dentigerum, Laminaria longipes, L. yezoensis. Все указанные выше виды достаточно часто встречаются у берегов юго-восточной Камчатки, наиболее массовыми являются A. esculenta и H. bongardianum. Всего в 2021 г. для определения химического состава было проанализировано 127 проб бурых водорослей.
Для определения содержания тяжелых металлов (Pb и Cd) в исследуемых бурых водорослях использовали атомно-эмиссионный спектрометр с микроволновой плазмой Agilent AES-MP 4200 (Agilent Technologies, США). Пробоподготовку водорослевого материала проводили в системе кислотного разложения проб Ethos UP (Milestone, Италия). Вычисление концентраций элементов и предварительную обработку полученных данных выполняли в программе MP Expert (Agilent Technologies, США). Конечное значение концентрации каждого элемента в анализируемой пробе определяли как среднее арифметическое значений концентраций пяти параллельных измерений. Контроль точности определения концентраций всех металлов проводился по анализу стандартных образцов (ЛБ-1, ЭК-1, ИГХ СО РАН). Все значения концентрации приведены в мг/кг сухой массы.
Для сравнительного анализа безопасности водорослевого сырья руководствовались СанПиН 2.3.2.1078-01 «Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».
Согласно нормативам Европейского союза, содержание свинца и кадмия в морских водорослях, используемых в качестве пищевой добавки, не должно превышать 3 мкг/г сухой массы [3]. Во Франции ПДУ для этих элементов составляет 5 и 0,5 мкг/г сухой массы соответственно [3]. В США нормируется только содержание Pb, его ПДУ равен 10 мкг/г сухой массы. Отметим, что во Франции и США установленные нормы касаются морских водорослей, используемых непосредственно в качестве продуктов питания [3].
В России содержание токсичных элементов в морских водорослях и продуктах их переработки регламентировано нормативными документами: СанПиН 2.3.2.1078-01 [10], Техническим
регламентом Таможенного союза 021/2011 [11] и Техническим регламентом Евразийского экономического союза 040/2016 [12]. В этих документах отмечено, что ПДУ Pb в морских водорослях не должен превышать 0,5 мг/кг сырой массы, а для Cd - не более 1,0 мг/кг сырой массы. Для возможности сравнения допустимых уровней токсичных металлов в разных странах и оценки продовольственной безопасности камчатского сырья был выполнен перерасчет нормативных значений на сухую массу водорослей. Учитывая, что в ламинариевых Дальнего Востока содержание сухих веществ варьирует от 10 до 20% [7], ориентировочный диапазон ПДУ Cd и Pb соответствует 2,5-5 мг/кг и 5-10 мг/кг сухой массы соответственно.
Проведенный анализ соответствия полученных данных по содержанию токсичных металлов Pb и Cd в ламинариевых водорослях Камчатки с нормативными значениями ПДУ этих элементов в России в целом не выявил превышений (рис. 1, 2). Так, уровень накопления Pb в пробах водорослей, собранных в 2021 г., изменялся от следовых значений до 7,3 мг/кг сухой массы. Следует отметить, что в единичных пробах Alaria esculenta было выявлено превышение содержания ПДУ Pb, однако эти пробы были собраны во внутренней части Авачинской губы у городского побережья (рис. 1). Как известно, именно здесь прибрежные районы испытывают многолетнее антропогенное воздействие, связанное с привнесением в среду различных загрязнителей - металлов, нефтепродуктов, фенолов и СПАВ [13-15].
Россия Франция США
Laminaria yezoensis Laminaria longipes Hedophyllum dentigerum Hedophyllum bongardianum Arthrothamnus bifidus-ty Eualaria fistulosa Alaria esculenta Thalassiophyllum clathrus Agarum turneri Agarum clathratum
T 6
Содержание Pb, мг/кг
Рис. 1. Содержание Pb (мг/кг сухой массы) в ламинариевых водорослях Камчатки в 2021 г. Дополнительно указаны ПДУ металла, используемые во Франции, ЕС и России
Содержание Cd в водорослях Авачинского залива, собранных в 2021 г., было ниже предъявляемых нормативных значений в РФ и варьировало от следовых количеств до 2,81 мг/кг сухой массы. При этом наиболее высокие средние значения выявлены у представителей семейства Agaraceae - A. clаthrаtum, A. tumeri и T. clathrus (рис. 2).
Laminaria yezoensis-Laminaria longipes -Hedophyllum dentigerum -Hedophyllum bongardianum Arthrothamnus bifidus-Eualaria fistulosa -Alaria esculenta-Thalassiophyllum clathrus Agarum turneri Agarum clathratum
Франция
ЕС
Россия
0 1 2 3 4 5
Содержание Cd, мг/кг
6
Рис. 2. Содержание Cd (мг/кг сухой массы) в ламинариевых водорослях Камчатки в 2021 г. Дополнительно указаны ПДУ металла, используемые во Франции, ЕС и России
При пересчете у исследованных нами водорослей полученных значений содержания токсичных металлов на сухую массу было отмечено их соответствие установленным в России правилам и нормам содержания Pb и Cd. Большинство проанализированных промысловых видов соответствуют требованиям по содержанию Pb, предъявляемым к морским водорослям как к пищевым добавкам и непосредственно пище в странах Европейского союза. За исключением отдельных проб Alaria esculenta, все водоросли по содержанию Cd соответствуют требованиям, предъявляемым в странах Европейского союза к водорослям, которые используются в качестве пищевых добавок. В то же время как самостоятельный пищевой продукт многие из них не могут быть использованы, поскольку содержание Cd превышает ПДУ - 0,5 мг/кг.
Литература
1. Risks and benefits of consuming edible seaweeds / P. Cherry, C. O'Hara, P.J. Magee, E.M. McSorley, P.J. Allsopp // Nutrition Reviews. - 2019. - Vol. 77 (5). - P. 307-329.
2. Minerals from macroalgae origin: health benefits and risks for consumers / A.R. Circuncisao, M.D. Catarino, S.M. Cardoso, A.M.S. Silva // Marine drugs. - 2018. - Vol. 16 (11). - P. 400. DOI: 10.3390/md16110400.
3. Holdt S.L., Kraan S. Bioactive compounds in seaweed: functional food applications and legislation // Journal of Applied Phycology. - 2011. - Vol. 23. - P. 543-597.
4. FAO and WHO. 2022. Report of the expert meeting on food safety for seaweed - Current status and future perspectives. Rome, 28-29 October 2021. - Food Safety and Quality Series - №. 13. -Rome. https://doi.org/10.4060/cc0846en
5. Guiry M.D., Guiry G.M. 2022. AlgaeBase. World-wide electronic publication. National University of Ireland, Galway. URL: http://www.algaebase.org. (дата обращения: 12.09.2022)
6. Аминина Н.М. Сравнительная характеристика бурых водорослей прибрежной зоны Дальнего Востока. - Известия ТИНРО. - 2015. - Т. 182. - С. 258-268.
7. Бурые водоросли порядков Laminariales и Fucales Сахалино-Курильского региона: запасы, добыча, использование / А.В. Подкорытова, А.Н. Рощина, Н.В. Евсеева, А.И. Усов, А.И. Головин, А.М. Попов // Труды ВНИРО. - 2020. - Т. 181. - С. 235-256.
8. Запасы ламинариевых водорослей бухт восточной Камчатки / О.Ю. Вилкова, В.В. Бадулин, В.Б. Муравьев, С.Е. Акимов // Состояние и динамика запасов водных биологических ресурсов: Материалы Всерос. конф., посв. 80-летнему юбилею КамчатНИРО. - Петропавловск-Камчатский: Кам-чатНИРО, 2012. - С. 122-128.
9. Донец М.М., Цыганков В.Ю. Современные уровни загрязняющих веществ в промысловых объектах дальневосточных морей России // Вестник ДВО РАН. - 2019. - № 4. - С. 90-103.
10. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов: утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 06.11.2001.
11. ТР ЕАЭС 040/2016. Технический регламент Евразийского экономического союза «О безопасности рыбы и рыбной продукции». Совет Евразийской экономической комиссии. -2016. - 135 с.
12. ТР ТС 021/2011. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции». Комиссия Таможенного союза. - 2011. - 242 с.
13. Клочкова Н.Г., Березовская В.А. Макрофитобентос Авачинской губы и его антропогенная деструкция. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - 205 с.
14. Бурая водоросль Saccharina bongardiana как показатель экологического состояния мест нефтяного загрязнения в Авачинской губе (юго-восточная Камчатка) / А.В. Климова, Е.В. Каспе-рович, А.Э. Кусиди, Н.Г. Клочкова. - Вестник КамчатГТУ. - 2014. - Вып. 29. - С. 65-74.
15. Воздействие антропогенного загрязнения на состояние макрофитобентоса 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. - Вып. 35. - С. 53-64.
