CC BY
80
* - Аграрный вестник Урала № 9 (115), 2013 г. - *
Животноводство
УДК 639.3.05
патоморфологическое состояние рыб, выращиваемых на сбросных водах электростанции
и. м. донник,
доктор биологических наук, профессор, академик россельхозакадемии, ректор, Уральский государственный аграрный университет,
(620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, д. 42; тел.: 8 (343) 371-33-63)
Ж. А. проккоеба,
аспирант, Уральский научно-исследовательский ветеринарный институт россельхозакадемии
(620142, г. Екатеринбург, ул. Белинского, д. 112а; e-mail: [email protected])
Ключевые слова: патоморфологическое состояние, антропогенное загрязнение, рыбы, зона влияния, ГРЭС. Аннотация. Антропогенное загрязнение водоисточников приводит к снижению качества всей сельскохозяйственной продукции, в том числе и рыбопродуктов из-за накопления в них токсических веществ (тяжелых металлов, токсинов и пр.). Рыбы являются четкими биоиндикаторными организмами экологического состояния водоемов. Биоиндикация включает разнообразные показатели, в том числе и патоморфологические, которые отражают распространенность и степень тяжести патологического процесса, возникшего при токсическом воздействии, и особенности влияния определенных загрязняющих веществ. На базе сбросных теплых вод Киришской электростанции создание рыбоводного хозяйства оправдано с точки зрения утилизации тепловой энергии. Но «садковый токсический эффект» в сочетании с повышенной степенью кумуляции рыбами загрязняющих веществ, определяемой, как правило, гидрохимической спецификой водоема, дают отрицательные экономические показатели. Гистологический анализ выявил наличие глубоких патоморфологических и функциональных нарушений, которые свидетельствуют о длительном и сильном химическом воздействии, оказавшем токсический необратимый эффект. Гистопатоморфологические факторы отражают распространенность и тяжесть токсикоза рыб в водной среде исследуемого участка реки. Информативным органом для оценки воздействия неблагополучных изменений окружающих среды на организм являются жабры, почка и селезенка. Печень в силу особенностей пищевого поведения разных видов рыб не может являться надежным индикатором подобной оценки. По степени деструктивных изменений в указанных органах наиболее поражены карась, плотва и бес-тер, находящиеся в одной возрастной группе. Патоморфологическое состояние рыб, обитающих в зоне влияния ГРЭС, можно связать с воздействием фторидов, тяжелых металлов, детергентов.
pathomorphological state fish farm on the waters of power stroke
I. M. DONNIK,
doctor of biological sciences, professor, academician of Russian academy of agricultural sciences, rector, Ural state agricultural university,
(620075, Ekaterinburg, K. Libknehta st., 42; phone: 8 (343) 371-33-63)
ZH. A. PROKKOEVA,
graduate student, Ural scientific research veterinary institute of the Russian academy of agricultural sciences
(620142, Ekaterinburg, Belinskogo st., 112a; e-mail: [email protected])
Keywords: pathology condition, anthropogenic pollution, fish, area of influence, power plant.
Abstract. Anthropogenic pollution of water sources leads to a decrease in the quality of all agricultural produce, including fish products due to the accumulation of toxic substances in them (heavy metals, toxins, etc.). Fish are clear bioindicator organisms of the ecological status of water bodies. Bioindication includes a variety of indicators, including the postmortem, which reflect the extent and severity of the pathological process that emerged in toxic effects, and especially the effects of certain pollutants. On the basis of discharge of warm water Kirishskaya plant establishment fish farm is justified in terms of the utilization of thermal energy. But the "cage toxicity" in combination with a high degree of cumulation of fish contaminants determined, as a rule, hydro-chemical characteristics of the reservoir, given the negative economic indicators. Histological analysis revealed the presence of deep pathological and functional abnormalities that indicate a strong and long-term chemical exposure, have had a toxic effect is irreversible. Gistopatomorfological factors reflect the prevalence and severity of toxicity in the aquatic environment of fish studied section of the river. Informative authority to assess the impact of unfavorable changes in the environment on the body are the gills, kidney and spleen. Liver due to the peculiarities of feeding behavior of different species of fish may not be a reliable indicator of such an evaluation. According to the degree of destructive changes in these organs most affected crucian carp, roach and Bester, are in the same age group. Pathological state of a fish found in the zone of influence of TPP can be associated with exposure to fluoride, heavy metals, detergents.
Положительная рецензия представлена И. А. Шкуратовой, доктором ветеринарных наук, директором Уральского научно-исследовательского ветеринарного института Россельхозакадемии.
Аграрный вестник Урала № 9 (115), 2013 г. - <
Животноводство
Антропогенное загрязнение водоемов приводит к ухудшению качества природных вод как среды обитания рыб. В результате, накопление в рыбе загрязняющих веществ приводит к снижению товарных качеств рыбопродуктов [2, 3, 4]. Рыбы являются биоиндикаторными организмами экологического состояния водоемов. Биоиндикация включает разнообразные показатели, в том числе и патоморфологические, которые отражают распространенность и степень тяжести патологического процесса, возникшего при токсическом воздействии, и особенности влияния определенных загрязняющих веществ [7].
На базе сбросных теплых вод Киришской ГРЭС создание рыбоводного хозяйства оправдано с точки зрения утилизации тепловой энергии. Но «садковый токсический эффект» [1] в сочетании с повышенной степенью кумуляции рыбами загрязняющих веществ, определяемой, как правило, гидрохимической спецификой водоема, дают отрицательные экономические показатели.
Целью исследования явилась оценка патоморфо-логического состояния рыб, как свободноживущих, так и искусственно выращиваемых, в зоне влияния Киришской ГРЭС, путем проведения таких информативных методов как патологоанатомическое исследование рыб и гистологический анализ. Отдельное место в исследовании занимает изучение экологического состояния водоема (река Волхов и канал Киришской ГРЭС), подверженному загрязнению аэротехногенными потоками и диффузными стоками с водосбора.
Материал и методы исследований.
Объектом для исследований служили особи следующих видов рыб: карп и бестер, выращиваемые в садках рыбоводного хозяйства в устье сбросного канала Киришской ГРЭС, и свободноживущие в примыкающей к хозяйству акватории карась, плотва и густера. Отлов производили в период активного нагула рыб в августе и сентябре 2010 г. различными орудиями лова.
Всего исследовали 50 экземпляров в прижизненном состоянии. Провели клинический осмотр и регистрацию отклонений от нормы у выловленных рыб с учетом эпизоотологических данных хозяйства. Патологоанатомическое вскрытие провели с оценкой состояния по пятибалльной системе диагностики токсикозов рыб [1]. Перед взятием патматериала для гистологического исследования описали внешний вид органов. Кусочки органов (жабры, печень, почка, сердце, селезенка) отбирали у рыб каждого вида близкого возрастного состава. Пробы фиксировали в жидкости Буэна с последующей заливкой в парафин.
Готовые гистосрезы окрашивали гематоксилином-эозином. Гистологические препараты микроскопи-ровали [6].
Результаты исследований.
Река Волхов — один из наиболее крупных загрязненных притоков в бассейне Ладожского озера. В Волхов поступает 2,9 млн м3 неочищенных сточных вод. Эколого-токсикологические исследования показали превышение в воде ПДК р. х. всех тяжелых металлов в 73 % проб, при этом в 1,4-2,8 раза 2п, Cd, РЬ, и в 24 раза Си. Высокие уровни концентраций Бе, А1, Мп, As, ^ в донных отложениях сохраняют тенденцию роста за последние 10 лет. Токсическое воздействие воды и донных отложений по результатам биотестирования на дафниях выявлено как высокотоксичное для 34 % проб [5].
Киришская ГРЭС, расположенная в среднем течении реки Волхов, оказывает выраженное отрицательное влияние на гидрологический режим и экологическое состояние водоема. ГРЭС сбрасывает в сбросной канал, где скорость течения воды 1,2 м/с, 75 м3/с отработанной воды, температура которой на 12 °С выше, чем в реке. Состав отработанных теплых вод зависит от проводимых на станции технологических операций, в целом преобладают кислоты, тяжелые металлы, нефтепродукты, СПАВ. Одновременно происходит вторичное загрязнение воды за счет поступления токсических веществ из донных отложений, достигающих глубины 12 см. Вода светло-коричневого цвета с большим рыхлым осадком, с наличием пенистых образований. Пенообразование свидетельствует о том, что процессы самоочищения вод ингибируются действием детергентов.
Время проведения настоящих исследований соответствовало периоду понижения уровня воды и ее высокой прогреваемости, за счет чего происходит ускоренное разложение органических веществ, накапливаются токсины синезеленых водорослей. Интенсивный процесс эвтрофирования провоцирует дефицит кислорода и, как следствие, восстановление и высвобождение металлов из донных отложений в толщу воды. Совокупность изложенных факторов определяет токсичность водной среды для гидроби-онтов.
Клинические и патологоанатомические симптомы токсикозов рыб наряду с эпизоотологическими данными составляют основу экспресс-метода диагностики и дифференциации их от патологий иной этиологии. Важно оценить состояние пораженных рыб, чтобы спрогнозировать течение патологического процесса и разработать профилактические меро-
Таблица 1
Оценка патологоанатомического состояния рыб
Характеристика рыб По степени выраженности токсикозов Доля пораженных токсикозом рыб, %
по отлову по виду по количеству исследованных, экз. количество пораженных, экз. оценка в баллах количество всего, экз.
Свободноживущие густера 9 4 3 6 66
2 4
плотва 4 3 4 3 75
карась 5 5 4 5 100
Садковые карп 6 2 3 5 83
3 4
бестер 5 2 3 5 100
-' ~ Аграрный вестник Урала № 9 (115), 2013 г. - <
Животноводство
приятия в рыбоводном хозяйстве. По данным садкового рыбоводного хозяйства массовый отход бестера наблюдался в июле, выраженность симптомов соответствовала острому токсикозу в тяжелой степени. У карпа диагностировали аэромоноз как следствие активизации условно-патогенной микрофлоры при снижении резистентности у рыбы к возбудителям заболеваний. На момент исследования в рыбоводном хозяйстве наблюдалась гибель небольшого числа рыб, снижение их массы, отставание в росте и развитии. В целом, последовательность возникновения общей симптоматики предполагает наличие хронически протекающего токсикоза рыб.
Патологоанатомический метод исследования предусматривает наружный осмотр с последующим вскрытием. Ряд однотипных изменений, но различной степени выраженности позволили оценить патологическое состояние рыб. В табл. 1 представлены результаты патологоанатомического исследования с оценкой по пятибалльной системе: 1 — не выявлено патологоана-томических изменений, 2 — легкие обратимые повреждения, 3 — повреждения средней тяжести, 4 — серьезные повреждения, угрожающие гибелью, 5 — признаки предсмертного состояния с последующей гибелью.
Повреждения обратимые (средней тяжести):
1. при наружном осмотре — упитанность ниже средней, бледность окраски наружных покровов или гиперемия, значительное ослизнение тела;
2. при вскрытии — застойные явления внутренних органов как общее нарушение гемодинамики, незначительное количество полостного жира, дряблая консистенция мышц. Жабры ослизнены, гипе-ремированы, отечны. Гиперемия и увеличение размеров печени. Желчный пузырь переполнен более темным содержимым. Почка увеличена и кровена-полнена, в некоторых случаях рыхлая. Сердце, зачастую дряблость мышцы, переполнено кровью. Селезенка (карп) измененного размера и цвета. Кишечник чаще пустой, его стенка гиперемирована, на слизистой встречаются единичные язвенные повреждения. На плавательном пузыре инъекция сосудов.
Повреждения необратимые (серьезные) — 4 балла:
1. при наружном осмотре — рыба истощена, с тусклыми наружными покровами, покрытыми густой и плохо отделяемой слизью, у карпа язвы и сколиоз, ерошение чешуи, экзофтальмия, брюшко увеличено в объеме по причине наличия транссудата (три последних признака — единичные случаи);
2. при вскрытии — общая анемия как результат поражения гемопоэтической ткани, отечность паренхиматозных органов, очаги некроза и кровоизлияний. Жабры анемичные, отечные со слипшимися лепестками, в некоторых случаях некротизирован-ные. Печень бледного цвета, рыхлой консистенции, гипертрофирована, с выраженными очагами перерождения (карась, карп). Желчный пузырь увеличен, содержит желчь темного цвета. Почка анемичная и отечная, дряблой консистенции. Сердце анемичное, дряблость мышцы, у бестера атрофированное. Селезенка увеличенного размера. Кишечник пустой, кишечная стенка отечна, в некоторых случаях сильно, с локальными очагами кровоизлияний. Гонады у некоторых особей в стадии асинхронности развития. Кровоизлияния на плавательном пузыре. Инъекция сосудов и отечность мозговой ткани.
Наблюдаемые патологоанатомические изменения у большинства рыб позволяют отнести их к промежуточной степени токсикоза с баллом 3,5, при этом свободноживущие рыбы поражены в большей степени (75 %), чем садковые (46 %), что можно объяснить разницей в образе жизни и питании. В большинстве органов наблюдались специфические изменения у густеры (66 % особей), у плотвы (75 % особей), у карпа (83 % особей), у бестера (все исследуемые особи). У бестера выраженность атрофических процессов обусловлена, вероятно, перенесенным температурным фактором водной среды. Ярко выраженные патологии, оцененные в 4 балла, преобладали у карася, который не является характерным для канала вследствие обитания в зимнее время в сточных водах карт Киришского нефтеперерабатывающего завода.
Гистопатологические изменения:
1. жабры (рис. 1): изучение структурных изменений респираторного эпителия жаберных лепестков и изменений, связанных с нарушением кровотока, показало:
— увеличение количества хлоридных клеток приводит к набуханию респираторного эпителия, к де-сквамации и некрозу эпителиальных клеток;
— сращивание жаберных лепестков и колбоо-бразное утолщение апикальных концов лепесточков является следствием гиперплазии респираторного эпителия;
— между филаментами и ламеллами обширные кровоизлияния, стаз крови — гиперемия лепестков и лепесточков;
— в результате деструкции ламелл функциональным остается только дистальный отдел филаментов;
— у плотвы преобладают деструктивно-некроби-отические процессы — разрушенный жаберный эпителий, некротический распад жаберной ткани.
2. гепатопанкреас: печень является важным органом в диагностике заболеваний, но в силу особенностей пищевого поведения различных видов рыб не может быть принята в оценке степени токсикоза: например, у карася цитоплазма гепатоцитов содержит большое количество жировых вакуолей по причине способности органа аккумулировать много питательных веществ (жировая дистрофия гепатоцитов). По нарушениям структуры паренхимы и соединительной ткани печени, по диаметру гепатоцитов, по состоянию кровеносных сосудов, по изменениям в поджелудочной железе и желчных протоках можно заключить следующее:
— жировое перерождение гепатоцитов и гидро-пическая дистрофия вследствие нарушений белкового и жирового обменов (наблюдается кариорексис или деформация ядер);
— кровеносные синусы сильно расширены и заполнены гомогенными массами из форменных элементов крови, вокруг кровеносных сосудов наблюдается пролиферация соединительной ткани, что свидетельствует о фиброзе;
— вблизи желчных протоков вокруг островков поджелудочной железы видны скопления эозино-фильных клеток в разной степени распада, в желчных протоках — гнездные скопления лимфоидных клеток;
— у карпа выражена гиперплазия желчных протоков, некротизирующие участки в поджелудочной же-
Аграрный вестник Урала № 9 (115), 2013 г. - <
Животноводство
лезе заполнены экссудатом с детритными частицами.
3. почка (рис. 2):
— преобладают деструктивно-некробиотические процессы:
— в паренхиме некротические изменения межуточной ткани (инфильтрат из клеток крови или де-тритных масс);
— некротизированные очаги окружены соединительнотканными разрастаниями;
— отечные, разрушенные и склеротичные капсулы Боумена и канальцы;
— кровеносные сосуды кровенаполнены, вокруг сосудов изменения по типу фиброза, особенно у карпа.
4. сердце:
— у карпа в строме много разрушенных клеток крови, скопления эозинофильных клеток в разной степени распада, большое количество гемосидерина;
— у карася отечность, кровенаполненность и стаз крови в кровеносных синусах.
— у бестера выражены в виде процессов атрофии: цитоплазма мышечных волокон миокарда распадается на глыбки, поперечная исчерченность местами не просматривается, наблюдается набухание межуточного вещества.
5. селезенка:
— в строме много разрушенных клеток крови, скопления эозинофильных клеток в разной степени распада, наблюдается большое количество гемосиде-рина;
— отечность, кровенаполненность и стаз крови в кровеносных синусах;
— у бестера небольшие участки некроза.
Выводы.
Гистологический анализ выявил наличие глубоких патоморфологических и функциональных нарушений, которые свидетельствуют о длительном и сильном химическом воздействии, оказавшем токсический необратимый эффект. Гистопатоморфоло-
Рисунок 1 Рисунок 2
Гистопатология жабр плотвы Гистопатология почки карпа гические факторы отражают распространенность и тяжесть токсикоза рыб в водной среде исследуемого участка реки. Информативными органами для оценки воздействия неблагополучных изменений окружающей среды на организм являются жабры, почка и селезенка. Печень в силу особенностей пищевого поведения разных видов рыб не может являться надежным индикатором оценки неблагоприятного воздействия. По степени деструктивных изменений в указанных органах наиболее поражены карась, плотва и бестер, находящиеся в одной возрастной группе.
Патоморфологическое состояние рыб, обитающих в зоне влияния ГРЭС, показало наличие необратимых признаков хронического токсикоза, протекающего в средней и тяжелой форме проявления патологического процесса. Совокупное действие кислот, тяжелых металлов, детергентов и многих других токсикантов ГРЭС под влиянием повышенной температуры усугубляет неблагоприятную водную среду обитания гидробионтов.
Литература
1. Аршаница Н. М., Лесников Л. А. Патологоанатомический анализ состояния рыб в полевых и экспериментальных условиях. Методы ихтиологических исследований. Л., 1987. С. 79.
2. Донник И. М., Шкуратова И. А., Верещак Н. А., Ряпосова М. В., Шушарин А. Д. Методологические подходы оценки влияния окружающей сферы на состоянии здоровья животных // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2006. № 8. С. 169-173
3. Донник И. М., Шкуратова И. А., Кривоногова А. С., Исаева А. Г., Андрейко А. А., Хасина Э. И. Экологические аспекты животноводства в промышленных регионах // Ветеринария Кубани. 2010. № 6. С. 6-8.
4. Донник И. М., Шкуратова И А. Окружающая среда и здоровье животных // Ветеринария Кубани. 2011. № 2. С. 12-13.
5. Ляшенко О. А., Аршаница Н. М., Екимова С. Б., Кузнецова О. А., Аренко А. М., Светашова Е. С., Чинарёва И. Д. Эколого-токсикологические исследования водоемов Северо-Запада России. Оценка экологического состояния Балтийского моря : сборник материалов. СПб. : Макси-Принт, 2009. С. 178-179.
6. Методические рекомендации по определению токсичности для рыб водной еды. М., 1999. 9 с.
7. Моисеенко Т. И., Кудрявцева Л. П., Гашкина Н. А. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши. Технофиль-ность. Биоаккумуляция. Экотоксикология. М. : Наука, 2006. 260 с.
References
1. Arshanitsa N. M., Lesnikov L. A. Pathological analysis of the fishes in the field and experimental conditions. Methods of ich-thyological research. L., 1987. P. 79.
2. Donmk I. M., Shkuratova I. A., Vereshchak N. A., Ryaposova M. V, Shusharin A. D. Methodologically approaches assess the impact of environmental sphere on animal health // Agricultural science Euro-North-East. 2006. № 8. P. 169-173.
3. Donnik I. M., Shkuratova I. A., Krivonogova A. S., Isaeva A. G., Andreiko A. A., Hasina E. I. Environmental aspects of animal husbandry in the industrial regions // Veterinary Kuban. 2010. № 6. P. 6-8.
4. Donnik I. M., Shkuratova I. A. Environment and animal health // Veterinary Kuban. 2011. № 2. P. 12-13.
5. Ljashenko O. A., Arshanitsa N. M., Ekimova S. B., Kuznetsova O. A., Arenko A. M., Swetashova E. S., Chinareva I. D. Ecological and toxicological studies reservoirs of the North-West Russia. Evaluation of the ecological status of the Baltic Sea : a collection of materials. St. Petersburg : Maxi-Print, 2009. P. 178-179.
6. Guidelines to determine the toxicity to aquatic fish food. M., 1999. 9 p.
7. Moiseenko Т. I., Kudryavtseva L. P., Gashkina N. A. Trace elements in the surface waters of the land. Tehnofilnost. Bioaccumulation. Ecotoxicology. M. : Nauka, 2006. 260 p.
