CC BY
23
УДК 597.0/5-11
1П.А. Попов, 2Н.В. Андросова, 3В.А. Попов
1Институт водных и экологических проблем СО РАН, Новосибирский филиал, popov@iwep.nsc.ru Аналитический Центр объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН,
androsovanv@igm. тс. гы
3Национальный исследовательский Томский государственный университет, mtvpopov@sibmail.com
СОДЕРЖАНИЕ МЕТАЛЛОВ В РЫБАХ УСТЬЯ РЕКИ ТОМИ
(ВЕРХНЯЯ ОБЬ)
В работе приведены результаты изучения содержания металлов (Мп, Fe, Си, 2п, Cd, Со, РЬ) в мышцах, печени и жабрах рыб (стерлядь, щука, лещ, сибирский елец, судак, ротан-голо-вешка), обитающих в пределах устьевого участка р. Томь. Концентрация ^ в большинстве проб выше в мышцах, остальных металлов - в печени. При сравнении содержания ^ в ряде проб хищных и мирных рыб наблюдался эффект магнификации. В мышечной ткани рыб концентрация ртути превышала принятые в России допустимые остаточные концентрации: у стерляди в 1.8, леща - 1.2, ельца - 1.3, судака - 1.9 раза.
Ключевые слова: река Томь; тяжелые металлы; рыбы; магнификация.
Введение
Изучение характера накопления в рыбах тяжелых металлов активно проводится в последние десятилетия как в России (Трапезникова и др., 2012; Комов и др., 2014), так и в других странах (Copat et al., 2012; Jin-Ling et al., 2015). Актуальность таких исследований связана не только с поведением металлов в организме рыб и их токсичностью (Евтушенко, Дудник, 2014), но также с возможностью биоиндикации экологического состояния водоемов (Моисеенко, 2010; Еськов и др., 2014; Комов и др., 2014) и использованием рыб как объектов питания человека (Copat et al., 2012).
В первые десятилетия ХХ в. р. Томь испытывала сравнительно небольшую антропогенную нагрузку и условия жизни в ней для гидробион-тов были близки к естественным. Однако к середине столетия в результате загрязнения реки из состава её ихтиофауны исчезли весьма чувствительные к загрязнению тугун (Coregonus tugun) и сиг-пыжьян (Coregonus lavaretus pidschian). В настоящее время ихтиоценоз реки представлен 32 видами, включая 6 видов-вселенцев (Romanov et al., 2011).
Исследования содержания тяжелых металлов в рыбах р. Томь проводились в 1990-х гг. и начале текущего столетия (Попов, Трифонова, 2007). При этом высокие концентрации металлов, включая ртуть, в органах, в мышечной ткани, превышающие величину допустимой остаточной концентрации (ДОК) в свежих рыбопродуктах (СанПиН 2.3.2.560-960), были выявлены только у небольшого процента особей рыб. Несмотря на то, что к концу XX в. содержание наиболее опасных для
рыб химических ингредиентов в Томи снизилось, во все сезоны года в водах реки отмечается превышение ПДКрх по Cu и Zn, в период половодья - по Ni, осенью - по Ni и Cr (Тенденция и динамика..., 2007). Цель настоящего исследования -оценка показателей накопления металлов в рыбах устьевого участка р. Томи.
Материал и методика исследования
С целью проведения биогеохимических исследований органов и тканей рыб в мае 2017 г. в пределах устьевого участка р. Томи ставными сетями были отловлены представители 6 видов: стерлядь (Acipenser ruthenus), лещ (Abramis brama), сибирский елец (Leuciscus leuciscus baicalen-sis), щука (Esox lucius), судак (Sander lucioperca) и ротан-головешка (Perccottus glenii), жизненный цикл которых проходит в пределах указанного участка реки. По преобладающему типу питания щука и судак — хищники, ротан-головешка — хищ-ник/бентофаг, стерлядь, лещ и елец — бентофаги. Выборка каждого вида рыб формировалась из 30 половозрелых особей без разделения по полу, с минимальным разбросом возраста, длины и массы тела рыб. Отбор проб органов и мышечной ткани массой по 20-25 г проводился сразу после вылова рыб инструментом из пластика. До химического анализа пробы хранились в чистых полиэтиленовых пакетах с герметичной застежкой при температуре минус 45 0С. Такой способ существенно снижает потерю ионной формы металлов по сравнению с хранением проб в сухом виде (Ветров и др., 1989). Пробоподготовка осуществлялась в соответствии с ГОСТ 26929-94 в лабо-
2/2018
31
ратории изотопно-геохимических методов анализа ИГМ СО РАН. Определение концентрации металлов (Mn, Fe, Cu, Zn, Cd, Co, Pb) в растворе проводилось атомно-абсорбционным методом с применением пламенной и электротермической атомизации на спектрофотометре SOLAAR-M6 фирмы «THERMO ELEKTRON» (США) по ГОСТ 30178-96. Содержание ртути определяли методом «холодного пара» на приборе MAS-50D фирмы «BACHARACH» (США) в соответствии с МУ 5178-90. Для контроля качества анализа использовали ГСО 9055-2008 - стандартный образец состава мышечной ткани байкальского окуня (БОК-2). Перед анализом пробы органов и тканей одного вида рыб объединялись и тщательно гомо-генезировались. При этом терялась возможность оценки вариабельности результатов, но на величину средних арифметических значений это не влияло. Достоверность различий последних оценивалась по t-критерию Стьюдента исходя из нормального распределения, ошибки репрезентативности 10% от средней арифметической и уровня вероятности >0.999. Полученные концентрации металлов в мышцах сравнивалась с принятыми в России их ДОК в свежих рыбопродуктах.
Результаты и их обсуждение
Результаты химического анализа проб приведены в таблице 1. Согласно полученным данным,
концентрация всех металлов, кроме достоверно выше в печени, нежели в мышцах, но у ельца концентрация Си и Мп в мышцах и печени близка. Содержание ^ в мышцах у всех видов достоверно выше, чем в печени (стерлядь t=7.3, лещ — 8.0, щука - 6.1, елец - 8.0, судак - 5.3); у ротана различие достоверно при уровне значимости 0.95 (1=2.2). Концентрация ^ выше в мышцах и по сравнению с жабрами (стерлядь 1=8.1, лещ — 6,8, щука - 5.0, елец - 7.8, судак - 8.4, ротан - 8.5). В жабрах рыб содержание элементов, кроме ^ и РЬ, выше, чем в мышцах, при этом концентрация Со в этих органах у щуки и судака на уровне следов. По сравнению с печенью, концентрация металлов в жабрах в одних вариантах сравнения выше, в других — ниже, в третьих — близкая. У всех рыб во всех органах оказалось низким (в большинстве проб < 0.01) содержание РЬ, а в мышцах — Со и Cd.
В мышцах щуки содержание ^ сравнительно небольшое по сравнению с концентрацией этого элемента у других видов, но выше, чем у ротана (1=4.7). В мышцах судака концентрация Н§ существенно выше, чем в мышцах ротана (1= 8,2) и выше, чем в мышцах леща при уровне значимости 0.99 (1=3.1) и мышцах ельца при уровне значимости 0.95 (1=2.4). В известной степени эти данные согласуются с эффектом магнификации — прогрессивным накоплением ^ в хищных рыбах
Таблица 1. Содержание металлов в органах и тканях рыб устья р. Томь
Вид рыб Органы / ткани Металлы, мкг/г сырой массы
Co Cd Cu Fe Mn Hg Pb Zn
0.5* 0.2 10 30 10 0.5 1.0 40
Стерлядь Мышцы <0.01 <0.005 0.36 9.6 0.35 0.88 <0.01 7.3
Печень <0.01 0.017 1.5 35 0.62 0.21 0.030 33
Жабры 0.03 0.032 2.1 81 5.0 0.15 <0.01 13
Лещ Мышцы <0.01 <0.01 0.35 6.5 1.0 0.58 <0.01 4.4
Печень 0.05 0.32 9.4 89 2.8 0.13 0.021 26
Жабры 0.05 0.12 2.3 94 9.6 0.17 <0.01 43
Елец Мышцы <0.01 <0.005 0.39 8.5 0.27 0. 67 <0.01 3.8
Печень 0.05 0.07 0.27 70 0.30 0.11 <0.01 22
Жабры 0.04 0.07 1.2 75 9.1 0.08 <0.01 34
Щука Мышцы <0.01 <0.005 0.57 39 0.37 0.38 0.020 6.2
Печень 0.02 0.040 2.1 47 1.7 0.13 0.037 35
Жабры <0.01 0.015 0.58 52 5.0 0.18 <0.01 106
Судак Мышцы <0.01 <0.005 0.88 33 0.44 0.93 0.020 8.2
Печень 0.03 0.040 2.8 56 2.5 0. 41 0.043 31
Жабры <0.01 0.019 0.69 71 4.8 0.17 <0.01 88
Ротан Мышцы <0.01 0.03 0.48 21 0.54 0.19 <0.01 6.7
Печень 0.03 0.15 3.7 64 2.6 0.064 0.042 17
Жабры 0.07 0.16 1.1 117 20 0.022 <0.01 36
* ДОК в мышечной ткани.
Таблица 2. Ранжирование металлов по убыванию их концентрации в мышечной ткани рыб
Металлы Виды рыб
Co следы
Cd Р>Л>остальные виды
Cu С>Щ>Р>Л >Ст>Е
Fe Щ>С>Р>Ст>Е=Л
Mn Л>Р> ^Щ>Ст>Е
Hg С>Ст>Е>Л>Щ>Р
Pb С>Щ>остальные виды
Zn С>Ст>Р>Щ>Л>Е
Виды рыб: Ст - стерлядь, Щ - щука, Л - лещ, Р - ро-тан, Е - елец, С - судак.
(судак, щука) по сравнению с мирными (Попов, 2001). Большая концентрация металла в мышцах щуки только по сравнению с мышцами ротана подтверждает и другой, отмеченный в публикациях факт (Соболев, 2005) о том, что эффект магни-фикации Н§ не является абсолютным правилом.
Исследования не выявили существенных различий в характере накопления металлов между рыбами-вселенцами и аборигенными видами. Например, концентрация Н§ в мышцах леща больше, чем у щуки при уровне значимости 0,95 ^ = 2.9), но близка к концентрации этого металла в мышцах ельца. В мышцах ротана содержание Н§ оказалась, по сравнению с остальными видами, наименьшей.
Для наглядности распределение металлов по уровню накопления в мышечной ткани по видам рыб отражено в виде ранжированных рядов (табл. 2). Картина ранжирования металлов в печени и жабрах у изучавшися рыб иная, но в целом и по этим органам неоднозначная.
С санитарно-гигиенических позиций выявлен факт превышения ДОК по Н§ в мышцах рыб: у стерляди в 1.8 раза, у леща - в 1.2, у ельца - в 1.3, у судака - в 1.9 раза.
Заключение
Результаты проведенного анализа свидетельствуют о сложном характере аккумуляции металлов в органах изучавшихся рыб устьевого участка р. Томи. При сравнении содержания Н§ в ряде проб хищных и мирных рыб отмечен эффект магнификации. Проявившиеся различия в накоплении металлов между видами рыб из устья Томи связаны, вероятнее всего, с особенностями их питания, что в процессе данной работы не изучалось, но отмечалось в ряде аналогичных публи-
каций (Соболев, 2005; Евтушенко, Дудник, 2014; Еськов и др., 2014; Jin-Ling Liu et al., 2015). В мышечной ткани рыб концентрация всех металлов, кроме Hg, не превышала принятые в России ДОК. Выявленный факт превышения, хотя и небольшого, этого металла в мышцах стерляди, леща, ельца и судака требует продолжения ихтиомониторинга металлов на данном участке реки.
Список литературы
1. Ветров В.А., Корнакова Э.Ф., Кузнецова А.И., Коро-бейникова Л.Г. Содержание металлов в рыбах Байкала // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л., 1989. Т. 12. С. 88-100.
2. ГОСТ 26929-94. Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов.
3. ГОСТ 30178-96. Сырье и продукты пищевые. Атом-но-абсорбционный метод определения элементов.
4. Давыдова О.А., Климов Е.С., Ваганова Е.С., Ваганов А.С. Влияние физико-химических факторов на содержание тяжелых металлов в водных экосистемах. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2014. 167 с.
5. Евтушенко Н.Ю., Дудник С.В. Механизмы поступления, распределения и выведения металлов из организма рыб // Гидробиологический журнал. 2014. Т. 50, № 4. С. 63-77.
6. Еськов Е.К., Зубкова В.М., Болотов В.П. Видовые особенности рыб в накоплении тяжелых металлов и возможное использование их в качестве биогеохимических индикаторов обитания в окружающей среде // Человеческий капитал. 2014. № 8. С. 79-82.
7. Комов В.Т., Пронин Н.М., Мэндсайхан Б. Содержание ртути в мышцах рыб реки Селенга и озер ее бассейна (Россия) // Биология внутренних вод. 2014. № 2. С. 89-96.
8. Моисеенко Т.И. Биоаккумуляция металлов в организме рыб как индикатор гидрогеохимического фона и антропогенной нагрузки // Развитие идей континентальной биогеохимии и геохимической экологии. М.: Изд-во ГЕОХИ РАН, 2010. С. 288-301.
9. МУ 5178-90. Методические указания по обнаружению и определению содержания общей ртути в пищевых продуктах методом беспламенной атомной абсорбции.
10. Попов П.А. Содержание и характер накопления металлов в рыбах Сибири // Сибирский экологический журнал. 2001. Т. 8, №2. С. 237-247.
11. Попов П.А., Трифонова О.В. Содержание и характер накопления металлов в рыбах р. Томи // Сибирский экологический журнал. 2007. Т. 14, №6. С. 961-967.
12. СанПиН 2.3.2.560-960. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов.
13. Соболев К.Д. Особенности накопления тяжелых металлов в органах и тканях рыб различных экологических групп // Современные проблемы водной токсикологии. Бо-рок: Изд-во РАН, 2005. С. 128-129.
14. Тенденция и динамика природной среды Российской федерации на рубеже XX-XXI веков. М.: Росгидромет, 2007. 65 с.
15. Трапезникова В.Н., Трапезников А.В., Коржавин А.В., Платаев А.П. Содержание тяжелых металлов и радионуклидов в рыбе рек Обь и Иртыш на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры // Экология в средней и высшей школе: синтез науки и образования / Матер. всерос. науч.-практ. конф. Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2012. С. 87-91.
2/2018
33
16. Copat C., Bella F., Castaing M., Fallico R. et al. Heavy Metals Concentrations in Fish from Sicily (Mediterranean Sea) and Evaluation of Possible Health Risks to Consumers // Bull. Environ. Contam. and Toxicol, 2012. V. 88, № 1. P. 78-83.
17. Jin-Ling Liu, Xiang-Rong Xu, Zhen-Hua Ding, Jia-Xi Peng et al., Heavy metals in wild marine fish from South China Sea: levels, tissue- and species-specific accumulation and potential risk to humans // Ecotoxicology, 2015. Vol. 24, № 7-8. P. 1583-1592.
18. Romanov V.I., Petlina A.P., Karmanova O.G., Babkina J.B. Current state of ichthyofauna in river Tom basin // Becm. Trny 2011. № 8. P. 102-108.
P.A. Popov, N.V. Androsova, V.A. Popov. Metals contant in fihes of the Tom river mouth (Upper Ob).
Metals (Mn, Fe, Cu, Zn, Cd, Co, Hg, Pb) con-
tent in muscle, liver and gills of fishes (Acipenser ruthenus, Esox lucius, Abramis brama, Leuciscus leuciscus baicalensis, Sander lucioperca and Perc-cottus glenii) of the mouth Tom river was studied. It is shown that the highest content of Hg in comparison with other organs was in the muscles, whereas the content of the rest of the investigated metals - in the liver. When comparing the content of Hg in several samples of predatory and peace fishes was observed magnification effect. Content Hg in fish muscle exceed standards for fresh fish products: with Acipenser ruthenus -1.8 times as much, Abramis brama - 1.2, Leuciscus leuciscus baicalensis - 1.3, Sander lucioperca -1.9 times as much.
Keywords: Tom river; metals; fishes; magnification.
34
российский журннл ииой экологии
