CC BY
6УДК 597.5-1.05 (470.21)
М.А. Новиков, Е.А. Горбачева
Полярный филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ПИНРО им. Н.М. Книповича), Мурманск, 183038 e-mail: [email protected]
СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ТОКСИКАНТОВ В ПРЕСНОВОДНЫХ РЫБАХ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ В 2023 ГОДУ
Исследовано содержание металлов, мышьяка и хлорорганических соединений (ХОС) в мышцах, печени, икре и молоках пресноводных рыб Мурманской области. Образцы рыбы были отобраны в Федосеев-ском оз. (сиг обыкновенный, щука, окунь) и в р. Туломе (горбуша) летом 2023 г. Содержание 11 микроэлементов (Cu, Zn, Ni, Cr, Mn, Fe, Co, Pb, Cd, Hg, As) определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии, а ХОС методом газовой хроматографии. Согласно полученным результатам, содержание анализируемых поллютантов в тканях исследованных рыб варьировало в широких пределах. Наиболее высоким в большинстве случаев оказалось содержание Fe, затем следовал Zn, наименьшим было содержание Cd, Hg, Co и As. Содержание микроэлементов у горбуши имело свои особенности. Содержание Pb, Cd, Hg, As, ГХЦГ, ДДТ и ПХБ в рыбе не превышало установленные в России нормативы. В печени содержание микроэлементов и ХОС было значительно выше, чем в мышцах. Уровень содержания микроэлементов и ХОС в икре и молоках горбуши и сига занимал промежуточное положение между таковым в мышцах и печени. Полученные результаты свидетельствуют об общем незначительном уровне загрязнения представителей пресноводной ихтиофауны Мурманской области.
Ключевые слова: Кольский полуостров, горбуша, сиг, щука, окунь речной, загрязнение, тяжелые металлы, пестициды, ПХБ.
M.A. Novikov, E.A. Gorbacheva
Polar Branch of Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (PINRO named after N.M. Knipovich), Murmansk, 183038 e-mail: [email protected]
CONTENT OF MICROELEMENTS AND ORGANOCHLORINE TOXICANTS IN FRESHWATER FISH IN THE MURMANSK REGION IN 2023
The content of metals, arsenic and organochlorine compounds (OCCs) in the muscle, liver, eggs and milt of freshwater fish in the Murmansk region was studied. Fish samples were collected from Lake Fedoseevskoye (European whitefish, pike, perch) and in the river Tuloma (pink salmon) in the summer of 2023. The content of 11 microelements (Cu, Zn, Ni, Cr, Mn, Fe, Co, Pb, Cd, Hg, As) was determined by atomic absorption spectro-photometry, and OCCs - by gas chromatography. According to the results obtained, the content of the analyzed pollutants in the tissues of the studied fish varied widely. The highest content in most cases was Fe, followed by Zn, the lowest was the content of Cd, Hg, Co and As. The content of microelements in pink salmon had its own characteristics. The content of Pb, Cd, Hg, As, HCH, DDT and PCBs in fish did not exceed the standards established in Russia. In the liver, the content of trace elements and OCCs was significantly higher than in the muscle. The content of microelements and OCCs in the eggs and milt of pink salmon and whitefish lay between those of in the muscle and liver. The obtained results show that the contamination of freshwater fishes with pollutants in the Murmansk Region is generally low.
Key words: Kola Peninsula, pink salmon, whitefish, pike, perch, pollution, heavy metals, pesticides, PCBs.
Загрязнение пресноводных водоемов - одна из важнейших экологических проблем современности, весьма актуальная в Арктической зоне России. Расположение большого числа горнообогатительных, металлургических и химических предприятий на Кольском полуострове суще-
ственно повышает риски для нормального функционирования водных экосистем. Экологические проблемы региона усугубляются повышенным накоплением хлорорганических пестицидов и полихлорированных бифенилов именно в высоких широтах вследствие особенностей их дальнего трансграничного переноса в атмосфере [1]. Хлорорганические соединения (ХОС) составляют основу группы стойких органические загрязнителей - одних из самых токсичных и потенциально опасных соединений глобального распространения. Тяжелые металлы (ТМ), мышьяк и ХОС попадая, главным образом, с промышленными стоками и осадками во внутренние водоемы российской Арктики представляют угрозу для местных гидробионтов, представителей ихтиофауны, многие из которых являются редкими видами или ценными промысловыми объектами любительского и спортивного рыболовства, а также традиционными продуктами питания коренных малочисленных народов Севера. Многие ТМ и ХОС обладают способностью накапливаться в трофических цепях и тем самым создают дополнительную угрозу для конечных потребителей рыбы - редких и охраняемых птиц (орлан-белохвост, скопа), наземных млекопитающих, а также человека.
Загрязняющие вещества и соединения в промысловых рыбах Мурманской области - важный предмет регулярного экологического мониторинга, выполняемого Полярным филиалом ВНИРО (ПИНРО им. Н.М. Книповича) на пресноводных водоемах.
Отбор и подготовку проб рыбы из водоемов Мурманской области выполняли в июле - августе 2023 г. в соответствии с действующими методическими руководствами и нормативными документами [2]. Количество исследованных представителей пресноводной ихтиофауны составило четыре вида: обыкновенный, или озерный сиг (Coregonus lavaretus), речной окунь (Perca fluviatilis), щука обыкновенная (Esox lucius) из оз. Федосеевского (бассейн Кандалакшского залива) и горбуша (Oncorhynchus gorbuscha) из р. Туломы. Пробы для анализа доставляли в химико-аналитическую лабораторию ПИНРО им. Н.М. Книповича (г. Мурманск).
Содержание 11 микроэлементов (Cu, Zn, Ni, Cr, Mn, Fe, Co, Pb, Cd, As, Hg) и четырех хло-рорганических соединений определяли в мышцах, печени и половых продуктах исследуемых рыб по стандартным сертифицированным методикам. Количественный анализ микроэлементов осуществляли на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-6800 фирмы «Shimadzu», Япония (аналитик Лаптева А.М.). Содержание микроэлементов - тяжелых металлов и мышьяка выражали в мкг/г сырой массы пробы. Хлорорганические пестициды (ХОП) и полихлорбифенилы (ПХБ) исследовали методом газовой хроматографии с использованием газового хроматомасс-спектрометра GCMS-QP2010 Plus фирмы «Shimadzu» (аналитик Багрянцева У.П.). Изучали накопление в тканях рыб суммы а-, у-изомеров гексахлорциклогексана (ГХЦГ), гексахлорбен-зола (ГХБ), дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и его метаболитов, а также содержание суммы конгенеров ПХБ с номерами по номенклатуре IUPAC 28, 31, 52, 101, 105, 118, 138, 153, 156, 180. Содержание ХОП и ПХБ выражали в нг/г сырой массы рыбы.
В ходе работы выполнено определение ТМ и As в четырех пробах мышц (горбуша, сиг, окунь, щука), четырех пробах печени (горбуша, сиг, окунь, щука), двух пробах икры (сиг, горбуша) и одной пробе молок (горбуша). Результаты исследований уровня содержания ТМ и мышьяка в рыбе представлены в табл. 1.
Таблица 1
Среднее содержание микроэлементов в органах и тканях пресноводных рыб Мурманской области в 2023 г., мкг/г сырой массы
Микроэлемент Вид рыбы
Горбуша Сиг Окунь Щука
мышцы печень молоки икра мышцы печень икра мышцы печень мышцы
Cu 0,492 28,33 0,533 1,62 0,235 3,96 0,6 0,237 2,62 0,17
Zn 4,060 26,25 5,620 14,9 4,58 38,42 10,71 2,417 25,76 2,72
Ni 0,170 0,50 0,620 0,26 0,275 0,54 0,6 0,600 0,64 0,4
Cr 0,092 0,16 0,165 0,59 0,295 0,68 0,49 0,343 0,47 0,24
Mn 0,224 0,29 0,343 0,57 0,275 1,09 0,29 0,190 3,60 0,11
Co 0,282 0,98 0,528 0,47 0,06 0,06 0,02 0,103 0,14 0,01
Pb 0,143 0,71 0,463 0,18 0,08 0,66 0,4 0,100 0,30 0,11
Fe 8,646 37,33 14,145 30,8 6,38 7,19 2,14 7,337 27,03 4,05
Cd 0,001 0,34 0,009 0,01 0,005 0,00 0,004 0,005 0,33 0,006
As 0,132 0,27 0,633 0,19 0,11 0,14 0,42 0,093 0,20 0,11
Hg 0,104 0,23 0,069 0,001 0,001 0,001 0,001 0,016 0,03 0,001
Из микроэлементов в мышцах обыкновенного полупроходного сига С. 1ауагвШз из оз. Федо-сеевского (Ы = 2, Ь = 32 и 39 см, Ш = 386,4 и 544,2 г) преобладали железо, цинк и хром. Содержание никеля, марганца, меди, мышьяка, свинца, кобальта и кадмия в мышцах изученных рыб было значительно ниже. Содержание ртути было на уровне и ниже предела обнаружения применяемого метода анализа (<0,001 мкг/г). Содержание ртути, кадмия, свинца и мышьяка в мышцах исследованных сигов было значительно ниже установленных нормативов [3]. Содержание микроэлементов в печени сига было намного выше и составляло по убыванию следующий ряд: Zn > Fe > ^ > Mn > & > Pb > № > As > ^ > Cd. Содержание ^ в печени сига было ниже предела обнаружения.
Поскольку особь сига (самка, Ь = 39 см), отловленная в конце августа 2023 г., находилась в преднерестовом состоянии (нерест в октябре - декабре), было исследовано содержание микроэлементов в икре (см. табл. 1). Уровень содержания микроэлементов в икре сига в целом занимал промежуточное положение между таковым в мышцах и печени. Так, в икре преобладали цинк и железо. Следует отметить повышенное по сравнению с мышцами и печенью содержание никеля в икре сига и пониженное - железа. Содержание ртути было ниже предела обнаружения.
Известно, что обыкновенный сиг (С. \avaretus) является надежным тестобъектом, достоверно отражающим интенсивность нагрузки долговременного техногенного воздействия ТМ [4, 5]. Полученные нами данные по содержанию ТМ в мышцах сига из оз. Федосеевского по большинству показателей выглядят предпочтительнее приведенных в научной литературе для Мурманской области. Так, отмеченное нами содержание ^ было в 3,6 раза ниже, чем в мышцах сига из озер Куэтсъярви, Иля-Наутсиярви, Виртуовошъяур и Кочеяур, содержание № в 3,1 раза ниже, а Zn в среднем в 4,1 раза ниже, чем у сигов из вышеперечисленных озер [4]. Поскольку указанные озера испытывают влияние загрязнения со стороны предприятий горно-металлургического комбината «Печенганикель», уровень содержания ТМ в мышцах сига из оз. Федосеевского можно считать фоновым для Мурманской области. Данное утверждение согласуется и по содержанию ряда ТМ в печени сига С. \avaretus из оз. Имандра, также испытывающего значительную антропогенную нагрузку со стороны предприятий горно-металлургического комбината «Севе-роникель» [5]. Так, содержание ^ в печени сига из оз. Федосеевского было в 14,3 раза ниже, чем у того же вида из оз. Имандра, Zn в 7,4 раза, Fe в 19,7 раза, Mn в 7,1 раза, Cd в 27,5 раза. Напротив, содержание № и Pb в печени сига из оз. Федосеевского было больше, чем в печени сига из оз. Имандра в 1,2 и 16,5 раза соответственно. Здесь следует отметить, что в обоих случаях содержание Pb в печени сига С. \avaretus было относительно невелико.
Из микроэлементов в мышцах горбуши О. gorbuscha из р. Туломы (Ы = 5, Ь = 450-540 см, Ш = 825,6-1608,5 г) преобладали железо, цинк и медь (см. табл. 1). Содержание кобальта, марганца, никеля, свинца, мышьяка, ртути и хрома в мышцах изученных рыб было значительно ниже. Содержание кадмия было совсем незначительным - 0,001 мкг/г сырой массы. Содержание
Cd, Pb и As в мышцах исследованных особей горбуши было значительно ниже установленных нормативов [3].
Содержание микроэлементов в печени горбуши было намного выше и убывало в ряду: Fe > > ^ > Zn > ^ > Pb > № > Cd > Mn > As > ^ > Обращает на себя внимание относительно высокое содержание кобальта в мышцах, а также меди, кобальта и кадмия в печени горбуши. Кобальт и медь могут быть маркерами загрязнения вод Кольского п-ова, в том числе и прибрежных морских, выбросами металлургических и горно-обогатительных предприятий Мурманской области и соседней Норвегии. Полагают, что районы морского нагула горбуши, интродуциро-ванной в Евро-Арктическом регионе, приурочены к юго-западной части Баренцева моря, а также к Норвежскому и Северному морям [6].
В мышцах речного окуня Р. fluviatilis из оз. Федосеевского (Ы = 28, Ь = 14-25 см, Ш = 33,1-273,0 г) содержание металлов было низким; преобладали железо, цинк, никель, хром, медь и марганец (см. табл. 1). Содержание микроэлементов в печени окуня было намного выше и убывало в ряду: Fe > Zn > Mn > ^ > № > & > Cd > Pb > As > ^ > Содержание ртути, кадмия, свинца и мышьяка в мышцах исследованного окуня было значительно ниже установленных в России нормативов [3]. Содержание ТМ в мышцах окуня из оз. Федосеевского также было заметно меньше (в разы) известных данных для этого вида из водоемов Мурманской области и Красноярского края (бассейн Средней Оби) [4, 7, 8]. Признаков влияния техногенного загрязнения на речного окуня не обнаружено, что позволяет говорить о фоновом уровне присутствия ТМ в окуне оз. Федосеевского.
В мышцах щуки обыкновенной E. Шаш из оз. Федосеевского ^ = 2, L = 39 и 42 см, W = 330 и 426 г) содержание микроэлементов также было невысоким; преобладали железо, цинк, никель и хром (см. табл. 1). Содержание ртути было меньше предела обнаружения применяемого метода анализа. Содержание металлов в печени щуки было заметно выше и составляло (по убыванию): Zn - 28,36, Fe - 19,5, ^ - 2,49, Pb - 0,91, № - 0,91, & - 0,62, Mn - 0,29, As - 0,12, ^ -0,09 мкг/г, Cd - 0,082, ^ - 0,009 мкг/г сырой массы. В результате содержание ртути, кадмия, свинца и мышьяка в мышцах щуки было ниже установленных в России нормативов [3]. Содержание ТМ в мышцах щуки из оз. Федосеевского также было заметно меньше (в разы) известных данных для особей этого этого вида из водоемов Мурманской области и Красноярского края (бассейн Средней Оби), за исключением содержания свинца, где наблюдались сходные значения [4, 8].
Уровень содержания микроэлементов в печени щуки был близок к их содержанию в печени окуня. Признаков влияния техногенного загрязнения на щуку не обнаружено, что позволяет говорить о фоновом уровне присутствия ТМ в щуке оз. Федосеевского.
Полученные нами в 2023 г. данные по содержанию ТМ и мышьяка в пресноводных рыбах Мурманской области хорошо согласуются с аналогичными данными предшествующего 2022 г. по обыкновенному сигу, речному окуню и щуке [9]. Тем не менее следует отметить, что обнаруженное в 2022 г. высокое содержание мышьяка в печени окуня из оз. Колвицкого (3,86 мкг/г сырой массы) не нашло «подтверждения» в окуне из оз. Федосеевского. Можно констатировать, что в первом случае был получен аномальный результат, требующий повторных исследований ихтиофауны оз. Колвицкого на предмет содержания мышьяка в рыбе. Данные по содержанию ТМ в рыбе из оз. Колвицкого и оз. Федосеевского одного порядка, за исключением хрома, количество которого в мышцах и печени окуня из оз. Колвицкого было необычно мало.
Выполнено определение ХОП и ПХБ в четырех пробах мышц (горбуша, сиг, окунь, щука), четырех пробах печени (горбуша, сиг, окунь, щука), одной пробе молок (горбуша) и двух пробах икры (сиг, горбуша). Результаты исследований содержания хлорорганических соединений представлены в табл. 2.
Таблица 2
Среднее содержание ХОС в органах и тканях пресноводных рыб Мурманской области в 2023 г.,
нг/г сырой массы
Вид рыбы (орган, ткань) Вид хлорорганического соединения (поллютанта)
ПХБ ДДТ ГХЦГ ГХБ
Горбуша (мышцы) 8,34 5,71 1,83 0,27
Горбуша (печень) 12,88 9,12 4,28 1,24
Горбуша (икра) 10,60 6,40 2,83 1,16
Горбуша (молоки) 12,80 7,97 2,90 1,30
Сиг обыкновенный (мышцы) 8,29 19,80 1,50 0,29
Сиг обыкновенный (печень) 14,15 26,95 5,86 2,32
Сиг обыкновенный (икра) 10,20 15,20 4,47 1,01
Окунь речной (мышцы) 2,04 2,14 0,56 0,28
Окунь речной (печень) 15,53 10,15 9,02 1,23
Щука (мышцы) 9,42 2,65 3,22 2,02
Щука (печень) 31,20 12,40 4,92 2,36
Среди ХОС в мышцах сига обыкновенного преобладал ДДТ, суммарное содержание которого было заметно выше, чем у горбуши. Кроме того, в мышцах сига отмечено наибольшее общее содержание изученных ХОС. Содержание ХОС в печени сига было заметно выше, чем в мышцах. По общему содержанию ХОС в печени сиг уступал, причем незначительно, только щуке. Уровень содержания ХОС в икре сига в целом был ниже, чем в печени.
Из хлорорганических соединений в мышцах горбуши преобладали ПХБ (табл. 2). Содержание ХОС в печени горбуши было значительно выше, чем в мышцах. Уровень содержания ХОС в икре и молоках исследованных экземпляров горбуши занимал промежуточное положение между мышцами и печенью, при этом уровень загрязнения молок ХОП и ПХБ был немного выше, чем икры.
Из хлорорганических соединений в мышцах щуки, также как и у горбуши, преобладали ПХБ (табл. 2). Содержание суммы ПХБ в печени щуки было наибольшим среди всех исследованных рыб. Кроме того, общее содержание ХОС в печени щуки было максимальным среди всех исследованных рыб.
Из ХОС в мышцах речного окуня преобладал ДДТ, суммарное содержание которого было невысоким (см. табл. 2). При этом общее содержание ХОС в мышцах речного окуня было заметно ниже, чем у всех исследованных представителей ихтиофауны Мурманской области. Содержание ХОС в печени окуня было значительно выше, чем в мышцах (в среднем в семь раз). Кроме того, содержание суммы ГХЦГ в печени речного окуня было наибольшим среди всех исследованных рыб.
Среди всех изученных рыб наиболее заметными были отличия по уровню содержания ДДТ и ПХБ. Напротив, наиболее близким по уровню было содержание ГХБ в мышцах рыб. Содержание ГХЦГ, ДДТ, ПХБ в мышцах, печени, икре и молоках рыб, выловленных в водоемах Мурманской области в 2023 г., значительно ниже установленных нормативов [3].
Полученные результаты вполне соответствуют результатам работ других авторов [10]. Так, для пресноводных рыб относительно чистых Куршского и Вислинского заливов - леща, плотвы и судака - показано, что содержание суммы ГХЦГ в печени в среднем составляет около 12-13 нг/г сырой массы, а суммы ДДТ - 9-10 нг/г сырой массы. При этом максимальное содержание суммы ПХБ отмечается для проб из Вислинского залива и достигает 40 нг/г для печени леща. В Куршском заливе сумма ПХБ в печени леща достигает 22 нг/г сырой массы. Эти результаты отмечены для образцов, отобранных в осенне-зимний период 2011-2012 гг. Авторы цитируемой публикации также обращают внимание на присутствие в пробах печени плотвы незначительного количества гексахлорбензола [10].
Приведенные выше результаты наших исследований подтверждают сохранение общего незначительного уровня загрязнения пресноводной ихтиофауны Мурманской области.
Литература
1. Wania F. Assessing the potential of persistent organic chemicals for long-range transport and accumulation in polar region // Environ. Sci. Technol. - 2003. - V. 37. - P. 1344-1351.
2. Изучение экосистем рыбохозяйственных водоемов, сбор и обработка данных о водных биологических ресурсах, техника и технология их добычи и переработки. Вып. 1. Инструкции и методические рекомендации по сбору и обработке биологической информации в морях Европейского Севера и Северной Атлантики. - М.: ВНИРО, 2004. - 299 с.
3. ТР ТС 021/2011. Технический регламент Таможенного союза. «О безопасности пищевой продукции». Утв. решением Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 № 880. Официальный сайт Комиссии Таможенного союза. - URL: http://docs.cntd.ru/document/902320560 (дата обращения: 30.01.2023).
4. Особенности накопления тяжелых металлов в рыбах малых озер зеленого пояса Фенно-скандии (на территории Мурманской области) / П.М. Терентьев, Е.М. Зубова, Н.А. Кашулин, И.М. Королева // Труды Карельского научного центра РАН. - № 5. - 2019. - С. 39-55.
5. Роль микроэлементов в адаптации метаболизма рыб к снижению загрязнения (на примере субарктического оз. Имандра) / Н.А. Гашкина, Т.И. Моисеенко, Л.А. Шуман, И.М. Королева // Геохимия. - 2022. - Т. 67, № 2. - С. 119-135.
6. Микроэлементный состав горбуши из рек баренцевоморского и охотоморского бассейнов / Н.К. Христофорова, А.В. Литвиненко, М.Ю. Алексеев, В.Ю. Цыганков // Российский журнал биологических инвазий. - 2023. -№ 2. - С. 272-287.
7. Попов П.А., Андросова Н.В. Содержание тяжелых металлов в мышечной ткани рыб из водоемов бассейна реки Оби // Вестник Томского государственного университета. Биология. -2014. - № 4 (28). - С. 108-122.
8. Попов П.А., Андросова Н.В., Попов В.А. Характер накопления металлов в рыбах среднего течения Оби // Известия АО РГО. - 2019. - № 2 (53). - С. 82-89.
9. Новиков М.А. Содержание металлов и мышьяка в пресноводных рыбах Мурманской области в 2022 г. // Актуальные проблемы биоразнообразия и биотехнологии [Электронный ресурс]: Материалы II Междунар. науч.-практ. конф. (21 февраля 2023 г.). - Астрахань: Астраханский государственный университет, 2023. - С. 165-168.
10. Дубова О.Л., Бахолдина Л.П., Шендерюк В.В. Безопасность рыбной продукции в аспекте мониторинга хлорорганических соединений водных биологических ресурсов Балтийского региона // Вестник МГТУ. - 2016. - Т. 19, № 3. - С. 617-624.
