CC BY
99
2008
Известия ТИНРО
Том 154
УДК 597-1.044:597.554.3
Е.Н. Чернова1, 3, Н.К. Христофорова3, А.Л. Марченко4, В.Я. Кавун2, М.Ю. Ковалев2*
1 Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, 690041, г. Владивосток,
ул. Радио, 7; 2 Институт биологии моря ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17; 3 Дальневосточный государственный университет, 690600, г. Владивосток, ул. Суханова, 8; 4 Комсомольский-на-Амуре гуманитарно-педагогический государственный университет, 681000, г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Кирова, 17/2
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОРГАНАХ КАРАСЯ СЕРЕБРЯНОГО (CARASSIUS AURATUS GIBELIO) ИЗ ВОДОЕМОВ ЮЖНОГО ПРИМОРЬЯ
Изучены концентрации металлов Fe, Mn, Cu, Zn, Cd, Pb и Ni в органах карася серебряного Carassius auratus gibelio из водоемов и водотоков юга Приморского края. Показано, что концентрации элементов в мышцах особей из районов с разным уровнем антропогенного пресса практически не различаются. Содержание элементов в печени карасей согласуется с литературными данными об антропогенной нагрузке на водотоки юга Приморья. Наименьшие концентрации металлов обнаружены в органах карасей из р. Каменушка, протекающей по малонаселенному району, наибольшие — в особях рек, впадающих в Амурский и Уссурийский заливы. Сравнительная оценка данных по содержанию микроэлементов в карасе серебряном из разных частей ареала — бассейнов рек Приморья, Сибири, Амура, Дуная — показала, что средние уровни Cu, Cd, Ni, Pb в приморских карасях сопоставимы с таковыми в сибирских реках и значительно ниже, чем в Дунае. Содержание Fe и Zn в приморских и амурских рыбах сопоставимо с содержанием в сибирских и дунайских карасях.
Ключевые слова: карась серебряный, Carassius auratus gibelio, тяжелые металлы, Приморский край.
Chernova Е-N., Marchenko АХ., Khristoforova N-К., Kavun V.Yа., Kov-alev M.Yu. Metals concentrations in the organs of crucian (Carassius auratus gibelio) from the reservoirs of south Primorye // Izv. TINRO. — 2008. — Vol. 154. — P. 214-230.
Concentrations of Fe, Mn, Cu, Zn, Cd, Pb, and Ni are determined in the organs of crucian (Carassius auratus gibelio) from the reservoirs of south Primorye. The
* Чернова Елена Николаевна, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук, e-mail: [email protected]; Христофорова Надежда Константиновна, доктор биологических наук, профессор, e-mail: [email protected]; Марченко Анастасия Леонидовна, кандидат биологических наук, e-mail: [email protected]; Кавун Виктор Яковлевич, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук, e-mail: [email protected]; Ковалев Михаил Юрьевич, кандидат биологических наук, e-mail: [email protected].
concentrations in the muscle tissue of crucians were almost not differed between the reservoirs with different anthropogenic impact, but the concentrations in the liver depended on the impact level. The minimum concentrations of the metals were found in the crucians from the Kamenushka River flowing through thinly populated areas, and their greatest concentrations were found in the crucians from the rivers inflowing into the Amur and Ussuri Bays subjected to the influence of agriculture. Comparing to the metals concentrations in other areas of the crucian habitat, the concentrations of Cu, Cd, Ni, and Pb in the crucians of Primorye are equal with their values for Siberia and are considerably lower than the values for the Danube; the concentrations of Fe and Zn are almost the same in the fish from Primorye and from the Amur, Siberian rivers, and the Danube.
Key words: crucian, Carassius auratus gibelio, trace metals, Primorye.
Введение
Реки юга Приморского края, как и многие другие реки нашей страны и всего мира, испытывают антропогенный и техногенный пресс. Большая часть рек, особенно в нижнем течении, относится к "загрязненным" или "грязным", главным образом за счет сброса органических веществ — белков, жиров, нефте-углеводородов, детергентов и фенолов, — поступающих с хозяйственно-бытовыми, сельскохозяйственными и промышленными стоками. Загрязнение металлами чаще всего имеет локальный характер (Чудаева, 2002).
Концентрации металлов в водных животных зависят от их содержания в среде и пище. Загрязнение среды приводит к росту количества металлов в живых организмах. Ряд гидробионтов, в частности рыбы, используются в пищу человеком, поэтому знание концентраций токсичных элементов в их мясе весьма важно. С другой стороны, концентрации металлов в организмах, в частности в рыбах, на 2-6 порядков величин выше, чем в окружающей среде, и не столь изменчивы, как в воде (Христофорова, 1989). Поэтому их используют для мониторинга загрязнения вод металлами, благодаря чему повышается объективность и точность оценки качества среды, а также во много раз уменьшается возможность загрязнения проб при отборе и подготовке их к анализу.
Мировой опыт наблюдения за уровнем загрязнения рыб, как морских, так и пресноводных, тяжелыми металлами достаточно велик, но в Приморском крае он незначителен (Зорина и др., 1999; Чернова, Кавун, 2000; Ковековдова, Симо-конь, 2002). В настоящее время, при нарастающем антропогенном прессе, становится актуальным контроль загрязнения как самих водных организмов, так и среды их обитания. В связи с этим карась серебряный (Carassius auratus gibelio), широко распространенный в водоемах со стоячими и медленно текущими водами, является одним из видов-индикаторов, используемых для оценки качества среды. Он имеет смешанный тип питания — питается детритом и бентосом, предпочитает водоемы и водотоки с илистыми грунтами, практически не мигрирует, экологически очень пластичен. Карась серебряный является объектом промысла и спортивной рыбной ловли в Приморье (Рыбы Приморья, 2002).
Цель данной работы — изучить концентрации тяжелых металлов в различных органах карася серебряного из водоемов юга Приморского края с разным уровнем антропогенного пресса.
Материалы и методы
Рыбы были выловлены в приморских реках: Кипарисовке, Лебединой, Каме-нушке и озерах Приморья: Ханке, Кролевецком, Родниковом, а также в р. Харпи Хабаровского края (рис. 1 ).
Река Кипарисовка принадлежит бассейну р. Раздольной — самой крупной из рек, впадающих в Амурский залив, протекающей по территории Надеждинс-кого района. Оз. Кролевецкое расположено на заболоченной территории Шко-товского района, питается за счет нескольких небольших водотоков, а также
достаточно крупной р. Кневнчанка, впадающей в Уссурийский залив. Оз. Ханка — самое крупное озеро Дальнего Востока, находится в юго-западной части Приморского края. Водосборы этих трех водоемов располагаются в освоенных аграрных районах и поэтому существенно загрязнены стоками с сельскохозяйственных угодий, в том числе и тяжелыми металлами (Чудаева, 2002). Р. Каменушка, основной приток р. Комаровка, также принадлежит бассейну р. Раздольной, ее верхний участок протекает по малонаселенной и малоосвоенной территории, на границе с Уссурийским заповедником, и поэтому выбран нами в качестве фонового района.
Fig. 1. ^е scheme о! investigation агеа: 1 — Ше Lebedinaya River, 2 — Ьаке Rodni-kovoye, 3 — Lake Krolevetskoye, 4 — Ше Kiparisovka River, 5 — Lake Мапка, 6 — the Kamenushka River, 7 — the Kharpi River
Река Лебединая и оз. Родниковое находятся на территории Хасанского района — на самом юго-западе Приморья в приграничной зоне. Оз. Родниковое
216
расположено на территории водно-болотных угодий юга этого района вдали от населенных пунктов. Р. Лебединая протекает по ненаселенной территории и впадает в бухту Экспедиции зал. Посьета. В паводки этот водоток испытывает воздействие загрязненных вод пограничной р. Туманной, протекающей по территории Китая и КНДР, которая в эти периоды нередко прорывается в русло р. Лебединой.
Река Харпи протекает по малонаселенной территории Хабаровского края и впадает в оз. Болонь, принадлежащее бассейну Амура. Эта небольшая река также относится к чистым водотокам и выбрана нами в качестве района сравнения для выявления возможных различий в региональных фоновых уровнях металлов в среде и организмах.
Основные сборы образцов сделаны в мае-июле 2002-2005 гг., лишь караси из рек Каменушка и Харпи выловлены в ноябре-декабре 2005 г. Из каждого места отбирали по 5 экз. рыб. В большинстве водоемов, за исключением оз. Родникового, рыбы имели гонады на 2-3-й стадии развития. Гонады карасей из данного озера находились на 0-й, посленерестовой, стадии. Размеры рыб варьировали от 183-221 (озера Кролевецкое, Лебединое, Родниковое и р. Каменушка) до 256-269 мм (оз. Ханка, реки Кипарисовка и Харпи).
Рыб препарировали, выделяя отдельные органы, которые затем высушивали при температуре 85 °С. На анализ брали чешую, кожу, мышцы, гонады, жабры, печень, почку и селезенку. Содержание химических элементов Fe, Мп, Си, 2п, РЬ, Cd и № определяли атомно-абсорбционным методом на приборе Shimadzu АА-6800. Контроль аналитического качества работ вели с использованием холостых проб и стандартного материала 2976. Ошибка определения — 3-12 %.
Результаты анализа проб представлены в микрограммах на грамм сухой массы.
Для адекватного сравнения с литературными данными, где концентрации металлов рассчитаны на сырую массу органов рыб, использован коэффициент соотношения сухой и сырой массы, равны 5 для мышц, печени, почек, селезенки и гонад (Химический состав ..., 1987), 3 — для кожи и 2 — для чешуи (собственные данные).
Результаты и их обсуждение
Полученные данные и результаты их обработки представлены на рис. 2-5. Данные о содержании каждого металла рассматриваются отдельно.
Железо. Его концентрации в чешуе и мышцах карасей из разных районов Приморья довольно близки и составляют 14-49 мкг/г. В коже они выше — 3488 мкг/г. Близки и концентрации металла в гонадах рыб из разных водоемов — 51-82 мкг/г. Исключением явились караси из оз. Родникового, средняя концентрация Fe в гонадах которых была значительно выше — 335 мкг/г.
В почках рыб из разных районов сбора концентрации Fe также достоверно не различались, хотя и варьировали от 208 (оз. Ханка) до 343 мкг/г (оз. Кролевецкое). В жабрах концентрации Fe изменялись сходно: от 184 в особях из оз. Ханка до 435 и 454 мкг/г в карасях из р. Лебединой и оз. Кролевецкого. По уровню содержания металла в печени и селезенке караси разделились на две группы. Более высокие средние концентрации найдены в рыбах из оз. Кроле-вецкого и р. Кипарисовка (734-894 мкг/г в печени и 1600-1676 мкг/г в селезенке), более низкие — в рыбах из рек Лебединой и Каменушка, а также из оз. Ханка (93-276 мкг/г в печени и 777-1115 мкг/г в селезенке) (рис. 2).
Марганец. Концентрации Мп в коже, мышцах, почках и гонадах карасей из всех исследованных районов низки и достоверно не различаются (рис. 2), исключением явились гонады рыб оз. Родникового, где уровень этого элемента был наиболее высоким — 17 мкг/г. Содержание Мп в печени и селезенке карасей варьировало более существенно. Так, максимум накопления марганца отмечался в карасях р. Кипарисовка и оз. Кролевецкого (соответственно 28,3 и 17,8;
3500
3000 -
«
s я
1500
oj Я Я
1000
0 -
селезенка печень жабры
гонада
чешуя
мышцы
марганец
жабры
чешуя
селезенка
гонада
мышцы
250 -
ЩКипарисовка ■ Кролевецкое ИРодниковое ВЛебединая ЦЦХанка ЕЗКаменушка [ЦХарпи
Рис. 2. Концентрации железа и марганца в органах карася из озер и рек юга Приморского края
Fig. 2. Concentrations of Fe and Mn in the crucian organs from the lakes and rivers of the south of Primorye
23,9 и 21,5 мкг/г), минимум — в карасях оз. Ханка (соответственно 6,0 и 5,0 мкг/г). В чешуе и жабрах рыб наибольшие концентрации Mn найдены в обитателях р. Лебединой — соответственно 114 и 166 мкг/г; минимальные — вновь в особях из оз. Ханка — соответственно 40 и 55 мкг/г (рис. 2).
Медь. Средние концентрации Cu в органах приморских карасей варьировали также незначительно. Чешуя, кожа, мышцы содержали от 1,5 до 3,9 мкг/г данного металла, жабры — 3,7-4,7 мкг/г, почки и гонады — 5,5-12,1 мкг/г.
медь
900
800
700
600
500
400
300
200
100
гонада
почки селезенка жабры чешуя
мышцы
цинк
селезенка
мышцы
гонада кожа чешуя
I Лебединая □ Ханка НКаменушка ПХарпи
жабры почки печен
■ Кипарисовка ■ Кролевецкое 0 Родниковое
Рис. 3. Концентрации меди и цинка в органах карася из озер и рек юга Приморского края
Fig. 3. Concentrations of Cu and Zn in the crucian organs from the lakes and rivers of the south of Primorye
И только в печени и селезенке концентрации микроэлемента варьировали заметно и различались более чем на порядок в зависимости от места обитания. Наибольшее количество Cu обнаружено в печени рыб р. Кипарисовка (49,2 мкг/г), наименьшее — р. Каменушка (2,9 мкг/г). В селезенке наибольшее количество Cu наблюдалось в рыбах из оз. Ханка (8,7 мкг/г), наименьшее — из р. Лебединой (0,4 мкг/г).
Концентрации меди в органах и тканях рыб р. Харпи были сопоставимы с таковыми в приморских рыбах (рис. 3).
селезенка почки печень гонада жабры чешуя
мышцы
селезенка
жабры
чешуя
■ Кипарисовка ИКролевецкое И Родниковое Ш Лебединая □ Ханка 0 Каменушка О Харпи
Рис. 4. Концентрации кадмия и свинца в органах рыб из озер и рек юга Приморского края
Fig. 4. Concentrations of Cd and Pb in the crucian organs from the lakes and rivers of the south of Primorye
Цинк. Средние концентрации Zn в мышцах и чешуе карасей из водоемов Приморья были также довольно близки, находясь в диапазоне 60-113 мкг/г. В коже карасей из оз. Родникового, а также р. Каменушка найдено наименьшее количество Zn — 75-85 мкг/г против 145-215 мкг/г в рыбах из остальных районов, с максимумом в обитателях оз. Ханка (рис. 3).
Следующими органами в порядке увеличения концентраций цинка стоят селезенка, печень, почки и жабры. В этих органах карасей из р. Лебединой обнаружены наименьшие количества Zn (соответственно 85, 58, 259 и 217 мкг/г) по сравнению с рыбами из других мест. Максимальных значений достигали концентрации металла в селезенке и печени карасей из оз. Кролевецкого — соответ-
16
й 14
s 14
^ 10 s 10
гонада
чешуя
мышцы
селезенка почки жабры печень кожа гонада чешуя мышцы
■ Кипарисовка ИКролевецкое ^Родниковое ■ Лебединая □ Ханка ИКаменушка ЕЭХарпи
Рис. 5. Концентрации никеля в органах рыб из озер и рек юга Приморского края
Fig. 5. Concentrations of Ni in the crucian organs from the lakes and rivers of the south of Primorye
ственно 289 и 386 мкг/г. Наибольшее же количество этого элемента найдено в почках, жабрах и гонадах карасей из оз. Родникового — соответственно 557, 708, 399 мкг/г.
Концентрации цинка в органах карасей р. Харпи были сопоставимы с таковыми в приморских рыбах. Но в мышцах рыб из этой реки уровни содержания металла были достоверно выше (до 137 мкг/г, P = 0,05), чем в рыбах Приморья (рис. 3).
Кадмий. Концентрации Cd в чешуе, мышцах, коже и гонадах всех карасей довольно низки (за исключением рыб оз. Родникового), и их пределы изменений практически одинаковы — 0,19-0,27; 0,19-0,31; 0,35-0,57; 0,25-0,43 мкг/г (рис. 4), с достоверным минимумом в рыбах из р. Каменушка (соответственно 0,02; 0,02; 0,01; 0,10). Для жабр и печени разброс данных был несколько выше, с минимумом элемента в карасях из р. Каменушка (соответственно 0,09 и 0,03 мкг/г). Максимальные концентрации Cd в жабрах имели рыбы оз. Родникового (0,81 мкг/г), в печени — рыбы р. Кипарисовка (1,01 мкг/г). В почках концентрации Cd были существенно выше, чем в других органах: в карасях из озер Ханка и Родниковое они достигали максимума — 2,62-2,52 мкг/г, в особях же из других четырех мест составляли 1,53-1,20 мкг/г. Величины концентраций Cd в селезенке достоверны только для карасей из рек Каменушка (0,06 ± 0,01 мкг/г), Кипарисовка (1,46 ± 0,39 мкг/г) и оз. Ханка (1,71 ± 0,65 мкг/г); в рыбах из других мест вылова масса органа была недостаточной, чтобы считать полученные данные репрезентативными.
Концентрации Cd в карасях из р. Харпи были почти такими же, как в рыбах из р. Каменушка, и значительно ниже, чем в рыбах из других районов Приморского края (рис. 4).
Свинец. Содержание Pb в органах карасей существенно варьировало, но средние величины изменялись незначительно — от 0,6 до 2,4 мкг/г, за исключением кожи и почек (рис. 4). В коже карасей концентрации Pb изменялись от 1,0 до 3,5 мкг/г соответственно в реках Лебединой и Кипарисовка. В почках рыб
концентрации РЬ варьировали от менее чем 0,017 (оз. Кролевецкое) до 1,8 мкг/г (оз. Родниковое), т.е. на два порядка. В селезенке рыб содержание металла изменялось от 0,44 (р. Кипарисовка) до 2,7 мкг/г (оз. Ханка) (рис. 4). Из-за малых навесок содержание свинца в селезенке рыб из р. Лебединой, озер Родникового и Кролевецкого не определяли.
В р. Харпи караси имели минимальное, по сравнению с приморскими рыбами, количество свинца — от величины, меньшей 0,017 мкг/г (т.е. ниже предела обнаружения) в мышцах, коже и селезенке, до 0,8 мкг/г в печени.
Никель. Средние концентрации № в чешуе, мышцах, коже, гонадах и печени карасей из водоемов Приморского края слабо различались (различия недостоверны) и укладывались в диапазон 0,22-1,11 мкг/г (гонады рыб оз. Родникового — 1,78 мкг/г). Концентрации металла в жабрах составили 0,67-3,06 мкг/г с максимумом в карасях оз. Кролевецкого (рис. 5). Уровни содержания элемента в почках изменялись в аналогичном диапазоне, но наибольшие концентрации № отмечались в почках рыб р. Кипарисовка и оз. Кролевецкого (1,9-2,0 мкг/г). Аналогично кадмию и свинцу, концентрации никеля в селезенке рыб достоверно определены только в ряде проб из рек Кипарисовка и Каменушка, а также оз. Ханка, концентрация металла в них изменялась в пределах от 1,0 до 3,2 мкг/г.
Концентрации никеля в органах карасей р. Харпи сопоставимы с уровнями для приморских рыб (рис. 5).
Таким образом, в карасях р. Кипарисовка и оз. Кролевецкого накапливаются более высокие уровни содержания Fe; озер Родникового и Кролевецкого, а также р. Кипарисовка — 2п; оз. Родникового — № и РЬ; озер Родникового и Ханка — Cd; р. Кипарисовка — Си; рек Лебединой и Каменушка — Мп. Практически все наибольшие концентрации металлов в органах карасей достоверно отличаются от таковых в органах рыб р. Каменушка, за исключением Мп.
В целом концентрации металлов в органах карасей из водоемов юга Приморского края соответствуют средним уровням содержания данных элементов в рыбах Сибири (Попов, 2002).
Уровни содержания Cd и РЬ в мышцах и печени приморских карасей не превышают предельно допустимых концентраций в мясе и печени рыб, используемых в пищу (СанПиН 2.3.2.1078-01).
Концентрации металлов в органах карасей из водоемов с разным уровнем антропогенного пресса в большинстве случаев сходны и достоверно отличаются только от таковых в органах рыб из р. Каменушка, уровни содержания элементов в которых можно считать фоновыми. Как отмечалось и в более ранних работах (Петкевич, 1966; Берман, Ильзинь, 1968; Евтушенко, Данилко, 1996; и др.), выявленные нами наибольшие концентрации Fe характерны для селезенки и печени карасей; Си — для печени; 2п — для печени, почек, жабр; Мп — для жабр и чешуи; №, Cd и РЬ — для печени, почек и, возможно, селезенки. Только по этим органам, содержащим наиболее высокие количества металлов, можно обнаружить достоверные различия между рыбами из разных местообитаний. Исходя из сказанного, можно заключить, что в среде р. Кипарисовка повышены концентрации доступных для рыб форм Fe, 2п и Си; оз. Кролевецкого — Fe и 2п; оз. Родникового — 2п, №, РЬ и Cd; оз. Ханка — Cd; рек Лебединой и Каменушка — Мп.
Высокие концентрации Fe и 2п в гонадах рыб из оз. Родникового, очевидно, связаны с функциональным состоянием данных органов — посленерестовой стадией развития. В нашем предыдущем исследовании (Чернова, Кавун, 2000) установлено, что концентрация Fe в гонадах карасей из этого озера, находившихся на 2-3-й стадиях развития, была сопоставима с уровнями его содержания в рыбах из других приморских водоемов, а концентрация 2п в почках, жабрах и гонадах была даже более чем в 2 раза ниже.
Отсутствие накопления металла в мышцах и органах, контактирующих со средой, параллельно с аккумуляцией этого элемента в печени и почках свиде-
тельствует о том, что концентрации Fe в среде и карасе серебряном юга Приморского края находятся в диапазоне физиологической нормы для данного вида. Концентрации железа в органах карася из р. Харпи сопоставимы с таковыми в рыбах Приморья в целом, особенно в рыбах из незагрязненных водоемов (см. рис. 2).
Если большинство элементов концентрируется в печени и почках рыб, то марганец достигает максимальных концентраций в чешуе и жабрах. Высокий коэффициент корреляции между концентрациями марганца в чешуе и жабрах (Н = = 0,84), а также сравнительно низкие концентрации металла в печени и почках свидетельствуют об активном усвоении данного металла из воды органами, контактирующими с окружающей средой. Вероятно, повышенное содержание марганца в чешуе и жабрах связано с формой существования данного металла в воде. Известно, что в пресных водах марганец находится главным образом во взвешенной форме (Виноградов, 1967), поэтому можно полагать, что накопление марганца обусловливается сорбцией взвеси на поверхности органов, контактирующих непосредственно с водной средой.
В большей части органов карасей из р. Харпи концентрации марганца низки. Они полностью входят в диапазон концентраций данного элемента в органах приморских рыб.
Высокие уровни содержания 2п в органах карасей из оз. Родникового, выловленных в 2002 г., связаны, очевидно, как с меньшими размерами особей (221 ± 4 мм), так и с низкой массой гонад (ниже 0,2 г сух. массы). Для сравнения отметим, что в сборах 1998 г. рыбы имели большую длину (313 ± 43 мм) и массу гонад (Чернова, Кавун, 2000). Известно, что нерест карасей растянут во времени — с середины мая по конец августа (Рыбы Приморья, 2002) — и зависит от конкретных климатических особенностей года. Развитие репродуктивных органов сопровождается накоплением в них необходимых микроэлементов, одним из которых является цинк, но концентрация металла при этом может быть небольшой, так как рост массы органа происходит быстрее, чем аккумуляция металлов. Увеличение концентраций элементов в гонадах и мягких тканях целиком после нереста животных неоднократно отмечено для морских двустворчатых моллюсков (Кавун, 1990; Чернова, Христофорова, 2004).
Ареал серебряного карася очень велик. Он встречается практически на всей территории Евразии (Никольский, 1956; Рыбы Приморья, 2002), поэтому имеется возможность сравнить концентрации металлов в органах карася из Приморья и других регионов Евразии — бассейнов рек Дунай, Обь, Лена и Амур (Евтушенко и др., 1993; Водно-экологические проблемы ..., 2003; Кириллов и др., 2004; Глазунова, 2005). Кроме того, их можно сравнить со средней концентрацией металлов в рыбах Сибири (Попов, 2002), рассчитанной на основе более 300 выборок органов различных видов рыб, обитающих в сибирских реках (табл. 1 ).
Как было отмечено, различия между содержанием металлов в органах карасей из разных водоемов и водотоков Приморья, за исключением оз. Родникового и р. Каменушка, недостоверны. Поэтому для сравнительной оценки данных по регионам мы исключили оз. Родниковое и р. Каменушка из расчетов средних концентраций металлов в органах приморских карасей.
Как видно из данных табл. 1, в органах карасей венгерского участка р. Дунай найдены повышенные концентрации многих токсичных элементов — меди, кадмия, свинца, никеля — по сравнению с приморскими и сибирскими особями вида Carassius auratus. Различия в концентрациях железа, марганца и цинка не столь очевидны.
Несмотря на то что содержание растворенного и взвешенного железа в реках южного Приморья выше, чем в водах Дуная (табл. 2, 3), средние концентрации этого элемента в органах приморских карасей сопоставимы (для селезенки и печени) и ниже, чем в других органах дунайских рыб. Из-за высокой вариа-
Таблица 1
Средние концентрации металлов в органах карася серебряного из разных частей ареала, мкг/г сыр. массы
Table 1
Average concentrations of metals in crucian organs from different parts of the area, mkg/g, wet matters
п Чешуя Мышцы Кожа Гонада Почка Жабры Печень Селезенка
талл исследования ^ «г
Fe Юг Приморья 20 12,6+8,3 5,0+2,3 15,7+6,2 13,0+3,3 56,2+15,1 73,1+26,6 110,3+92,5 271,0+221,0
Каменушка 5 6,9+1,0 5,35+1,34 14,6+2,3 10,2+5,7 - 50,0+15,2 18,6+2,9 187,0+23,0
Харпи1 5 20,6+8,7 12,0+6,1 18,8+5,2 16,40+7,03 83,0+17,6 50,0+17,2 31,8+23,8 255,0+157,0
Дунай3 6 28,4+26,6 8,0+1,1 22,7+8,8 23,7+3,2 98,8+46,3 141,0+9,8 79,1+31,5 272,2+67,4
Верховья Оби4 56 - 103,3+5,2 - - - 158,9+3,9 203,84+22,80 -
Сибирь7 365 - 14,1 - 37,9 120,7 85,6 112,7 255,7
Мп Юг Приморья 33,1+16,4 0,58+0,30 0,65+0,61 0,90+0,37 1,47+0,52 20,4+10,7 3,10+3,0 3,4+2,8
Каменушка 40,2+3,2 0,40+0,04 1,52+0,84 0,57+0,29 - 30,3+4,4 0,25+0,06 0,40+0,09
Харпи1 40,3+5,3 0,27+0,12 0,28+0,05 0,5+0,2 0,99+0,27 21,1+5,6 0,36+0,10 0,53+0,16
Дунай3 5,5+0,7 0,74+0,12 0,76+0,18 1,22+0,17 2,25+0,34 3,30+0,41 1,49+0,46 3,11+0,45
Верховья Оби4 - 2,71+0,21 - 0,87 - 9,30+1,01 2,60+0,28 -
Лена5 - 0,80 - 9,34 - - 5,77 -
Лена6 - 0,84 - 1,70 - - 2,17 -
Сибирь7 - 0,91 - 5,14 1,55 16,8 2,11 1,69
Zn Юг Приморья 44,0+6,0 15,4+5,5 59,0+21,8 35,0+21,8 69,0+31,4 69,0+31,4 41,6+29,8 40,0+20,4
Каменушка 45,7+4,6 12,0+2,9 25,1+3,3 25,2+6,9 - 84,4+24,8 18,1+6,3 36,9+10,4
Харпи1 46,5+11,5 27,4+5,5 55,2+15,4 23,2+6,8 76,4+16,8 66,7+15,3 18,9+7,6 36,9+11,7
Амур2 - 42,9 - - - - 74,8 -
Дунай3 40,1 + 13,4 27,8+27,6 53,6+7,1 34,4+3,1 56,6+31,6 56,5+8,6 21,0+15,3 42,6+23,2
Верховья Оби4 - 8,05+1,20 - - - 6,31+0,96 42,5+0,4 -
Лена5 - 4,63 - 57,20 - - 18,9 -
Лена6 - 18,70 - 36,30 - - 66,3 -
Сибирь7 - 12,03 - 49,53 48,3 38,9 39,3 33,9
Си Юг Приморья 1,66+0,31 0,45+0,17 0,88+0,46 2,16+0,93 1,48+0,38 0,77+0,14 6,25+3,55 0,97+0,91
Каменушка 1,32+0,09 0,52+0,07 1,10+0,05 1,10+0,82 - 0,78+0,07 0,58+0,15 1,00+0,15
Харпи1 1,44+0,07 0,72+0,32 0,80+0,09 1,57+0,63 1,25+0,11 0,93+0,32 1,99+0,71 1,26+0,35
Амур2 - 0,05 - - - - 4,79 -
Дунай3 6,4+1,4 3,5+1,2 6,2+0,9 7,3+1,4 14,3+11,3 5,3+0,4 8,0+1,4 17,7+7,2
Верховья Оби4 - 0,83+0,09 - - - 2,80+0,34 2,78+0,18 -
Лена5 - 0,62 - 3,94 - - 1,91 -
Лена6 - 0,69 - 3,45 - - 2,02 -
Сибирь7 - 1,01 - 2,87 2,92 2,27 7,59 4,15
С<1 Юг Приморья 0,11+0,03 0,05+0,02 0,15+0,06 0,07+0,03 0,33+0,15 0,08+0,04 0,13+0,08 0,32+0,11
Каменушка 0,031+0,011 0,011+0,001 0,033+0,017 0,02+0,004 - 0,018+0,005 0,007+0,001 0,012+0,003
Харпи1 0,009+0,021 0,004+0,006 0,004+0,005 0,003+0,007 0,147+0,033 0,003+0,004 0,010+0,006 0,029+0,021
Амур2 - 0,18 - - - - 0,15 -
Дунай3 1,0+0,21 0,60+0,09 0,30+0,07 0,40+0,08 0,50+0,66 3,30+4,85 0,40+0,09 1,38+0,73
Верховья Оби4 - 0,21+0,03 - - - 0,33+0,03 0,17+0,03 -
Лена5 - 0,01 - 0,03 - - 0,14 -
Лена6 - 0,03 - 0,03 - - 0,17 -
Сибирь7 - 0,03 - 0,03 0,41 0,14 0,43 0,07
РЬ Юг Приморья 0,48+0,14 0,15+0,09 0,65+0,54 0,20+0,11 0,09+0,11 0,30+0,20 0,39+0,25 0,31+0,26
Каменушка 0,30+0,06 0,10+0,02 0,34+0,15 0,08+0,01 - 0,15+0,02 0,08+0,01 0,30+0,17
Харпи1 0,282+0,342 0,1 > 0,1 > 0,043+0,065 0,078+0,105 0,014+0,02 0,153+0,078 0,1 >
Амур2 0,06 0,42
Дунай3 10,37+4,80 6,80+1,26 1,18+0,36 0,46+0,39 3,61+10,60 15,60+0,71 4,15+2,57 3,29+2,91
Верховья Оби4 - 0,35+0,02 - - 0,50+0,05 0,29+0,03 -
Лена5 - 0,01 - 0,06 - - 0,02 -
Лена6 - 0,11 - 0,08 - - 0,25 -
Сибирь7 - 0,26 - 0,09 0,13 0,31 0,53 0,3
N1 Юг Приморья 0,23+0,09 0,10+0,02 0,27+0,08 0,13+0,09 0,29+0,13 0,32+0,43 0,20+0,10 0,46+0,27
Каменушка 0,02+0,03 0,007> - 0,09+0,03 - 0,007 > 0,048+0,021 -
Харпи1 0,10+0,12 0,030+0,046 0,03+0,04 0,07+0,06 0,145+0,102 0,213+0,059 0,227+0,136 0,201+0,202
Дунай3 3,44+0,49 2,71+0,66 2,88+0,36 1,93+0,39 8,50+10,60 3,53+0,71 3,42+2,57 8,0+2,91
Сибирь7 - 0,14 - 0,38 0,52 0,33 0,41 0,53
Примечание, п — количество особей; прочерк — нет данных. 1 Р. Харпи, бассейн р. Амур, собственные данные. 2 Р. Амур, протока Бынза (Водно-экологические проблемы, 2003). 3 Венгерский участок р. Дунай (Евтушенко и др., 1993). 4 Верховья р. Обь (Глазунова, 2005). 5Р. Лена, пос. Табага (Кириллов и др., 2004). 6Р. Лена, пос. Кангалассы (Кириллов и др., 2004). 7 Сибирь, среднее значение для разных видов рыб (Попов, 2002).
Таблица 2
Концентрации растворенных форм металлов в пресных водах Приморского края и других регионов, мкг/л
Table 2
Dissolved forms of metals in surface waters of Primorye and some other regions, mkg/1
Водоем Ni Мп Си Zn Cd Pb Fe
Мировые средние концентрации1 0,50 3,85 1,81 0,71 0,02 0,07 17,60
"Фон" — малые реки юго-западного Приморья2 п = 17 0,32 (0,1-0,6) 4,5 (0,4-11,0) 0,57 (0,2-1,0) 0,31 (0,1-0,8) 0,003 (0,001-0,004) 0,022 (0,01-0,04) 24,20 (6-82)
Оз. Ханка3 п=8 0,20 0,41 1,93 4* 0,026 0,3 -
Реки бассейнов зал. Амурского и Уссурийского (низовья)3 п= 11 0,23 0,067 1,71 28,20* 0,01 0,09 —
Р. Артемовка4, Шкотовский район 0,61 10 0,75 0,70 0,014 0,19 44
Р. Цукановка2, Хасанский район - - (0,48-0,68) (0,025-0,09) 0,005 0,025 -
Р. Цукановка4, Хасанский район 0,14 5,60 0,44 0,21 0,025 0,037 11,5
Р. Раздольная5 п=12 0,83 (0,6-1,0) 21,10 (2-27) 1,24 (0,8-1,7) 0,52 (0,08-1,31) 0,008 (0,003-0,03) 0,031 (0,015-0,08) 53,9 (4-230)
Р. Туманная5 п=8 0,72 (0,6-0,9) 101 (9-246) 1,71 (1,4-2,3) 0,97 (0,5-1,8) 0,025 (0,005-0,08) 0,137 (0,03-0,40) 90,20 (29-147)
Р. Амур5 п=4 0,76 (0,70-0,83) 3,60 (2,8-4,3) 1,23 (1,21-1,24) 0,50 (0,46-0,52) 0,007 (0,006-0,009) 0,11 (0,10-0,12) 275 (252-298)
Дельта р. Дунай6 п=4 - 2,07 (0,88-5,12) 5,52 (2,29-7,30) 1,73 (0,39-4,12) 0,03 (0,013-0,037) 0,04 (0,017-0,092) 3,90 (1,12-31,90)
Р. Лена7 0,26 0,006 - 0,88 0,10 0,08 0,07 0,006 0,005 0,04 0,06 36,0 11,6
Природные концентрации металлов, выше которых можно констатировать техногенное воздействие3 0,3-0,8 1,0-1,5 0,1-0,5 0,005-0,05 0,05-0,10
Примечание. В скобках — диапазон значений; прочерк — нет данных. 1 Martin and Windom, 1991 (цит. по: Guieu and Martin, 2002); 2 В.M. Шулькин (2004); 3 В.A. Чудаева (2002); 4 National reports... (2006); 5 B.M. Шулькин (2007); 6 Guieu and Martin (2002); 7 Guieu с соавторами (1996) (над чертой — среднее, под чертой — стандартное отклонение). * Данные, возможно, завышены.
бельности содержаний металла различия недостоверны (исключение составляют гонады, жабры).
Приморские караси однозначно отличаются от сибирских и европейских представителей вида более высокими концентрациями марганца лишь в жабрах и чешуе — органах, в наибольшей степени накапливающих данный элемент. Интересно, что в рыбах из р. Каменушка — фонового района — концентрации марганца в этих органах еще выше, чем в среднем для рыб юга Приморья. Средние уровни содержания марганца в пресных водах юга Приморья в растворенной и взвешенной формах в основном выше, чем в реках мира (табл. 2, 3), чем и объясняется накопление элемента в жабрах и чешуе приморских карасей.
Полиметаллический характер загрязнения гидросферы приводит к возникновению разных типов взаимодействия между металлами — конкурентного, независимого или синергического. В частности, металлы конкурируют за связывание функциональными группами, приводя к снижению и даже полному
га а х ч о га Н
.о га Н
Ы
Ы
га сР X
X ш ср
X
3 р
о н о X <и ж
к
га р
X
о
X
о р
о
К р
С
<и р
к
о
<и
са
о са
са о ч ч га н <и
к
5
га р
н ж <и а ж о X
-о
с
га
-о
<и -о с <и а
с <и о с о
о
СО 00 со со
ч I
о со
<Э
1П
СО 00
ОО
, I
см
I
ю ,9 см СО ,6
4,39 ,60- 6, 3, см 5,92 ,32 - 7, 4,24 ,3 6, [С ,4 50 ,5 ,5 5,
СО 1П 3,
ОО о ^ 0, СМ см 66/83 60,0 33-128 28,0 53,0 ОО 09 6, 31 2 3 1 31
,9 3 ,7 ,91 см ,4
ю о 1 0, со о ,5 6 ,2 4 от о ,2 1
О СО ю 6 ,6 о ,0 0, 0, О ОО ,0 4
3 0, С5 3 з
ОО
ЯсО I 1 от от
^—^
6 4 2 4 7
,0 7 8 8 ,0 6 ,0 ,0 СО 21 |
2, 1 / 0, 1 5, 9 3,
4 8 5 4 2 2 4 2 15 6 0 8
1 2 1 1
*—( ^—( *—(
4
ь 7
ж
о II
с
=¡5 «
га га
Ж Ж
^ ^
Си Си
227
от
ОО СО I
оо
к
л р
о
к р
с
о ж
га =
га
ж
о
е
,_„
,7
3, 0? СО 0 о
СО 9 0 ,0 176,0 ,0
см" 1 с^ 1 / 1 6, 2,
ю 51 ,3 36 см 6 53 2 3
8, СО СО
2
4—(
,8
0 9, 2 8 7 7
,0 2 СО 378 со ,0 ,0 ,0 ,0 7 3
0, 1 с^" 1 ОО 1 5, ОО 1 4, 0, 5, 1 1
9 0 32 4 33 3 8 5 4 4
1 3, 2 2 2 СО 2
о о
<^2 о т1
СО I СО
от
ж
га ^
ж
га ^
Н
ю
©.§ О
Юсо со ОО I
со^ см
к га ж л ч о к
го га СЬ
Н X
£ К
Ж X
I л
I £
<и
у
о < &Ш
=К • -
к с*
я о р
н см
ж ^ В ж £ -
т
СО
о о
см
га р
о н са га о о
<и <и К ^
ж ^
£ °
X
<и О
0 О
ж см н
& С
са .Ъ
5 я
га
1 "О
с
га .
=к
о
Н -р
? а
° §
С С
<и н
£ к
ж а
<и р
о от
, От
^
о о
см
к к х л
ч ^
° I
<и С ^
и-н
Д« С
. га со
а с
ж 5
^ ь
га
о с
н 5
а
|
от от
ы а
о
й
Ж о Ж О
га см —(
подавлению накопления (Bryan, 1983). Нами выявлена достоверная отрицательная корреляция только для пары марганец—медь (R = -0,60, n = 29, Р = 0,01) в чешуе приморских карасей. Предположение о конкурентном накоплении этих элементов подтверждается низкими уровнями содержания Mn при высоких концентрациях Cu, а также других металлов (Cd, Pb, Ni) в жабрах и чешуе дунайских карасей. Очевидно, это связано с физико-химическими особенностями данных элементов: медь является активным комплексообразователем, образующим прочные соединения с белками, а марганец в этом ряду сродства металлов к SH-группам белков занимает последнее место: Hg>Ag>Cu>Pb>Cd>Zn>Co>Ni>Mn (Сидоренко, Ицкова, 1980).
Тем не менее повышенный уровень марганца в жабрах приморских карасей в сочетании с его низкими концентрациями в почках, как органах выделения, свидетельствует об отсутствии избытка доступных форм марганца для рыб, обитающих в реках Приморья.
По сравнению с карасем серебряным из Оби, Лены и Дуная приморские и амурские караси имеют сопоставимые средние концентрации Zn практически во всех органах, за исключением жабр. В жабрах приморских карасей, в том числе и из фонового района, концентрация цинка несколько выше (различия недостоверны), чем в других частях ареала.
Цинк является трассером человеческой деятельности, и его концентрации в биоте всегда повышаются там, где проявляется антропогенное воздействие (Хри-стофорова, 1989). Но если сравнить бассейны рек южного Приморья и р. Дунай, то, учитывая более длительное существование цивилизации в бассейне этой крупной реки Европы и более высокую плотность населения на охватываемой ею территории, можно утверждать, что антропогенное воздействие, прежде всего индустриальный пресс, на среду в бассейне р. Дунай значительно выше. Это подтверждается высокими концентрациями таких техногенных элементов, как кадмий, никель, свинец и медь, в ихтиофауне р. Дунай по сравнению с содержанием данных металлов в приморских и сибирских карасях. Привлечь данные по растворенным формам металла к обсуждению пока не представляется возможным (табл. 2), поскольку они постоянно пересматриваются (Шулькин, 2004). Что касается концентраций взвешенных форм цинка в воде юго-западных приморских водоемов и водотоков р. Дунай (табл. 3), то они сопоставимы, поэтому, очевидно, сопоставимы и концентрации элемента в органах карасей.
Заключение
Таким образом, концентрации металлов в органах карасей из водоемов юга Приморского края и других регионов, в частности Сибири и Восточной Европы, сопоставимы, что связано с накоплением элементов разными органами животных согласно их функциональным особенностям. Концентрации физиологически необходимых железа, марганца и цинка в органах приморских карасей схожи с их содержанием в сибирских и дунайских рыбах. Между накоплением марганца и меди в органах карасей наблюдается антагонизм: у приморских рыб высокая концентрация марганца в коже соответствует низкой концентрации меди; у дунайских рыб высокие концентрации меди и ряда других тяжелых металлов в жабрах и чешуе соответствуют низким уровням содержания марганца. Концентрации токсичных металлов — кадмия, свинца, никеля, а также меди — в органах приморских карасей сопоставимы с таковыми в сибирских рыбах и значительно ниже, чем в рыбах р. Дунай.
Полученные нами данные по содержанию тяжелых металлов в органах карасей из рек и озер юга Приморского края позволяют сделать вывод об отсутствии существенного загрязнения металлами мест обитания данного вида. В дальнейшем эти сведения могут стать основой для долговременного мониторинга
содержания тяжелых металлов в пресных водоемах региона. Фоновыми концентрациями металлов в органах карасей можно считать таковые в рыбах из р. Каменушка.
Авторы выражают благодарность инженерам-аналитикам лаборатории геохимии ТИГ ДВО РАН Г.А. Власовой, Т.Л. Примак, А.М. Плотниковой за квалифицированную работу по подготовке проб и определению металлов.
Список литературы
Берман Ш.А., Ильзинь А.Э. Распределение микроэлементов марганца, железа, меди и цинка в органах и тканях пресноводных промысловых рыб // Микроэлементы в организме рыб и птиц. — Рига : Зинатне, 1968. — С. 5-18.
Виноградов А.П. Введение в геохимию океана : монография. — М. : Наука, 1967. — 214 с.
Водно-экологические проблемы бассейна реки Амур : монография. — Владивосток : ДВО РАН, 2003. — 187 с.
Глазунова И.А. Содержание и особенности распределения тяжелых металлов в рыбах верховьев Оби : автореф. дис. ... канд. биол. наук. — Барнаул : АлтГУ, 2005. — 19 с.
Евтушенко Н.Ю., Данилко О.В. Особенности накопления тяжелых металлов в тканях рыб Кременчугского водохранилища // Гидробиол. журн. — 1996. — Т. 32, № 4. — С. 58-66.
Евтушенко Н.Ю., Сытник Ю.М., Шаповал Т.Н., Кукля И.Г. Тяжелые металлы в рыбах среднего Дуная // Водные ресурсы. — 1993. — Т. 20, № 5. — С. 605-614.
Зорина Л.Г., Гордиенко П.С., Добржанский В.Г. Оценка загрязнения водоемов по содержанию микроэлементов в рыбах // Тр. Дальневост. гос. техн. ун-та. — Владивосток, 1999. — Т. 124. — С. 112-114.
Кавун В.Я. Сезонная динамика микроэлементного состава тканей тихоокеанской мидии из залива Восток Японского моря // Биол. моря. — 1990. — № 6. — С. 59-65.
Кириллов А.Ф., Савинов А.И., Ходулов В.В., Попов П.А. Содержание металлов в рыбах среднего течения реки Лены // Докл. 3-й Междунар. науч.-практ. конф. "Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде". — Семипалатинск, 2004. — Т. 2. — С. 227-231.
Ковековдова Л.Т., Симоконь М.В. Тяжелые металлы в тканях промысловых рыб из Амурского залива Японского моря // Биол. моря. — 2002. — Т. 28, № 2. — С. 125-130.
Никольский Г.В. Рыбы бассейна Амур : монография. — М. : АН СССР, 1956. — 551 с.
Петкевич Т.А. Микроэлементы в органах и тканях планктоноядных и бентосояд-ных рыб северо-западной части Черного моря // Тез. докл. Всесоюз. совещ. по эколог. физиологии рыб. — М., 1966. — С. 42-43.
Попов П.А. Оценка экологического состояния водоемов методами ихтиоиндика-ции : монография. — Новосибирск, 2002. — 267 с.
Рыбы Приморья : монография / Н.П. Новиков, А.С. Соколовский, Т.Г. Соколовская, Ю.М. Яковлев. — Владивосток : Дальрыбвтуз, 2002. — 552 с.
СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. — М. : Минздрав России, 2002. — 164 с.
Сидоренко Г.И. Никель (гигиеническое аспекты охраны окружающей среды) : монография / Г.И. Сидоренко, А.И. Ицкова. — М. : Медицина, 1980. — 176 с.
Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов / под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгарева. — М. : Агропромиздат, 1987. — Т. 1. — 224 с.
Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения морских вод тяжелыми металлами : монография. — Л. : Наука, 1989. — 192 с.
Чернова Е.Н., Кавун В.Я. Концентрации тяжелых металлов в органах карася серебряного Carassius auratus gibelio (Cypriniformes, Cyprinidae) из озера Лебединого бассейна реки Туманной // Экологическое состояние и биота юго-западной части залива Петра Великого и устья реки Туманной. — Владивосток : Дальнаука, 2000. — Т. 1. — С. 186-194.
Чернова Е.Н., Христофорова Н.К. Цинк в репродуктивном цикле мидий из Я пон-ского и Белого морей // Докл. 3-й Междунар. науч.-практ. конф. "Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде". — Семипалатинск, 2004. — С. 32-35.
Чудаева В.А. Миграция химических элементов в водах Дальнего Востока : монография. — Владивосток : Дальнаука, 2002. — 300 с.
Шулькин В.М. Металлы в экосистемах морских мелководий : монография. — Владивосток : Дальнаука, 2004. — 279 с.
Шулькин В.М. Тяжелые металлы в речных и прибрежно-морских экосистемах : автореф. дис. ... д-ра геол. наук. — Владивосток, 2007. — 38 с.
Bryan G.V. Heavy metals in the Fal estuary, Cornwall: A study of long-term contamination by mining waste and its effects on estuarine organisms : Marine biol. Assoc. U. K. / G.V. Bryan, P.E. Gibs. — 1983. — № 2. — 111 p.
Guieu C. and Martin J.M. The level and fate of Metals in the Danube River Plume // Estuarine, coastal and shelf Science. — 2002. — Vol. 54. — P. 501-512.
Guieu C., Wei Wen Huang, Martin J.-M., Yoon Yi Yong. Outflow of trace metals into the Laptev Sea by the Lena River // Marine Chemistry. — 1996. — Vol. 53. — P. 255-267.
National reports on river and direct inputs of contaminants into the marine and coastal envinronment in NOWPAP Region POMRAC, Vladivostok, Russian Federation. — Владивосток : ДВГУ, 2006. — 258 с.
Woitke P., Wellmitz J., Helm D. et al. Analysis and assessment of heavy metal pollution in suspended solids and sediments of the river Danube // Chemosphere. — 2003. — Vol. 51. — P. 633-642.
Поступила в редакцию 11.12.07 г.
