CC BY
15УДК [66.95+669.4+669.73:585.272](265.5)
Л.А. Позолотина1' 2, А.В. Климова2, Н.Г. Клочкова2
1 Камчатский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства
и океанографии (КамчатНИРО), Петропавловск-Камчатский, 683000; 2 Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: Pozolotina84@gmail. com
СОДЕРЖАНИЕ Zn, Pb И Cd У БУРОЙ ВОДОРОСЛИ FUCUS DISTICHUS SUBSP. EVANESCENS В АВАЧИНСКОЙ ГУБЕ (ЮГО-ВОСТОЧНАЯ КАМЧАТКА)
Приведены сведения о содержании токсичных металлов (Zn, Pb, Cd) у бурой водоросли Fucus distichus subsp. evanescens. Образцы для исследования были собраны с июня по август 2016 г. в северовосточной части Авачинской губы, в прибрежной зоне бухт Сероглазка, Петропавловская, Завойко и мыса Санникова. Высушенные слоевища фукуса разлагали способом кислотного озоления. Содержание металлов в растворе определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с микроволновой плазмой (МП-АЭС). На основе полученных данных было отмечено увеличение содержания цинка (Zn) с июня по август у водорослей из бухты Петропавловская, которая характеризуется сильным антропогенным загрязнением и представляет полузамкнутую акваторию. Определено большее содержание кадмия (Cd) у растений из бухты Завойко, чем в других местах произрастания F. distichus subsp. evanescens в Авачинской губе.
Ключевые слова: бурые водоросли, Fucus distichus subsp. evanescens, токсичные металлы, индикатор загрязнения, атомно-эмиссионная спектрометрия с микроволновой плазмой (МП-АЭС), Авачинская губа.
L.A. Pozolotina1' 2, A.V. Klimova2, N.G. Klochkova2
1 Kamchatka Branch of the Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (KamchatNIRO)
Petropavlovsk-Kamchatsky, 683000;
2 Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003 e-mail: Pozolotina84@gmail. com
CONCENTRATIONS OF Zn, Pb AND Cd IN BROWN ALGA FUCUS DISTICHUS SUBSP. EVANESCENS IN THE AVACHA BAY (SOUTHEASTERN KAMCHATKA)
The data of Zn, Pb, and Cd metals contents in brown alga Fucus distichus subsp. evanescens are presented. Samples for the study were collected in the summer of 2016 in the north-eastern part of the Avacha Bay (Seroglazka Bay, Petropavlovskaya Bay, Сape Sannikova, Zavoyko Bay). The dried thallus of algae were deco m-posed by the method of acid ashing. Then the metal content in the acid solution was determined by microwave plasma atomic emission spectroscopy (MP-AES). Based on the obtained data it was noted an increase of Zn content during the summer in the thalli of plants collected in the Petropavlovskaya Bay, which is characterized by a strong anthropogenic pollution and represents a semi closed water area. The F. distichus subsp. evanescens plants collected in the Zavoyko Bay have a comparatively higher content of Cd then those collected in other places within the Avacha Bay.
Key words: brown algae, Fucus distichus subsp. evanescens, toxic metals, indicator of pollution, microwave plasma atomic emission spectroscopy (MP-AES), the Avacha Bay.
Бурые водоросли являются одними из основных компонентов морских прибрежных экосистем. Они широко используются человеком в качестве биоресурса и имеют важное экономическое значение. Из-за способности бурых водорослей аккумулировать токсичные металлы их применяют при комплексном проведении мониторинга экологического состояния прибрежных
акваторий. Уровни содержания элементов в этих объектах используются для контроля поступления загрязняющих веществ в акваторию и оценки последствий их влияния на биоту [1, 2].
У побережья Камчатки наиболее длительному антропогенному воздействию подвергается акватория Авачинской губы. Вдоль ее береговой линии простирается зона жилой застройки и производственных предприятий, оказывающая негативное влияние на обитающих здесь гидро-бионтов. Трансформация флоры и фауны Авачинской губы достаточно хорошо изучена [3-5 и др.]. За последние полвека видовой состав ее альгофлоры в местах хронического загрязнения сократился более чем на 75% [3]. Современный состав бурых и красных водорослей во внутренней части Авачинской губы не превышает 20 видов, среди которых преобладают короткоцикло-вые эфемеры - Ectocarpus confervoide, Petalonia fascia и комплекс видов Porphyra sensu lato и многолетние бурые водоросли - Alaria marginata, Saccharina bongardiana, Fucus distichus subsp. evanescens [6]. Последний из указанных является самым массовым видом в литоральной зоне.
Среди морских водорослей-макрофитов F. distichus общепризнан как вид-монитор загрязнения окружающей среды [7-9]. Он характеризуется исключительно высокой эвритопностью, хорошо переносит опреснение, нефтяное и металлическое загрязнение. В литоральной урбанофло-ре этот вид нередко остается единственным представителем многолетних бурых водорослей в прибрежной зоне.
Целью предпринятого исследования является оценка уровня металлического загрязнения акватории Авачинской губы в летний период 2016 г. с использованием бурой водоросли F. distichus.
Образцы бурой водоросли F. distichus были собраны в северо-восточной части Авачин-ской губы в прибрежных районах бухт Серо-глазка, Петропавловская, Завойко и мыса Санникова (рис. 1). Сбор проводили в 2016 г. раз в месяц с июня по август. Водоросли были высушены на воздухе при комнатной температуре. Для микроэлементного анализа были составлены средние пробы для каждого образца.
Содержание металлов в образцах определяли с помощью атомно-эмиссионного спектрометра с микроволновой плазмой Agilent AES-MP 4200. Кислотное озоление водорослевого материала проводили в системе кислотного разложения проб Milestone Ethos UP согласно рекомендациям фирмы-производителя.
В ходе подготовки проб для анализа взвешивали 0,2 г сухих водорослей, помещали их в раствор концентрированной азотной кислоты и деионизированной воды (6 : 2), затем проводили разложение в течение 15 мин при температуре 200°С. Полученную после сжигания пробу доводили деионизированной водой до объема 15 мл и анализировали на атомно-эмиссионном спектрометре.
Вычисление концентраций элементов и предварительную обработку полученных данных проводили в программе MP Expert (Agilent Technologies, США) [10]. В настоящей работе все значения содержаний проанализированных металлов в водорослях рассчитаны в мкг на 1 г сухой массы.
Результаты анализа содержания цинка (Zn), свинца (Pb) и кадмия (Cd) в образцах водорослей из Авачинской губы представлены на рис. 2. Содержание цинка у бурой водоросли F. distichus в исследуемых районах варьирует от 23,2 до 74,5 мкг/г. Больше всего его было обнаружено в слоевищах фукуса из бух. Петропавловская. При этом содержание цинка в собранных образцах увеличивалось с июня (57,7 мкг/г) по август (74,5 мкг/г). Меньше всего цинк содержали водоросли из бух. Завойко, в среднем 23,7 мкг/г. На протяжении летнего сезона содержание этого металла у фукуса из бух. Завойко и в районе м. Санникова (среднее значение - 32,0 мкг/г) существенно не менялось (рис. 2, а). В образцах из бух. Сероглазка максимальное содержание цинка отмечено в июле и составило 61,6 мкг/г. Это сопоставимо с уровнем его содержания в во-
Рис. 1. Карта-схема районов сбора водорослей: 1 - бух. Сероглазка, 2 - бух. Петропавловская, 3 - м. Санникова, 4 - бух. Завойко
Cd
3,70 3,63 3 57
дорослях из бух. Петропавловская, собранных в то же время.
На основе собственных данных и литературных источников Н.К. Христофорова выделила уровни содержания цинка в F. distichus, позволяющие оценить степень антропогенного влияния на акваторию: низкая - 20-40 мкг/г; высокая - содержание металла изменяется в пределах 40-70 мкг/г; сильное индустриальное загрязнение - концентрации элемента достигают 1 000-2 500 мкг/г [9]. Также она указала, что в районах умеренного загрязнения, с большей или меньшей интенсивностью, содержание цинка колеблется от одной до нескольких сотен мкг/г. Фоновый уровень его содержания в слоевищах F. distichus для прибрежных районов восточной Камчатки составляет 13,9 мкг/г, он был принят на основе экологических исследований водорослей в бух. Старичков (Авачинский залив) [8, 9]. Согласно проведенному нами химическому анализу образцов во всех исследованных районах содержание Zn в фукусах превышало фоновый уровень (рис. 2, а).
Накопление РЬ и Cd в водорослях напрямую зависит от его содержания в окружающей среде, которое зависит от природных факторов и наличия источников загрязнения. Диапазоны изменений содержания этих металлов в образцах F. distichus во всех обследованных районах Авачинской губы были существенно ниже, чем у цинка (рис. 2, б, в). Так, за период исследований содержание Pb в проанализированных образцах водорослей варьировало от 2,22 до 5,22 мкг/г. Его максимальное значение отмечено у фукуса, собранного в августе в бух. Петропавловская, наименьшее - в июне в бух. Завойко.
Содержание Cd в слоевищах фукуса во всех районах сбора материала не превышало 3,7 мкг/г (рис. 2, в). Для бухт Сероглазка,
Петропавловская и мыса Санникова его значение изменялось в диапазоне 1,43-2,24 мкг/г. У водорослей, произрастающих в бух. Завойко, на протяжении летнего сезона содержание кадмия оставалось стабильным и составляло 3,63 мкг/г.
В ходе исследования выявлено, что бух. Сероглазка и бух. Петропавловская подвергаются высокой степени антропогенного влияния. Лучше всего это видно по уровню содержания цинка у бурой водоросли F. distichus. Заметное повышение его содержания на протяжении летнего сезона в 2016 г. отмечено в наиболее подверженной антропогенному влиянию полузамкнутой акватории бух. Петропавловская. В районе бух. Завойко и м. Санникова степень антропогенного влияния идентифицируется как низкая. Это объясняется меньшей концентрацией Zn в морской воде этих районов, расположенных в непосредственной близости от относительно чистых океанических вод Авачинского залива.
Сравнительно большое и постоянное на протяжении периода исследований содержание Cd у фукуса из бух. Завойко, вероятно, связано с наличием здесь источника его поступления в окружающую среду.
5,00 4,50 4,00 ' 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00
б. Петропавловская
июнь июль □ август
Рис. 2. Изменение содержаний Zn (a), Pb (б) и Cd (в) у Fucus distichus subsp. evanescens летом 2016 г. в разных районах исследования Авачинской губы
Литература
1. Benthic macroalgae as biological indicators of heavy metal pollution in the marine environments: A biomonitoring approach for pollution assessment / S. Chakraborty, T. Bhattacharya, G. Singh, J.P. Maity // Ecotoxicology and Environmental Safety. - 2014. - Vol. 100. - P. 61-68.
2. Potential use of algae for heavy metal bioremediation, a critical review / A.K. Zeraatkar, H. Ahmadzadeh, A.F. Talebi, N.R. Moheimani, M.P. McHenry // Journal of Environmental Management. - 2016. - Vol. 181. - P. 817-831.
3. Клочкова Н.Г., Березовская В.А. Макрофитобентос Авачинской губы и его антропогенная деструкция. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - 205 с.
4. Исторический обзор исследований и основные результаты комплексного экологического мониторинга Авачинской губы в 2013 г / Е.В Лепская, О.Б. Тетин, В.В. Коломейцев, Е.А. Ус-тименко, Н.В. Сергеенко, Д.С. Виноградова, В.Д. Свириденко, М.А. Походина, В.А. Щеголькова,
B.В. Максименков, А.А. Полякова, Р.С. Галямов, С.Л. Горин, М.В. Коваль // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океана. - 2014. - № 34. -
C. 5-21.
5. Очеретяна С.О. Клочкова Н.Г., Клочкова Т.А. Сезонный состав «зеленых приливов» в Авачинской губе и влияние антропогенного загрязнения на физиологию и рост некоторых зеленых водорослей // Вестник КамчатГТУ. - 2015. - № 33. - С. 30-36.
6. Лопатина Н.А., Климова А.В., Клочкова Н.Г. Современный видовой состав массовых представителей макрофитобентоса Авачинской губы и его сезонные изменения // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции (12-14 марта 2017 г.). - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2017. - С. 142-147.
7. Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. - М.: Изд. МГУ, 1985. - 158 с.
8. Ковековдова Л.Т. Микроэлементы в морских промысловых объектах Дальнего Востока России: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - Владивосток, 2011. - 40 с.
9. Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения морских вод тяжелыми металлами. - Л.: Наука, 1989. - 192 с.
10. Determination of macro and micronutrients in plants using the Agilent 4200 MP AES / C.G. Liberato, J.A.V.A. Barros, A. Virgilio, R.C. Machado, A.R.A. Nogueira, J.A. Nóbrega, D. Schiavo. -Agilent Technologies, 2017. - 5 р.
