CC BY
135
АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 3 (25) 2013. с. 139-144. Научные сообщения
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ НА ИХ БИОАККУМУЛЯЦИЮ В ИХТИОФАУНЕ
Елена Вячеславовна Чуйко ФБУ СевКасптехмордирекция, 414018 г.Астрахань, ул. 4-я Дорожная, д.106, тел/факс
(8512) 59-30-50 [email protected]
тяжелые металлы, Северный Каспий, многолетняя динамика, подвижные формы тяжелых металлов в донных отложениях, содержание, коэффициент донной аккумуляции, накопление в тканях, каспийские бычки -песочники.
Представлены результаты анализа многолетней изменчивости содержания цинка, меди, свинца и кадмия в каспийских бычках-песочниках, отобранных в западной части Северного Каспия в период с 2003 по 2009 гг. Прослежена зависимость между накоплением тяжелых металлов в бычках песочниках и донных отложениях Северного Каспия. Установлены общие закономерности для группы металлов. Содержание цинка и меди снижалось в период с 2003 по 2009 гг. в соответствии с динамикой этих элементов в донных осадках. Концентрации свинца и кадмия в бычках -песочниках возрастали в период с 2003 по 2009 гг. Заметный рост концентраций отмечен с 2005 г., когда зафиксировано наибольшее содержание свинца и кадмия в донных отложениях. Отмечено, что концентрации металлов в тканях каспийских бычков-песочников изменяются в соответствии с изменчивость подвижных форм элементов в донных отложениях.
EFFECT OF HEAVY METALS IN SEDIMENTS FOR BIOACCUMULATION IN FISH
FAUNA
Elena V. Chujko
FBU «SevKasptehmordirekcija» 414018 .Astrahan, 4 - Dorozhnaja, 106,
tel./faks (8512)59-30-50, [email protected]
heavy metals, the Northern Caspian, long-term dynamics, mobile forms of heavy metals in the sediments, the content, the ratio of the bottom of accumulation, the accumulation in tissues, Caspian gobies sandpipers.
Ihe results of the analysis of long-term variability of zinc, copper, lead and cadmium in the Caspian gobies Sandpipers sampled in the western part of the North Caspian Sea between 2003po 2009. The dependence between the accumulation of heavy metals in the goby sandpipers and sediments of the North Caspian Sea. The general laws for the group of metals. Zinc and copper declined from 2003 to 2009. according to the dynamics of these elements in sediments. Concentrations of lead and cadmium in the gobies Sandpipers increased from 2003 to 2009. Marked increase in the concentrations observed in 2005, when has the highest levels of lead and
cadmium in sediments. Noted that the concentration of metals in the tissues of Caspian gobies Sandpipers change according to the variability of mobile elements in sediments.
Северная часть Каспийского моря имеет важное рыбохозяйственное значение, являясь основным местом нагула многих ценных пород рыб, в том числе и осетровых. Основу пищевого рациона многих хищных рыб (белуги, осетра, судака, сома), а также каспийской нерпы составляю бычки [5, 1]. Важность исследования каспийских бычковых обусловлена и особенностью их обитания. Являясь малоподвижным видом рыб, не совершающим длительных миграций, каспийские бычковые могут служить индикаторами загрязнения отдельных участков моря. Как известно, поступление загрязняющих веществ в организм гидробионтов происходит за счет сорбции из раствора, омывающего поверхность, когда скорость поступления металла зависит от концентрации свободного иона [9], или за счет поглощения металлов в составе пищи. При этом пища является более важным источником поступления металла, чем вода [10]. Согласно исследованиям Степановой Т.Г. [7] спектр питания бычков довольно широк и составляет до 40 компонентов, принадлежащих к различным группам донных животных - ракообразным, моллюскам, червям, личинкам насекомых и др. Основу пищи составляют ракообразные (62-74 % от веса пищи).
Цель работы состояла в исследовании степени влияния содержания цинка, меди, свинца и кадмия в донных отложениях западной части Северного Каспия на их биоаккумуляцию каспийскими бычками-песочниками.
Исследования выполнены в период с 2002 по 2009 гг. на акватории западной части Северного Каспия. В донных отложениях определены концентрации подвижных форм элементов методом атомной абсорбции согласно М-МВИ-80-2008. Подготовку проб для последующего определения содержания металлов в бычках-песочниках (Neogobius fluviatilis pallasi) осуществляли в соответствии с ГОСТ 26929-94, пламенное атомноабсорбционное определение токсичных элементов в подготовленных образцах проводили в соответствии с ГОСТ 30178-96.
Согласно полученным результатам, содержание подвижных форм свинца в донных отложениях западной части Северного Каспия характеризовалось наибольшими величинами, относительно других исследуемых элементов. Ряд убывания концентраций металлов в донных отложениях можно представить в виде Pb>Zn>Cu>Cd. При этом содержание цинка и меди в донных отложениях можно оценить как близкое по уровню. В отличие от донных отложений, в каспийских бычках-песочниках наибольшее накопление отмечено для цинка, а ряд убывания концентраций можно представить в виде Zn> Pb>Cu>Cd. Такое распределение металлов в гидробионтах по данным [2] имеет схожую тенденцию для большинства видов рыб. Наименьшая аккумуляция, как в донных отложениях, так и в каспийских бычках-песочниках отмечена для кадмия.
Многолетняя динамика содержания цинка в тканях каспийских бычков-песочников характеризовалась постепенным снижением концентраций и к 2009 г. снизилась в 8,2 раза, относительно показателя 2003г., составив 3,2 мг/кг сыр. веса (рисунок 1).
Рисунок 1 Содержание цинка в тканях каспийских бычков-песочников и в донных отложениях Северного Каспия
Аналогичная картина распределения металла отмечалась в донных отложениях в период с 2003 по 2009 гг., когда полученные в 2009 г. величины были в 1,6 раза ниже, показателей 2003 г. В 2003 г. в донных отложениях содержание подвижных форм цинка было максимальным, что, вероятно, отразилось на концентрации цинка в каспийских бычках-песочниках, учитывая способность гидробионтов кумулировать металлы до концентраций в сотни и тысячи раз превосходящих их содержание в окружающей среде
[4].
Содержание меди в тканях каспийских бычков -песочников, отобранных в западной части Северного Каспия в период с 2003 по 2009 гг. изменялось в узком диапазоне от 1,12 до 2,8 мг/кг. Отмечалась некоторая схожесть межгодового распределения металла в тканях бычков и донных отложениях (рисунок 2). Общей закономерностью являлось снижение концентраций металла с 2003 по 2009 гг.
Рисунок 2. Содержание меди в тканях каспийских бычков-песочников и в донных отложениях Северного Каспия
В работах, посвященных вопросам накопления тяжелых металлов бентосными организмами [8] авторы указывают на значительное концентрирование металлов из
окружающей среды. Учитывая, что основное поступление тяжелых металлов в организм гидробионтов происходит с питанием [10], а основой питания бычков -песочников является придонный макрозообентос [7] могло наблюдаться увеличение концентраций меди в бычках-песочниках.
Схожее с донными отложениями распределение было отмечено и для сезонной динамики периода 2003-2004 гг., когда наибольшие концентрации меди отмечались в начале осени
В многолетней динамике содержания свинца в тканях каспийских бычковых наблюдалась тенденция к увеличению металла, прослеживающаяся с 2005 г (рисунок 3.). Следует отметить, что содержание подвижных форм свинца в донных отложениях в 2005 г. было наибольшим (рисунок 3). Свинец относится к тяжелым металлам, период полувыведения которых из гидробионтов высок [3], что, вероятно, способствовало его накоплению в бычках-песочниках. За весь период исследований средние концентрации свинца в тканях бычков превышали допустимые остаточные концентрации. Наибольшее превышение допустимой остаточной концентрации (ДОК) отмечалось в 2009 г. - в 6,8 раз (ДОК свинца 1,0 мг/кг).
30 25 20 15 10 5 0
□ 2003 0 2004 □ 2005 □ 2007 ■ 2009
Рисунок 3. Динамика содержания свинца в тканях Каспийских бычков-песочников и в донных отложениях Северного Каспия
Содержание кадмия в каспийских бычках-песочниках варьировало в пределах от 0,13 до 0,39 мг/кг, что выше допустимого остаточного количества в среднем в 1,4 раза (ДОК кадмия 0,2 мг/кг). Многолетняя динамика металла характеризовалась возрастанием концентраций кадмия (рисунок 4).
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Рисунок 4. Содержание кадмия в тканях каспийских бычков-песочников и в донных отложениях Северного Каспия
Начиная с 2005 г. отмечалось превышение допустимой остаточной концентрации кадмия для бычков -песочников. Донные отложения в 2005 г. характеризовались максимальным содержанием кадмия за период исследований, что, учитывая значительное концентрирование кадмия в гидробионтах, по сравнению с его количеством в окружающей среде [6], могло способствовать росту концентраций металла в рыбах. В 2009 г. содержание кадмия в бычковых и кильке было наибольшим и превышало ДОК в 1,9 и 1,8 раз соответственно.
Обобщая полученные результаты можно выделить схожую многолетнюю изменчивость для групп металлов. Так, содержание цинка и меди в бычках -песочниках в период исследований снижалось в соответствии с их распределением в донных отложениях. Концентрации подвижных форм свинца и кадмия в донных отложениях Северного Каспия имели максимальные показатели в 2005 г. Начиная с 2005 г. отмечено увеличение содержания этих элементов в тканях гидробионтов.
Изучение содержания тяжелых металлов в гидробионтах с точки зрения влияния окружающей среды показало, что многолетняя изменчивость концентраций большинства элементов в гидробионтах соответствует их распределению в донных отложениях, что обусловлено их принадлежностью к экологической группе (бентосоядных рыб) и особенностью питания.
Литература
1. Белова Л.Н., Полянинова А.А. 1985. Пищевые отношения бентосноядных рыб Северного Каспия // Каспийское море. Фауна и биологическая продуктивность. М.: Наука. С.248-256;
2. Евтушенко Н.Ю. Биоаккумуляция микроэлементов в органах и тканях рыб с различным типом питания при тепловодном выращивании // Гидробиол. ж. 1996. 32, №3. С. 89-101
3. Набиванец Ю.Б. Формы нахождения цинка и свинца в природных водах//Гидробиологический журнал-1989.-Т.25-№3, С.80-83;
4. Патин С.А., Морозов Н.П. Некоторые аспекты проблемы загрязнения морской среды тяжелыми металлами.- Тр. ВНИРО, 1974, т.С., С.40-44
5. Полянинова А.А. Кормовая база и питание осетровой молоди в Северном Каспии // Биологические ресурсы Каспийского моря. - Астрахань. 1972. с. 124-125.
6. Спозито Г. Распределение потенциально опасных следовых металлов.// Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. М., Мир. 1993. с. 9-24.,
7. Степанова Т.Г. Бычки как элемент экосистемы Северного Каспия, их биология и значение/автореферат дисс. Канд.биолог.наук, 1998г
8. Толстикова Н.В., Петрова Т.Н. Накопление микроэлементов в малакофауне в кн.:
Современное состояние экосистемы Ладожского озера. Л.: 1987. С.86-92.
9. Котов Ю.С. Мингазова Н.М., Сайфуллин P.P. Содержание тяжелых металлов в различных компонентах водных экосистем Волжско-Камского государственного заповедника (ВКГЗ).- в сб.: Экологотоксикологическая характеристика г. Казани. Казань.1991.С.3-24
10. Borgmann U. in: Aquatic Toxicology (J.O.Nriagu, ed.), John Wiley, New York, 1983, p.73
11. Willis J.N., Sunda W.G., Mar.Biol.//Berlin 80, 1984.- P.273
