Размещено на http://www.allbest.ru/

Міграційні шляхи розповсюдження іонів важких металів в органах і тканинах риб-біомеліораторів в умовах малих водосховищ

Під впливом діяльності людини (широкомасштабні меліорації, хімізація сільського господарства, збільшення скидів стічних вод тощо) спостерігається суттєве забруднення водних об'єктів. Внаслідок зростання антропогенного навантаження погіршуються як кількісні, так і якісні показники поверхневих вод. Відбувається зростання мінералізації, надходження сполук азоту, фосфору, а також специфічних речовин токсичної дії. При цьому має місце ефект накопичення токсикантів у гідробіонтах, гідрофітах та донних відкладах, внаслідок чого виникає реальна загроза для питного та рибогосподарського водокористування [Клименко М.О., 1998, 1999, 2005]. У зв'язку з цим, постає необхідність у вивченні питань міграції ВМ у водних екосистемах. Особливої уваги заслуговують питання розподілу вмісту ВМ у ланцюгах живлення, закономірності їх накопичення в різних видах риб та розподілу в тканинах їх організму. За рахунок біоакумуляції, ВМ можуть бути вилучені із водної екоситеми разом з рибою, проте понаднормативний вміст ВМ в рибній продукції може скласти загрозу людині.

У спеціальній літературі в останні роки особливого акценту набувають роботи, пов'язані з посиленим надходженням і накопиченням у водних екосистемах різного типу іонів важких металів, які відносять до групи найбільш загрозливих видів антропогенного забруднення. При цьому відмічається, що важкі метали не піддаються хімічній біодеградації, демонструють постійну присутність у водних екосистемах, мають тривалий термін зберігання, перерозподіляються та акумулюються у різних компонентах гідроекосистеми. Вони змінюють реакційну здатність та біологічну активність гідробіонтів, негативно впливають на їх обмін речовин та репродуктивні функції, призводять до випадіння із складу гідробіоценозів численних видів [Евтушенко Н.Ю., 1995; Линник П.М., 1989, 1999; Перевозников М.А., Богданова Е.О.,1999].

Дослідження токсичної забрудненості іхтіофауни поверхневих вод України, показали, що за вмістом Pb у рибі, понад 15% водойм перевищують допустимі норми, при цьому близько 5% - більш ніж удвічі. Екстремальні значення зафіксовані у водоймах нижньої частини водозбору Дніпра. Вміст Zn в рибі перевищує ліміти у понад 20% водойм, у тому числі 11% - більш ніж вдвічі. Найбільш забрудненою Zn є риба з водойм заплави верхньої ділянки Прип'яті. Забрудненість риби Cd була відмічена у 11 % обстежених водойм. Вміст Cu у рибі, задовольняв нормативам у 73% водойм [Самойленко В.М., Тавров Ю.С., Буянов М.І, 2000].

Ці обставини викликають порушення екологічних зв'язків і втрату біопродуктивності, зниження ефективності біофільтрації і самоочисної здатності гідроекосистем, суттєво зменшують екологічну ємкість водойм [Гриб Й.В., Клименко М.О., 1999].

Серед важких металів особливу небезпеку для гідробіоценозів представляють Pb, Cu, Cd, Zn, Cr, Hg, які виявляють практично постійну присутність у водних екосистемах, поступово накопичуються у гідробіонтах, за споживанням яких здійснюють вражаючий вплив на організм людини. За цих обставин спостереження за концентрацією поллютантів та вивчення особливостей їх міграцій між ланками гідробіоценозів є невід'ємною частиною екологічного моніторингу водних екосистем будь-якого типу [Кораблева А.И., 1995; Никаноров Н.А., Жулидов А.В., 1991].

Впровадженням елементів біомеліорації для поліпшення якісних показників води малих водосховищ різного цільового призначення, змусило провести спеціальні дослідження щодо визначення вмісту важких металів у тканинах і органах риб-біомеліораторів, встановлення закономірностей розподілу та тканинного накопичення іонів важких металів у організмі риб, що можуть бути використані в якості харчового продукту.

Науково-дослідними роботами були охоплені ряд малих водосховищ Степової зони України, які за цільовим призначенням мають відношення до наступних груп техногенних акваторій: питним і технічним (Барабойське, Жовтневе, Титанове), зрошувальним (Верхньорогацьке, Нечаянське, Чорна долина) та водоймам-акумуляторам скидних іригаційних вод (Верхньо-Березанське, Зелений під, Приморське).

Визначення вмісту важких металів здійснювалось у тканинах і органах наступних видів риб, які мають статус біомеліораторів, що були відловлені наприкінці вегетаційного сезону (жовтень - листопад) у досліджуємих малих водосховищах: білого і строкатого товстолобиків, їх гібридних формах, білого амура, сазана, коропа і піленгаса.

Аналіз проводили найбільш чутливим (десяті частки мкг/кг) і точним (відносна похибка не більше +2%) способом атомно-абсорбційної спектрофотометрії (ААС) [Фещенко В.П. та ін., 2004; Хавезов И., Цалиев Д., 1983]. Аналіз вели експрес-методом відповідно стандартів та нормативних документів за допомогою приладу СЕМІ-600 (Україна) в лабораторії кафедри екології НУВГП (м. Рівне). Кожна проба піддавалась обробці у 3 - 5-кратній повторюваності. Обчислення значень вмісту важких металів в пробах здійснювалось за методом пропорцій згідно формули:

де: n - кількість вимірювань; C_i - показ приладу з врахуванням знакового місця коми в одиницях концентрації.

За діючими нормами державних стандартів щодо вмісту токсичних речовин в їстівній частині риби, як харчовому продукті, важкі метали не повинні перевищувати наступні ліміти: 1,0 мг/кг сирої маси для свинцю, 0,2 мг/кг для кадмію, 10,0 мг/кг для міді, 40,0 мг/кг для цинку [Кузубова Л.И., 1990].

Проведений нами аналіз вмісту іонів важких металів у органах і тканинах білого і строкатого товстолобиків, гібридних форм товстолобиків, сазана і коропа, відловлених з питних і технічних малих водосховищ, показав, що їх концентрації не перевищували прийнятих рівнів ГДК. При цьому необхідно відмітити, що найнижчі концентрації цих забруднюючих токсичних речовин мали м'язові тканини (5,0 - 52,8% від ГДК). Вираженою акумуляцією іонів важких металів характеризувалися покривні тканини (луска, шкіра) і зябра (10,5 - 84,0% від ГДК), які безпосередньо контактують з оточуючим водним середовищем і забезпечують низку важливих функцій обміну речовин, пов'язаних з процесами дихання та осморегуляції. Суттєві концентрації іонів важких металів містять жирові тканини товстолобиків. Вони не перевищують нормативних величин (52,5 - 84,8% від ГДК), але, з урахуванням енергетичного статусу жирових депо, в період голодного обміну можуть набути достатньо критичних значень.

Концентрації іонів важких металів у м'язових тканинах білого і строкатого товстолобиків, гібридних форм товстолобиків, білого амура і коропа, відловлених у зрошувальних малих водосховищах, складають від 10,5 до 58,0% нормативних величин ГДК. Покривні тканини і зябра цих видів риб мали дещо вищі концентрації токсичних речовин, але їх значення не перевищували допустимих рівнів (12,5 - 72,8% від ГДК). Найбільш високими концентраціями іонів важких металів (25,0 - 79,3% від ГДК) характеризувалися жирові тканини товстолобиків.

Аналіз вмісту іонів важких металів у тілі риб-біомеліораторів, відловлених з водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод, свідчить, що у м'язових тканинах білого і строкатого товстолобиків, гібридних форм товстолобиків, білого амура, коропа і піленгаса їх концентрації були значно нижчими, ніж гранично допустимі величини (12,5 - 57,0% від ГДК). Найбільш високим ефектом накопичення цих токсичних речовин характеризувалися покривні тканини і зябра, де концентрації іонів кадмію, кобальту, марганцю, міді, свинцю та цинку у деяких випадках наближалися до нормативних величин і коливалися від 12,5 до 85,0% ГДК. Відмічено, що у жирових тканинах товстолобиків концентрація іонів важких металів становила від 26,0 до 67,5% гранично допустимих величин.

У таблиці 1 наведено підсумкові дані по розподілу іонів важких металів між органами і тканинами у різних видів риб-біомеліораторів. Звертає на себе увагу особлива роль у депонуванні важких металів зяберного апарату. У певних видів риб (білий і строкатий товстолобики, їх гібридні форми) виражену акумулятивну здатність по відношенню до важких металів відмічено для жирової тканини, яка формується у брюшній частині тіла і виконує роль жирового депо на зимовий період. Кінцевою ланкою у розподілі іонів важких металів з мінімальними концентраціями виступає м'язова тканина, проміжне положення займають шкіряний покрив з лускою. Найбільш динамічним станом щодо розміщення у різних органах і тканинах риб-біомеліораторів серед аналізуємих важких металів характеризуються іони Pb, Cd, Mn, Co.

Порівнюючи біоакумулятивну здатність до накопичення іонів важких металів різних видів риб-біомеліораторів відмічено, що найменшою схильністю до біологічного концентрування цих токсичних речовин характеризуються сестонофаги (білий і строкатий товстолобики, гібридні форми товстолобиків) і макрофітофаги (білий амур). Більш виражену здатність до накопичення іонів важких металів у органах і тканинах мають бентофаги (сазан, короп) і, особливо, детритофаги (піленгас), що свідчить про дещо вищий ступінь забруднення цими металами донних відкладів малих водосховищ різного цільового призначення. Аналогічні висновки містяться у спеціальних публікаціях низки авторів, які присвятили свої дослідження вивченню даної проблематики [Иванеха Е.В., Лукина Т.М., 2005; Колесник Н.Л. та ін., 2002; Литвинова Т.Г. та ін., 2005; Мельник А.П. та ін.,2004; Перевозников М.А., Богданова Е.А., 1999; Сытник Ю.М., Бесединская Н.И., 1995; Сытник Ю.М., Шевченко П.Г., 1995].

Розглядаючи отримані результати по накопиченню іонів важких металів у органах і тканинах різних видів риб-біомеліораторів у розрізі водойм за їх цільовим призначенням відмічено, що найнижчими концентраціями токсичних речовин характеризувалися риби, відловлені у питних і технічних водосховищах, найвищими - риби, що мешкали у водоймах-акумуляторах скидних іригаційних вод. Зрошувальні водосховища за показником біоконцентрування іонів важких металів рибами-біомеліораторами займали проміжне положення.

Таким чином, з'ясовано, що вміст іонів важких металів у органах і тканинах різних видів риб, які запропоновані і використовуються для біомеліорації у малих водосховищах різного цільового призначення, не перевищують рекомендовані гранично допустимі концентрації.

Таблиця 1Біоакумулятивна здатність різних органів і тканин риб-біомеліораторів до накопичення важких металів

Позначення: Ж - жирова тканина; З - зябра; Ш - шкіра; Л - луска; М - м'язова тканина.

Це дозволяє вважати товарну рибопродукцію риб-біомеліораторів за таку, що відповідає медико-біологічним вимогам, які приділяються продовольчій сировині і харчовим продуктам та рекомендувати її для споживання.

Література

важкий метал риба біомеліоратор

1. Евтушенко Н.Ю. Влияние загрязнения водоемов тяжелыми металлами на состояние ихтиофауны //Проблемы рацион. использования биоресурсов водохранилищ. - К. - 1995. - С. 165 - 166.

2. Иванеха Е.В., Лукина Т.М. Тяжелые металлы и хлорорганические соединения в объектах аквакультуры и среде их обитания //Актуальні проблеми аквакультури та раціон. використання водних біоресурсів. - К. - 2005. - С. 94 - 96.

3. Самойленко В.М., Тавров Ю.С., Буянов М.І. Комплексний радіологічний моніторинг водойм місцевого водокористування та методологічно-оптимізувальні рішення стохастичної екологічної гідрології. К.: “НІКА-ЦЕНТР”, 2000. - 123 с.

4. Відновна гідроекологія порушених річкових та озерних систем (гідрохімія, гідробіологія, гідрологія, управління). Том I. Гриб Й.В., Клименко М.О., Сондак В.В. - Рівне: Волинські обереги. - 1999, - 348 с.

5. Колесников Н.Л., Литвинова Т.Г., Пекарський В.І., Мельник А.П. Іони важких металів у ланках екосистеми за інтенсивної технології вирощування коропа при трирічному обороті у ставах зони Полісся України //Рибне господарство. - К. - 2002. - Вип. 61. - С. 74 - 79.

6. Кораблева А.И. К нормированию антропогенной нагрузки на экосистему водохранилища интенсивного комплексного использования //Проблемы рационального использования биоресурсов водохранилищ. - К. - 1995. - С. 124-125. 7. Кузубова Л.И. Токсиканты в пищевых продуктах. - Новосибирск. - 1990. - 127 с. 8. Линник П.М. Формы нахождения тяжелых металлов в природных водах - составная часть экологически-токсилогической характеристики водных экосистем //Водные ресурсы. - 1989. -№1. - С. 123-135.

9. Линник П.Н. Тяжелые металлы в поверхностных водах Украины: содержание и формы миграции //Гидробиол. журнал. - 1999. - Т. 35. - № 1. - С. 22 - 41.

10. Литвинова Т.Г., Мельник А.П., Стецюк З.А., Колос О.М., Власова Н.М., Михайленко Н.Г. Фактори накопичення важких металів в екосистемі Дніпровських водосховищ //Рибне господарство. - К. - 2005. - Вип.. 64. - С. 131 - 143.

11. Мельник А.П., Стецюк З.О., Колос О.М., Власова Н.М., Михайленко Н.Г. Показники гідрохімічного та токсикологічного стану води, донних відкладів та органів і тканин риб Добротвірського водосховища //Рибне господарство. - К. - 2004. - Вип.63. - С. 155 - 160.

12. Никаноров Н.А., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах. - Л.: Гидрометиздат, 1991. - 312 с.

13. Перевозников М.А., Богданова Е.А. Тяжелые металлы в пресноводных экосистемах. - Санк-Петербург. - 1999. - 228 с.

14. Сытник Ю.М., Бесединская Н.И. Уровни содержания тяжелых металлов у рыб Днестровского водохранилища //Проблемы рацион. использования биоресурсов водохранилищ. - К. - 1995. - С. 177 - 178.

Размещено на Allbest.ru