Особенности химического состава молоди окуня в Волжском плесе Куйбышевского водохранилища

Полная исследовательская публикация __________________________ Калайда М.Л. и Хамитова М.Ф.

Размещено на http://www.allbest.ru/

38 ______________ http://butlerov.com/ _____________ ©--Butlerov Communications. 2014. Vol.40. No.12. P.37-41.

Тематический раздел: Биохимические исследования. Полная исследовательская публикация

Подраздел: Аналитическая химия. Регистрационный код публикации: 14-40-12-37

г. Казань. Республика Татарстан. Россия. __________ ©--Бутлеровские сообщения. 2014. Т.40. №12. _______ 37

УДК 545.5.

Казанский государственный энергетический университет

\

Особенности химического состава молоди окуня в Волжском плесе Куйбышевского водохранилища

Калайда Марина Львовна

Запасы поверхностных вод и их качество являются жизне- и средообразующими факто-рами окружающей среды и определяют возможности социального, экономического и экологи-ческого благополучия территорий. Отмечающееся в настоящее время снижение качества вод связано как с попаданием значительного количества сточных вод с территории городов и предприятий, так и с общими изменениями окружающей среды. Мониторинговые исследо-вания гидробиоценоза Куйбышевского водохранилища являются крайне важной составляю-щей качества окружающей среды в регионе Поволжья. Мониторинг накопления тяжелых металлов в звеньях трофической цепи - наиболее важная характеристика состояния водных биоресурсов.

Поскольку р. Волга является главной водной артерией европейской части страны качеству ее вод всегда уделялось значительное внимание. Реализация Федеральной целевой программы «Оздоровление экологической обстановки на р. Волге и ее притоках, восстановление и пред-отвращение деградации природных комплексов Волжского бассейна» («Возрождение Волги») выявила особую сложность состояния водной экосистемы водохранилища. В связи с этим, вопросы воздействия на водную систему водохранилища промышленных предприятий и раз-работка технологий по улучшению качества вод становятся особенно значимыми. Пред-полагается, что в результате реализации различных мер сброс загрязненных стоков в водные объекты сократится на 30%, использование питьевой воды на промышленные нужды - на 40%, почти в два раза снизятся выбросы в атмосферу от стационарных источников загряз-нения, а количество рыбы в волжских водохранилищах возрастет в 2 раза.

Необходимо выделить две особо значимые компоненты загрязнения Куйбышевского загрязнения:

Ш загрязнение органическими веществами, приводящее к ускорению эвтрофирования;

Ш загрязнение тяжелыми металлами, способными аккумулироваться в организмах.

Эвтрофирование водоемов приводит к перестройке видового состава гидробионтов и рыб, изменяет трофический статус и санитарно-микробиологические характеристики вод.

Тяжелые металлы (ТМ), попав в экосистему, вовлекаются в круговорот, мигрируя по различным звеньям трофической цепи. В соответствии с требованиями, предъявляемыми Объединенной Комиссией ФАО/ВОЗ по пищевому кодексу, наиболее важным считается контроль в пищевых продуктах концентраций таких элементов как кадмий, свинец, медь, цинк, ртуть [1]. Эти элементы обладают способностью к кумуляции и поэтому, попадая в организмы даже в самых малых количествах, могут приводить к серьезным негативным последствиям. Загрязнение ртутью наблюдается в 99% мирового улова, что связывают с близостью к акваториям техногенных источников загрязнения. Отмечается высокая загряз-ненность тяжелыми металлами рыб пресноводных водоемов.

Те ТМ, которые относятся к микроэлементам (например, железо, цинк, марганец), в результате загрязнения водных экосистем могут накапливаться в организмах рыб в коли-чествах, превышающих жизненно необходимые. В этих случаях они выступают как вредные примеси. Их контроль в рыбах на территории рекреационных зон крупных городов также важен для сохранения здоровья населения.

Как видно из приведенных данных (рис. 1) в мышечной ткани рыб накапливаются в максимальных концентрациях цинк и медь, при этом допустимые остаточные количества цинка и меди в рыболовной продукции составляют соответственно 40 и 10 мг/кг сырой массы [2]. По свинцу, кадмию и ртути допустимые остаточные количества соответственно состав-ляют в хищной рыбе 1.0, 0,1 и 0.5 мг/кг сырой массы, а в нехищной - 1.0, 0.1 и 0.3 мг/кг сырой массы [2]. Нормы этих токсичных металлов разрабатывались с учетом анализа действующих законодательных актов по гигиеническому нормированию в России и зарубежных странах, международных рекомендаций ФАО/ВОЗ. При этом учитывалось естественное содержание элементов в пищевых продуктах.

Рис. 1. Среднее содержание тяжелых металлов в средневолжском судаке и средневолжском леще (по данным [1])

Таким образом, практически по всем ТМ (кроме ртути) уже к 2000-ым годам отмечалось превышение допустимых остаточных количеств, рекомендованных ВОЗ о допустимом еженедельном поступлении токсичных тяжелых металлов с пищей и через другие источники.

По способности накапливать ТМ внутренние органы и ткани рыб можно расположить в следующий ряд:

Скелет ? Печень, Почки, Селезенка ? Кишечник, Мозг, Гонады, Сердце ? Мышцы.

В наибольших концентрациях ТМ (мг/кг) накапливаются в скелете, в меньших - во внутренних органах, наименьшее их количество приходится на единицу массы мышечных тканей [1, 3]. Однако необходимо учитывать, что основную часть массы рыбы составляют мышечные ткани (например, у костистых рыб мышцы составляют около 50% от общей массы, а скелет около 15%). Таким образом, ТМ в максимальных количествах по абсолютным вели-чинам содержатся в мышечных тканях.

Особенности накопления ТМ в рыбах их разных мест обитания могут быть связаны как особенностями поступления тяжелых металлов в организм рыб (хемосорбция ионов слизис-тыми оболочками; механический захват взвешенных частиц, содержащих тяжелые металлы; поступление с кормом; поглощение жабрами при дыхании), так и с возрастными особеннос-тями, поскольку с увеличением возраста рыб на концентрацию ТМ в их органах оказывают влияние две взаимосвязанные тенденции: накопление вследствие увеличения объема потребляемой пищи и снижение удельного содержания вследствие увеличения общей массы тела рыбы. Известно, что с увеличением возраста рыб содержание ТМ в организме увели-чивается, особенно у рыб с пониженным темпом роста.

В зависимости от способа питания имеются особенности в накоплении ТМ в различных органах рыб [3]. Характерные ряды по убыванию среднего содержания тяжелых металлов в тканях и органах рыб Куйбышевского водохранилища по данным Л.К. Говорковой [5]: в мышцах:

Fe?Zn?Cu?Mn?Pb?Ni?Co~Hg~Cr?Cd;

в жабрах: Fe?Zn?Mn?Cu?Pb?Ni?Cr?Co?Cd~Hg;

в печени: Fe?Zn?Cu?Mn?Pb?Co?Ni~Cd~Cr?Hg.

Отмечено преимущественное накопление в печени ТМ у бентофагов при накоплении металлов организмами зообентоса, в жабрах отмечено увеличение у планктофагов при высо-ких концентрациях тяжелых металлов в воде.

Рис. 2. Плесы Куйбышевского водохранилища.

Экспериментальная часть

Материалом для данной работы послужили пробы сеголетков окуня (PercafluviatilisL.) из при-брежной зоны Волжского плеса Куйбышевского водохранилища в районе Лопатинской воложки (рис. 2, 3), собранные в августе 2014 г. Подготовка материала проводились по ГОСТ 26929-94 [4]. Иссле-дование содержания ТМ проводилось рентгенофлуоресцентным методом анализа [6].

Рис. 3. Район отбора гидробиологических материалов: 3а - станция отбора молоди окуня; 1, 4 - станции отбора гидрохимических проб.

Результаты и их обсуждение

Исследование гидрохимических особенностей участка выявило наличие органических загрязнений. Концентрации ряда элементов, включая ТМ, представлены в табл. 1.

Как видно из данных, приведенных в табл. 1, отмечается превышение ПДКрыбох по мар-ганцу, железу, меди, цинку и стронцию.

Поскольку загрязнение вод может быть связано с наличием вторичного загрязнения, вымывания загрязняющих веществ из грунта, нами был проведен анализ концентрации загряз-няющих веществ в грунтах исследованных участков (табл. 2).

Окунь речной отличается высокой пластичностью, предпочитает использовать заросли водной растительности для укрытия и нападения [5]. В связи с этим, в различных экологи-ческих условиях он отличается скоростью роста, спектром питания, а, следовательно, и хи-мическими особенностями. Исследование аккумуляции тяжелых металлов в регионе Среднего Поволжья имеет особую актуальность [6-10].

Соотношение (%) элементов в зольном остатке окуня представлено в табл. 4. химический зольный медь цинк

В мышечной ткани окуня из Волжского плеса в зольном остатке обнаружены 12 эле-ментов: Si,К, Са, S, Р,Fe, Mn, Cu, Zn, Zr, Br, Sr (табл. 3).

Для молоди окуня характерны скопления в прибрежных биотопах, где она нагуливается, потребляя сначала зоопланктон, затем бентос, а более крупные особи - рыбу. Уже на первом году жизни окунь может начинать хищничать. Это приводит к значительным различиям в размерно-весовых характеристиках особей, что влияет на % соотношения химических эле-ментов в зольном остатке сеголетков окуня речного (табл. 3).

Табл. 1. Концентрация химических элементов в воде Волжского плеса Куйбышевского водохранилища в районе Лопатинской Воложки по данным 2014 г

Табл. 2. Содержание тяжелых металлов (г/кг) в грунте Волжского плеса Куйбышевского водохранилища в районе Лопатинской Воложки по данным 2014 г

Табл. 3. Особенности процентного соотношения химических элементов в зольном остатке сеголетков окуня речного

Табл. 4. Содержание тяжелых металлов в рыбах в регионе Средней Волги

В исследованных мышцах окуня ТМ встречались в сле-дующей последовательности: Fe?Zn?Mn?Cu. Такие ТМ, как Pb, Ni, Co, Hg, Cr, Cd не были отмечены. Эти особенности, в первую очередь, связаны с возрастом особей. Сравнивая характерный ряд по убыванию среднего содержания тяжелых металлов в мышцах рыб Куйбышевс-кого водохранилища по данным Л.К. Говорковой [3]: в мышцах: Fe?Zn?Cu?Mn?Pb?Ni?Co~ Hg~Cr?Cd, с полученными нами данными, можно сделать вывод о том, что на участке Волжского плеса отмечаются характерные соотношения в химическом составе мышц окуня, однако количественные характеристики меди в мышечной ткани выше, чем марганца. Сравнительные данные по содержанию ТМ в рыбах региона представлены в табл. 4.

Проведенный анализ выявил, что в Волжском плесе Куйбышевского водохранилища в молоди окуня отмечается превышение допустимого остаточного количества по цинку и меди соответственно в 3.5 и 4.7 раза. Свинец, кадмий и ртуть, которые отмечались в химическом составе волжской рыбы в 90-х годах [1], в настоящее время в мышечной ткани окуня не были обнаружены.

Возрастание концентрации цинка может быть связано с температурным фактором. Пот-ребность в цинке с увеличением температуры возрастает, и, одновременно, увеличивается его выведение из организма [12], в первую очередь, из костной ткани.

Выводы

Проведенное исследование показало, что в Волжском плесе Куйбышевского водохра-нилища у молоди окуня в химическом составе зольного остатка мышечной ткани обнаружены 12 элементов: Si, К, Са, S, Р,Fe, Mn, Cu, Zn, Zr, Br, Sr. Отмечены превышения допустимых уровней содержания меди до 4.7 раза, а цинка до 3.5 раза.

Литература

1. Методические указания по очистке искусственными сорбентами рыбного сырья, загрязненного тяжелыми металлами. СПб.:Изд-во ГосНИОРХ. 1997. 26с.

2. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов. М. 1990.

3. Говоркова Л.К. Выявление факторов накопления тяжелых металлов в органах рыб различных трофических групп: Дис... канд.биол.наук. Казань. 2004. 24с.

4. Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов: ГОСТ 26929-94. Утв. 21.02.95. М. 1994. 12с.

5. Калайда М.Л., Говоркова Л.К., Гордеева М.Э., Карусева А.Ю., Сорокина А.А. Характеристика молоди рыб в Волжском отроге Куйбышевского водохранилища как биологического ресурса внутренних водоемов. Рыбохозяйственные водоемы России. Международная научная конференция посвященная 100-летию ГОСНИОРХ. 6-10 октября 2014 г., Санкт-Петербург. 2014. С.331-337.

6. Калайда М.Л., Урядова Л.Ф., Асхадуллина А.Р. Результаты исследования водных организмов на содержание тяжелых металлов в условиях разной степени антропогенной нагрузки. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.22. №12. С.61-66.

7. Калайда М.Л., Хамитова М.Ф. DreissenapolymorphaPal.(Mollusca) в составе гидробиоценозамобильного биоплато как аккумуляторы загрязняющих веществ. Бутлеровские сообщения. 2014. Т.37. №2. С.122-126.

8. Калайда М.Л., Хамитова М.Ф. Мшанки Plumatellafungosa (Bryozoa) в составе гидробиоценозамобильного биоплато как аккумуляторы загрязняющих веществ. Бутлеровские сообщения. 2014. Т.37. №2. С.127-130.

9. Калайда М.Л., Борисова С.Д. Аккумулирование загрязняющих веществ водными растениями и возможности утилизации растительной массы. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.21. №9. С.88-94.

10. Калайда М.Л., Хамитова М.Ф. Химические особенности молоди рыб в составе гидробиоценозамобильного биоплато. Бутлеровские сообщения. 2014. Т.37. №3. С.90-96.

Аннотация

Изучены особенности химического состава сеголетков окуня, выловленных в Волжском плесе Куйбышевского водохранилища. Показано накопление тяжелых металлов в мышечной ткани. Отме-чены превышения допустимых уровней содержания меди и цинка.

Ключевые слова: водная экосистема, Куйбышевское водохранилище, загрязнение окружающей среды, тяжелые металлы, сеголетки окуня, рентгенофлуоресцентный анализ, концентрации загрязняющих веществ.

Размещено на Allbest.ru