Сезонные особенности накопления тяжелых металлов промысловыми видами рыб

Т.А. Лобанова

СЕЗОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ПРОМЫСЛОВЫМИ ВИДАМИ РЫБ

В статье приводятся данные по оценке содержания тяжелых металлов в некоторых видах промысловых рыб Горьковского водохранилища в зависимости от сезонов года.

Гиробионты, в особенности ихтиофауна, способны накапливать в органах и тканях тела загрязняющие вещества из окружающей их среды и могут служить в качестве биоиндикатора распространения токсических веществ в водоеме. Изучение микроэлемент-ного состава рыб необходимо для обеспечения нормального функционирования гидробионтов на различных уровнях трофической цепи и экосистемы в целом. Микроэлементы и тяжелые металлы даже в незначительных концентрациях оказывают отрицательное действие на фито-и зоопланктон, аккумулируются в донных отложениях, воздействуя на бентосные организмы. Кумуляция вредных веществ тканями рыб создает угрозу влияния на организм человека через рыбные продукты, употребляемые в пищу.

Цель данного исследования заключается в изучении содержания и распределения тяжелых металлов (меди, цинка, хрома, свинца, кадмия, ртути, никеля) в органах и тканях промысловых видов рыб, выловленных в Горьковском водохранилище, в разные сезоны года. Отлов производится в безледный период на семи станциях водохранилища в течение четырех лет тралом, неводом, ставными сетями и на удочку Для исследования были выбраны такие виды, как плотва (ЯиШш гиШш Ц), лещ (Abramis Ьгата Ц), судак (Stizostedion 1исюрегса Ц), щука ^ох 1иаш Ц). Количество отловленных и исследованных особей составило: 247 особей леща, 285 плотвы, 162 судака и 136 щук.

За ПДК взяты допустимые остаточные количества исследуемых тяжелых металлов в рыбных продуктах.

Результаты исследований свидетельствуют, что рыбы весеннего улова содержат несколько меньше тяжелых металлов, чем рыбы летнего улова. Интенсивное накопление тяжелых металлов в органах и тканях рыб происходит в летний период - период межени, когда объем и уровень воды в водохранилище резко падает, а концентрация вредных веществ значительно увеличиваются за счет постоянного круглогодичного сброса сточных вод промышленными предприятиями.

Повышение температуры водной среды в летний период увеличивает токсическое действие тяжелых металлов на живые организмы. Осенью содержание токсикантов несколько уменьшается. В этот период идет интенсивное поступление ливневых стоков и атмосферных осадков в водоем, за счет чего происходит процесс разбавления концентраций тяжелых металлов.

Различие содержания тяжелых металлов в организме рыб по сезонам обусловлены также физиологическими процессами, связанными прежде всего с их размножением. В преднерестовый период происходит перераспределение тяжелых металлов в организме. Во внутренних органах концентрация токсикантов значительно уменьшается, зато идет активная аккумуляция в гонадах, причем семенники содержат микроэлементов в несколько раз меньше, чем гонады самок. Особенно ярко такая картина наблюдается для цинка и меди. В посленерестовый период в органах и тканях также наблюдается перераспределение микроэлементов, так как изменение уровня метабо-листических процессов идет в сторону пластического обмена. Количество микроэлементов в формирующихся гонадах после нереста падает вследствие того, что в этот период уже не требуется интенсивного обеспечения половых продуктов металлами, жизненно важными для будущего потомства.

Плотва нерестится в мае на одних и тех же нерестилищах с лещом и синцом. Нерест щуки начинается в середине апреля, продолжительность его составляет 10-12 дней. Нерест судака начинается в первой декаде мая.

Путь поступления токсических веществ в организм рыб специфичен. Наблюдается или непосредственное поглощение из воды через жабры, или с кормом (через пищевые цепи - от кормовых организмов к рыбам, при поедании мирных рыб хищниками), а также через кожные покровы. Неравномерность концентраций тяжелых металлов в организме рыб, таким образом, может быть обусловлена сезонными изменениями состава пищи и интенсивности питания.

22

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 3, 2008

© Т.А. Лобанова, 2008

Таблица1

Содержание тяжелых металлов в организме леща, мг/кг сырой массы

Сезон п Си 2п N1 Сг Cd РЬ н?

Весна 51 10,5 52,2 н/о 0,001 0,19 0,61 н/о

Лето 109 17,9 73,1 н/о 0,004 0,36 0,99 0,001

Осень 87 15,1 58,1 н/о 0,002 0,25 0,83 н/о

ПДК 10,0 40,0 20,0 0,3 0,2 1,0 0,3

Таблица2

Концентрация тяжелых металлов плотвой, мг/кг сырой массы

Сезон п Си Йі № Сг са РЬ н?

Весна 63 11,2 39,2 н/о 0,0005 0,15 0,41 н/о

Лето 112 18,5 59,0 н/о 0,001 0,30 0,84 н/о

Осень 110 16,5 39,4 н/о 0,0009 0,20 0,67 н/о

ПДК 10,0 40,0 20,0 0,3 0,2 1,0 0,3

Таблица3

Особенности накопления тяжелых металлов судаком, мг/кг сырой массы

Сезон п Си 2л № Сг Са РЬ Н?

Весна 39 9,7 46,1 н/о н/о 0,31 0,62 н/о

Лето 68 14,3 62,8 н/о н/о 0,42 1,02 0,001

Осень 55 12,0 48,7 н/о н/о 0,38 0,95 н/о

ПДК 10,0 40,0 20,0 0,3 0,2 1,0 0,6

Таблица4

Накопление тяжелых металлов щукой в весеннее-осенний период, мг/кг сырой массы

Сезон п Си 2л № Сг Са РЬ Н§

Весна 21 9,5 40,6 н/о н/о 0,19 0,53 н/о

Лето 63 14,7 62,6 н/о н/о 0,35 0,98 0,001

Осень 52 12,6 50,1 н/о н/о 0,26 0,75 н/о

ПДК 10,0 40,0 20,0 0,3 0,2 1,0 0,6

Спектр питания плотвы очень широк. В ее рацион входят растительность, зоопланктон, личинки насекомых, моллюски, детрит. Лещ обитает в основном у дна, это бентосоядная рыба, питается олигохетами, личинками хорономид, детритом. Судак и щука стоят на вершине трофической цепи как типичные хищные виды. У щуки наблюдается 2 пика пищевой активности - весной и осенью. В рацион помимо рыбной пищи входят ракообразные, личинки стрекоз и поденок. Половозрелая щука питается только рыбой, истребляя плотву, окуня, ерша, густеру, снетка. Судак - активный хищник, сеголетки питаются рач-ковым планктоном, сеголетками окуня, плотвы и собственной молодью. Со второго года жизни полностью переходит на питание рыбой, причем наиболее интенсивно питается весной и во второй половине лета. Основу рациона взрослых особей составляет ерш, плотва, корюшка, молодь окуня, тюлька.

Планктонные и бентосные организмы играют определенную роль в концентрации и биогенной миграции микроэлементов в водоеме. Содержание в них тяжелых металлов во много раз превышает содержание данных элементов в воде. К концентраторам микроэлементов можно отнести моллюсков и олигохет. Микроэлементы из воды и грунта мигрируют не только в планктонные и бентосные организмы, но и в макто-фиты. Большая зарастаемость макрофитами рыбохозяйственных водоемов обусловливает важную роль высшей водной растительности в биогенной миграции и детоксикации металлов в водных экосистемах. Однако содержание металлов в макрофитах ниже, чем в планктоне. Максимум содержания микроэлементов у мирных рыб совпадает по времени с интенсивным развитием фитопланктона. В июле-августе в водоеме отмечается пик размножения ветвистоусых и веслоногих рачков.

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 3, 2008

23

4 5 6 7 8 9 10 11 ПДК

месяцы

Рис. 1. Распределение концентраций меди по месяцам

4 5 6 7 8 9 10 11 ПДК

Рис. 2. Распределение концентраций кадмия по месяцам

4 5 6 7 8 9 10 11 ПДК

месяцы

Рис. 3. Распределение концентраций цинка по месяцам

Данные по содержанию тяжелых металлов в организме рыб, выловленных в весенний, летний и осенний периоды, представлены в таблицах 1-4.

Таким образом, в организме рыб исследуемого участка Горьковского водохранилища об-

наружено повышенное содержание меди, цинка и кадмия, что является следствием поступления исследуемых тяжелых металлов в течение длительного времени. Сравнительный анализ содержания металлов в мирных и хищных рыбах позволил установить, что медь и хром в большей степени накапливаются в мирных рыбах (лещ -17,9 мг/кг меди и 0,004 мг/кг хрома, плотва -18,5 мг/кг меди и 0,001 мг/кг хрома), а свинец, кадмий и цинк - в хищных (судак накапливает 62,8 мг/кг цинка, 0,42 кадмия и 1,02 свинца, а щука - 62,6 мг/кг цинка, 0,35 кадмия, 0,98 свинца). Достоверных отличий по содержанию остальных изучаемых металлов в организме обозначенных групп рыб не выявлено.

Особенности накопления цинка, кадмия и меди исследуемыми видами рыб по месяцам вегетационного периода приведены на рисунках 1-3.

Таким образом, повышение содержания токсикантов в организме исследуемых видов рыб начинается в весенний период, когда тяжелые металлы активно поглощаются из воды вследствие изменения физиологических процессов, связанных с повышением уровня обмена веществ, а также с размножением. Концентрация меди в апре-ле-мае увеличивается с 9,8 до 11,1 мг/кг, кадмия -с 0,18 до 0,24 мг/кг, цинка - с 41,3 до 47,6 мг/кг. Установлено, что рыба, выловленная летом, содержит значительно больше тяжелых металлов, что обусловлено минимальным уровнем воды в водоеме в этот период и максимальным развитием кормовой базы. С июня по август были выявлены следующие изменения концентраций: содержание в организме исследуемых рыб меди увеличилось с 14,6 до 17,4 мг/кг, кадмия - с 0,29 до 0,4 мг/кг, цинка - с 54,7 до 70,9 мг/кг. В начале осени наблюдается вспышка развития зоопланктона, поэтому содержание токсикантов не снижается (концентрации элементов в сентябре составляют: меди - 16,5 мг/кг, кадмия - 0,39, цинка -69,7), и только с середины осени происходит спад в содержании тяжелых металлов, наблюдаемый вследствие снижения метаболистических процессов, а также ухудшения кормовой базы. В период с октября по ноябрь наблюдалось снижение концентраций: меди - с 13,8 до 10,9 мг/кг, кадмия -с 0,25 до 0,19 мг/кг, цинка - с 44,2 до 35,3 мг/кг.

24

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 3, 2008