Особенности накопления и распределения химических элементов в костной ткани рыб различных семейств

4. Баринова, С.С. Методические аспекты анализа биологического разнообразия водорослей / С.С. Баринова // Водоросли-индикаторы в оценке качества окружающей среды. - М.: ВНИИ природы, 2000а. - С. 4-60.

5. Баринова, С.С. Экологические и географические характеристики водорослей индикаторов / С.С. Баринова, Л.А. Медведева, О.В. Анисимова // Водоросли-индикаторы в оценке качества окружающей среды. - М.: ВНИИ природы, 20006. - С. 60-146.

6. Баринова, С.С. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды / С.С. Баринова, Л.А. Медведева, О.В. Анисимова. - Телль-Авив, 2006. - 498 с.

7. Унифицированные методы исследования качества вод. Методы биологического анализа вод. Атлас са-пробных организмов. - М.: Наука, 1977. - 227 с.

8. Сравнительный анализ информативности биологических (биоиндикация, биотестирование) и химических показателей в оценке качества воды в пелагиали Красноярского водохранилища / З.Г. Гольд, Л.А. Глущенко, И.И. Морозова [и др.] // Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем. - СПб.: ЛЕМА, 2007. -С. 36-41.

9. Шитиков, В.К. Количественная гидрология: методы системной идентификации / В.К. Шитиков, Г.С. Розенберг, Т.Д. Зинченко. - Тольятти: иЭвБ РАН, 2003. - 463 с.

10. Поповская, Г.И. О фитопланктоне дельтовых проток р. Селенга / Г.И. Поповская // Изв. СО АН СССР. -1960. - № 3. - С. 71-78.

11. Афанасьева, А.Л. Планктонные диатомовые водоросли - индикаторы состояния рек бассейна Ладоги / А.Л. Афанасьева, О.А. Павлова, И.С. Трифонова // Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем. - СПб.: ЛЕМА, 2007. - С. 102-107.

12. Ташлыкова, Н.А. Оценка качества вод дельты реки Селенги / Н.А. Ташлыкова // Биология - наука XXI века: мат-лы 12 Междунар. Пущинской конф. - Пущино, 2008. - С. 319.

13. Баженова, О.П. Структура фитопланктона и сапробность вод Верхнего и Среднего Иртыша / О.П. Баженова // Экология. - 2007. - № 2. - С. 141-143.

'--------♦------------

УДК 639.3:549.25/28 Е.А. Галатова

ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В КОСТНОЙ ТКАНИ

РЫБ РАЗЛИЧНЫХ СЕМЕЙСТВ

Изучено содержание тяжелых металлов в костной ткани рыб семейств Percidae, Cyprinidae, Eso-cidae, Siluridae. Сравнительный анализ элементного состава в костной ткани рыб показал неравномерное распределение химических элементов и накопление экотоксикантов у представителей различных семейств.

Ключевые слова: вода, рыбы, костная ткань, тяжелые металлы.

Ye.A. Galatova PECULIARITIES OF ACCUMULATION AND DISTRIBUTION OF CHEMICAL ELEMENTS IN BONE TISSUE OF FISH OF DIFFERENT FAMILIES

Availability of heavy metals in bone tissue of fish of Percidae, Cyprinidae, Esocidae, Siluridae families is studied. Comparative analyses of element composition in fish bone tissue showed a nonuniform distribution of chemical elements and ecotoxicants accumulation in the specimen of different families.

Key words: water, fish, bone tissue, heavy metals.

Неоспоримая истина настоящего времени состоит в том, что экологические проблемы являются лимитирующим фактором и одним из основных условий развивающейся цивилизации. Для осуществления этой стратегии необходимо нахождение такого способа развития человечества, который позволил бы установить баланс между потребностями людей и возможностями биосферы сохранять основные параметры.

Причем темпы изменений в окружающей среде столь велики и стремительны, что за ними не поспевают научно-технические знания и существующие возможности оценивать и осмысливать сложившуюся ситуацию.

Практика свидетельствуют, что со строительством крупных предприятий тяжелой и цветной металлургии, энергетики, животноводческих и птицеводческих комплексов и ферм произошло резкое увеличение нагрузки на биосферу как в зоне деятельности предприятий, так и на значительном расстоянии от последних. Повсеместно наиболее опасными загрязнителями окружающей среды признаны соединения химической природы, в том числе и тяжелые металлы [4].

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли, при этом пресные воды традиционно служат основным источником питьевого водоснабжения. Большинство отечественных систем крупных и средних населенных пунктов проектировалось и создавалось в России на базе доступных водозаборов из открытых водоисточников.

Экстенсивное развитие хозяйства привело к тому, что качество воды большинства природных источников в настоящее время уже не соответствует нормативным требованиям [2]. Особенно это касается региона Южного Урала, в котором по гидрохимическому состоянию поверхностных вод Челябинская область относится к наиболее напряженной группе территорий Российской Федерации.

Тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель, цинк, медь и другие) обладают выраженной мутагенной и канцерогенной активностью. Попав в водоем или реку, металл-токсикант распределяется между компонентами этой водной экосистемы: растворяется в воде, сорбируется и аккумулируется фитопланктоном, удерживается донными отложениями, находится в адсорбированной форме на частицах взвеси.

В связи с тем, что распределение металлов в организме рыб зависит от геохимии среды обитания, функционального состояния организма и характера пищевых цепей водоемов, объединяющих в единую систему миграции элементов растительного и животного мира конкретных регионов, выявление особенностей накопления и распределения тяжелых металлов в организме рыб вызывает несомненный интерес. Рыбы, являясь ключевыми видами гидробионтов, и выступающие, как правило, в качестве одного из последнего звена в трофических цепях, обладают способностью накапливать сверхкритические концентрации загрязняющих веществ [3-6].

Природная вода, соприкасаясь в своем круговороте с различными минералами и веществами, содержит различные растворенные и взвешенные вещества, количество и состав которых определяют большое разнообразие химического состава. В природной воде присутствуют так же биогенные вещества (азот, фосфор, железо и др.) и микроэлементы (медь, цинк, кобальт и др.) Состав природной воды зависит как от физических условий окружающей среды, так от биологических и микробиологических процессов. Большое влияние на формирование состава природных вод оказывает органическая жизнь в воде, в свою очередь, состав воды влияет на жизнедеятельность населяющих ее организмов. Вода представляет водным организмам опору, приносит им пищу и кислород, уносит продукты обмена. Поэтому физико-химические свойства воды представляют собой один из важнейших факторов среды, они находятся в тесной зависимости с биологическими условиями водоемов.

Челябинская область расположена на водоразделе бассейнов трех рек - Волги, Урала и Тобола, являющихся основными источниками водоснабжения всех отраслей народного хозяйства и населения Южного Урала.

По гидрохимическому состоянию поверхностных вод Челябинская область относится к наиболее напряженной группе территорий Российской Федерации. Причиной именно такого состояния является постоянный и многолетний сброс загрязненных промышленными и хозяйственно-бытовыми отходами вод, поверхностных стоков с полей и животноводческих ферм в водные объекты [7]. Не лучшая ситуация с водными объектами складывается и на территории г. Троицка и Троицкого района.

Основным источником питьевого водоснабжения города Троицка является река Уй, которая со своим притоками входит в систему реки Тобол и при своем течении к городу Троицку испытывает значительную техногенную нагрузку.

Основную антропогенную нагрузку река Уй испытывает в районе г. Троицка, где на качество воды оказывают влияние сточные воды Троицкой ГРЭС, городских сооружений, завода ЖБИ.

В связи с этим оценка состояния загрязненности воды реки при ее течении по территории г. Троицка представляет определенный интерес.

Материал и методика исследований. Цель исследований - определение уровня аккумуляции тяжелых металлов в органах и тканях рыб семейств окуневые, карповые, щуковые и сомовые.

Отбор проб проводился в реке Уй в среднем течении по территории г. Троицка Челябинской области. Для анализа были выбраны следующие семейства рыб: окуневые (Percidae) - окунь, ерш, судак; карповые (Cyprinidae) - плотва, пескарь, верховка; щуковые (Esocidae) - щука; сомовые (Siluridae) - сом.

Сравнение полученных результатов по концентрациям металлов в пробах с принятыми в России допустимыми остаточными концентрациями (ДОК) этих элементов проводили согласно СанПин 2.3.2. 560-96 [1].

Концентрацию тяжелых металлов (меди, цинка, кобальта, железа, марганца, свинца, никеля, кадмия) устанавливали методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Способ основан на полном разложении органических веществ путем сжигания пробы сырья или продукта в электропечи при контролируемом температурном режиме и атомизации распыленного раствора (атомно-абсорбционной спектрофотометр ААS-30, ГОСТ 29929-94). Всего было отобрано 80 проб костной ткани рыбы.

Си О &

^ п

Рис. 1. Содержание цинка, железа, марганца и меди в костной ткани рыб

Рис. 2. Содержание свинца, никеля, кобальта и кадмия в костной ткани рыб

Как показывают данные рис. 1-2, максимальное содержание цинка было выявлено в костной ткани у пескаря, составившее 21,98±0,44 мг/кг, что в 1,1 и 1,3 раза больше, чем у верховки и плотвы из семейства Cyprinidae, в костной ткани р<0,01) которых содержание цинка было на уровне 19,34±0,378 мг/кг и 16,70±0,09 мг/кг. Несколько ниже содержание цинка было в костной ткани щуки (семейство щуковые), составившее 20,83±0,01 мг/кг, и у сома (семейство сомовые) - 19,03±0,02 мг/кг. Необходимо также отметить, что самое низкое содержание цинка среди указанных семейств выявлено у рыб семейства окуневые. Однако максимальное значение изучаемого показателя обнаружено у окуня - 16,18±0,42 мг/кг, что в 1,1 раза больше, чем у ерша, а минимальное содержание - у судака, составившее 0,53±0,27 мг/кг (Р<0,001).

Наибольший уровень содержания железа в костной ткани был установлен у окуня и верховки, составивший 12,82±1,57 и 12,82±0,23 мг/кг соответственно.

Практически такое же содержание железа было установлено в костной ткани пескаря - 12,77±0,39 мг/кг. В среднем, у этих рыб содержание железа оказалось в 2,5 раза больше, чем у сома (4,96±0,21 мг/кг). Еще ниже концентрация железа была установлена в костной ткани щуки, плотвы и судака - соответственно 2,65±0,58, 2,37±1,09 и 2,18±0,02 мг/кг р<0,001) (см. рис. 1).

При анализе содержания меди самая высокая концентрация этого элемента была выявлена в костной ткани у плотвы - 0,19±0,06 мг/кг. По сравнению с плотвой на 31,68% ниже содержание меди установлено у окуня и сома, составившее в среднем 0,13±0,01 мг/кг. У судака и щуки содержание меди было на уровне

0,17±0,01 мг/кг.

Несомненный интерес представляют данные по содержанию меди в костной ткани у рыб семейства карповые. Так, у плотвы, пескаря и верховки содержание изучаемого химического элемента в костной ткани соответственно составило 0,19±0,06, 0,18±0,01 и 0,18±0,11 мг/кг, то есть межвидовые различия по содержанию меди в костной ткани рыб не выявлены.

Наиболее высокое содержание кобальта в костной ткани наблюдалось у окуня - 1,37±0,08 мг/кг, щуки -1,12±0,01, сома - 1,01±0,03 мг/кг, что превысило ДОК соответственно в 2,02; 2,24 и 2,74 раза.

Необходимо отметить, что у рыб всех изучаемых семейств установлено в костной ткани превышение ДОК кобальта: у пескаря - в 1,38 раза, у ерша - в 1,74, у судака - в 1,8 раза (Со - 0,5). Наименьшее содержание кобальта отмечено у рыб семейства карповые, у рода карповые. Выявлены достоверные различия в сравнении с плотвой р<0,05).

Содержание марганца у рыб всех изучаемых семействах рыб находилось практически в одинаковых пределах и варьировало от 1,84±0,25 до 3,51 ±0,18 мг/кг.

Анализ полученных нами данных показал, что у рыб всех изучаемых семейств в костной ткани присутствуют химические элементы, относящиеся к числу экотоксикантов: свинец, кадмий, никель (см. рис. 2).

Значительная тенденция к накоплению свинца в костной ткани отмечена у щуки, она составила 2,01±0,05 мг/кг, что превысило ДОК в 2,01 раза. Несколько ниже значения изучаемого показателя были у сома и судака, составившие соответственно 1,90±0,01 и 1,89±0,05 мг/кг при допустимой концентрации 1,0 мг/кг. Самые низкие значения содержания свинца были у ерша (0,67±0,13 мг/кг) и верховки (0,68±0,12 мг/кг). При этом различия в накоплении свинца костной тканью щуки и ерша носили достоверный характер р<0,001).

Присутствие кадмия в костной ткани установлено практически у всех изучаемых рыб. При этом надо отметить, что у пескаря наблюдалось превышение ДОК по кадмию в 1,15 раза, а у окуня и плотвы - в среднем на 5,0 % ^ - 0,2) [1]. У рыб остальных изученных семейств (щуковые, сомовые) по содержанию кадмия в костной ткани не было выявлено достоверных различий и оно составило в среднем 0,17±0,01 мг/кг.

Сравнивая полученные результаты исследований, следует отметить высокое содержание никеля в костной ткани окуня (семейство Percidae), составившее 1,47±0,08 мг/кг, что превышает ДОК в 2,94 раза, где, в свою очередь, были отмечены различия в сопоставлении с судаком р<0,001) (№ - 0,5) [1]. А у сома и судака содержание никеля составило соответственно 0,84±0,58 и 0,51±0,05 мг/кг и находилось в пределах допустимых концентраций.

Выводы

Проведенные исследования позволили выявить случаи, когда содержание тяжелых металлов в костной ткани различных семейств превышает гигиенические нормативы, установленные для пищевых продуктов. Превышение допустимой остаточной концентрации в костной ткани у всех изучаемых рыб по содержанию кобальта превысило ДОК в 1,38-2,74 раза; свинца - в 1,02-2,01; никеля - в 1,02-2,94 раза.

Литература

1. СанПиН 2.3.2. 560-960. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов.

2. Асонов, А.М. Водоохранные системы в сельском хозяйстве / А.М. Асонов, О.Р. Ильясов. - Екатеринбург: УрГУПС, 2003. - 156 с.

3. Воробьёв, В.И. Микроэлементы и их применение в рыбоводстве / В.И. Воробьёв. - М.: Пищевая пром-сть, 1979. - 183 с.

4. Михеев, Н.Н. Обеспечение населения России питьевой водой / Н.Н. Михеев, С.В. Яковлев, А.П. Нечаев [и др.] // Водоснабжение и санитарная техника. - М., 1997. - №4. - С. 2-4.

5. Богданов, В.Д. Экологическое изучение системы реки Маньи / В.Д. Богданов, Л.А. Добринская, А.В. Лу-гаськов. - Свердловск, 1982. - 66 с.

6. Большаков, В.Н. Экологический подход к проблемам развития крупного промышленного региона (на примере Урала) / В.Н. Большаков; УрГСХА // Продовольственная безопасность XXI века: Экологоэкономические аспекты: сб. науч. тр. - 2000. - Т. 1. - С. 29-45.

7. Моисеенко, Т.И. Рассеянные элементы в поверхностных водах суши / Т.И. Моисеенко, Л.П. Кудрявцева, Н.А. Гашкина. - М.: Наука, 2006. - С. 115-217.

'--------♦------------

УДК 03.00.16 А.А. Инфантов

АНАЛИЗ ФЛОРЫ ГОРОДА БАЛАШОВА