Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Беляева А.А. 1 Кутлин Н.Г. 1

---

1 Бирский филиал Башкирского государственного университета

Данная статья посвящена оценке экологического состояния ихтиофауны р. Белая на территории Бирского района. Речная система проходит через города Республики Башкортостан, тем самым, неся в себе различные техногенные загрязнения. Река имеет свойство накапливать тяжелые металлы, содержание которых может нести высокую токсикологическую опасность для человека. Для изучения поступления металлов в реку Белая оценена вода исследуемого нами объекта, а также содержание тяжелых металлов (Fe, Zn, Cu, Pb) в органах и тканях рыб семейств Карповых(Cyprinidae) и Окуневых(Percidae). Исследования были проведены в г. Бирске Республики Башкортостан в 2015 - 2017 годах в весенний период каждого года. Пробы воды были отобраны с рек Белая и Бирь и исследовались на наличие тяжелых металлов (Pb, Cu, Cd, Hg, Zn) на базе лаборатории Центра ФГУЗ «ЦГЭ в РБ» атомно-абсорбционным методом спектрометрии на приборе «Спектр-5М» согласно требованиям ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов» Представлены и проанализированы результаты содержания тяжелых металлов в ихтиофауне, воде р. Белой.

Статья в формате PDF

146 KB

тяжелые металлы

ихтиофауна

рыбы

река белая.

1. Виноградов Г.Д., Чуклин Р.В., Виноградов Я.Г. Мониторинг биоресурсов р. Белой на территории Бирского района // Сборник науч. тр. Всерос. науч.-практ. конф. «Современные тенденции в биологических науках», 2010. – Уфа. – С. 78-80.

2. Курамшина Н.Г., Курамшин Э.М., Николаева С.В. Биоаккумуляция ТМ в рыбе водных объектов РБ // Сборник науч. тр. междун. науч.-практ. конф. «Экологическая безопасность и охрана природной среды» в рамках экологического форума и специализированной выставки «Уралэкология. Промышленная безопасность», 2012. – Уфа, 2012. – С. 91-94.

3. Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг. Загрязнение морских вод тяжелыми металлами. - СПб.: Наука, 1989. - 192 с.

4. Беляева А.А., Пурина Е.С. Выбросы с предприятия «Полиэф» в реку Белая // Сборник науч.-практ. конф. «Опыт, проблемы, перспективы», 2015. – Бирск, 2015. – С. 101-103.

5. Попова Н.В., Маркова Л.Н. Комплексная оценка качества воды Нижней Лены и содержание тяжелых металлов в мышечной ткани промысловых рыб // Роль аграрной науки в развитии сельскохозяйственного производства Якутии: сб. мат. науч.-произв. конф. – Новосибирск: Агрос, 2007. – С. 225-228.

В связи с увеличивающимся загрязнением природных вод территории Российской Федерации особый интерес и важное практическое значение имеет изучение экологии рыб как важнейших представителей гидробионтов, играющих значительную роль в водных экосистемах [1]. Острота экологической ситуации в Республике Башкортостан в первую очередь затрагивает интересы рыбного хозяйства, поскольку водоёмы являются местом обитания промысловых видов рыб, а техногенное загрязнение практически всегда проявляется в накоплении целого ряда химических соединений в различных объектах окружающей среды и биоты. По уровню рыбоводства РБ занимает ведущее место в Приволжском федеральном округе РФ, рыба в основном идет на местное потребление.

Для эффективного развития рыболовства необходимы комплексные исследования по рациональному использованию биологических ресурсов. В этой связи назрела необходимость изучения степени загрязнения водных экосистем на территории Башкортостана для оценки биоаккумуляции и негативного влияния токсикантов на организмы гидробионтов. Особую опасность для водных объектов несут тяжелые металлы, т.к. они не имеют свойства растворяться в воде, они способны всего лишь изменить форму своего существования, сохраняясь в ней длительное время, даже после устранения источника загрязнения [2].

Тяжелые металлы, дибензодиоксины и полихлорированные бифинилы относятся к наиболее опасным химическим загрязнителям, что обусловлено физиолого-биохимическими особенностями их действия и передачей по трофическим цепям. Рыбы завершают трофические цепи водоема и накапливают тяжелые металлы. В связи с этим исследование ихтиофауны р. Белой, которая имеет для населения значимое пищевое значение, приобрело для нас особую актуальность.

Целью нашего исследования было комплексное изучение состояния реки и оценки ихтиоресурсов по биоаккумуляции тяжелых металлов (Fe, Zn, Cu, Pb) в тканях и органах промысловых видов рыб различных экологических групп реки Белой в районе г. Бирска.

Исследования были проведены в г. Бирске Республики Башкортостан в 2015-2017 годах в весенний период каждого года. Пробы воды были отобраны с рек Белая и Бирь и исследовались на наличие тяжелых металлов (Pb, Cu, Cd, Hg, Zn) на базе лаборатории Центра ФГУЗ «ЦГЭ в РБ» атомно-абсорбционным методом спектрометрии на приборе «Спектр-5М» согласно требованиям ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов» [3].

Для характеристики уровня содержания тяжелых металлов в тканях и органах рыб полученные концентрации сравнивали с нормативами (СанПиН 2.3.2. 560-96; СанПиН 2.3.2.1078-01) – «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов». Для проведения измерения массовых концентраций кадмия, меди, свинца, ртути и цинка в пробах воды применялся атомно-абсорбционный спектрометр «КВАНТ-Z.-ЭTA» с электротермическим атомизатором и зеемановской коррекцией фонового (неатомного) поглощения резонансного излучения [4].

С целью исследования были выбраны виды рыб, которые имеют широкое распространение по всему району исследования и являются преобладающими видами ихтиофауны изучаемого водоема: лещ (Abramis brama), карась обыкновенный (Carassius carassius), карп (Cyprinus carpio carpio) (Н.А. Руднева, 2001).

Материал для исследования был собран с реки Белой. Проведена предварительная влажная минерализация проб в концентрированной азотной кислоте с последующим термическим разложением по методике ПНД Ф 16.1:2.2:2.3:3.36-02. Все концентрации металлов в рыбах рассчитаны в мкг/кг сухой массы [5].

Выбор металлов определялся следующими соображениями: Cu и Zn относятся к биогенным элементам, но при высоких концентрациях могут оказывать негативное воздействие на живые организмы. Кроме того, Cu и Zn являются трассерами антропогенного воздействия. Соединения Cd, Hg и Pb были выбраны потому, что они свидетельствуют об антропогенном характере воздействия на окружающую среду.

Нами была проведена оценка качества воды реки Белой. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Физико-химические показатели воды р. Белая в районе г. Бирск

Из приведенных данных, представленных в таблице 1, видно, что пробы воды р. Белой, взятые выше и ниже города Бирска несколько отличаются. Например, заметное превышение за пределами города нами выявлено по таким показателям, как жиры (почти в 2 раза), СПАВ (17%), ХПК (1,7%), фосфат-ион (8,5%), нефтепродукты (3,46%) и ph (2,6%), незначительное увеличение наблюдается по содержанию хлорид-, сульфат-ионов, растворенного кислорода. Содержание таких тяжелых металлов, как хром, медь, никель, марганец и алюминий, не меняется в зависимости от их места взятия. Нами в воде не было обнаружено цинка, свинца и кадмия.

Таким образом, нами выявлено значительное превышение отдельных тяжелых металлов и других веществ в воде в нижнем течении р. Белой. Все они не превышают предельно допустимую концентрацию.

В наш век широко используются металлы, постоянный контакт человека с различными макро- и микроэлементами резко увеличивается, не исключается возможность избыточного накопления их в организме и опасность проявления побочного и даже токсического действия. С другой стороны, в организме имеются барьерные механизмы, препятствующие проникновению избыточного количества макро- и микроэлементов и тяжелых металлов. В связи с этим в качестве биоиндикаторов нами были выбраны представители ихтиофауны исследуемых водоемов.

Ртуть относится к наиболее опасным тяжелым металлам (I класс опасности),  поступая в поверхностные воды, она попадает в органы и ткани водных живых объектов, может вступать в биохимические реакции со многими белками крови и тканей и независимо от видовой принадлежности накапливается в организме. Полученные нами результаты по накоплению ртути в органах и тканях рыб представлены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание ртути в органах и тканях рыб р. Белая, мг/кг (ПДК=0,5 мг/кг)

Из данных, приведенных в таблице 2, мы видим, что у исследуемых рыб в р. Белая в органах и тканях нами не было обнаружено ртути.

Свинец относится к I классу опасности. Особенности его нахождения в природных водах и миграция объясняются тем, что он сравнительно легко вступает в реакции с водными примесями, образуя малорастворимые соединения. Его концентрация  в воде невелика и не превышает 10 мкг/л. Водные растения также способны хорошо аккумулировать свинец. Как отмечает А.С. Ваганов (2012), в органах и тканях свинец накапливается незначительно, поэтому для человека в этом звене трофической цепи является относительно неопасным. По мнению многих отечественных ученых, метилированные соединения свинца в рыбе незагрязненных водоемов обнаруживаются относительно редко. В регионах с промышленными выбросами накопление тетраметилсвинца в тканях рыб протекает эффективно и быстро, поэтому острое и хроническое воздействие свинца наступает при уровне загрязненности 0,1-0,5 мкг/л. Результаты накопления свинца в органах и тканях рыб реки Белая представлены в таблице 3.

Таблица 3

Динамика содержания свинца в некоторых органах и тканях рыб р. Белая, мг/кг

(ПДК= 1,0 мг/кг)

Проведенный нами анализ таблицы показал, что караси, выловленные в р. Белая, имеют большее содержание в селезенке, мышцах, а у леща – в печени (80%), в мышцах (35%) и селезенке (8%).

Медь относится ко II классу опасности. Основным источником поступления меди в природные воды являются стоки предприятий химической промышленности, альдегидные реагенты, используемые для уничтожения водорослей. Медь появляется в результате коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения. Результаты исследования по содержанию меди в органах и тканях рыб р. Белая представлены в таблице 4.

Таблица 4

Содержание меди в органах и тканях рыб р. Белая, мг/кг (ПДК= 10 мг/кг)

Из данных, приведенных в таблице 4, видно, что у образцов с р. Белая нами выявлено большее содержание меди в печени, мышцах, крови и селезенке карася, тогда как в жабрах леща, наоборот, ее содержание на 28% больше, чем у карася.

Кадмий является одним из токсичных тяжелых металлов. Он проявляет меньшую токсичность по отношению к растениям, нежели метилртуть. Для живых организмов опасен тем, что может замещать цинк в ферментах, которые содержат в своих активных центрах металлы, что приводит к резкому нарушению в функционировании ферментативных процессов. Этот металл накапливается водными растениями и тканями внутренних органов рыб. Порог острой токсичности кадмия варьирует в пределах от 0,09 до 105 мкг/л для пресноводных рыб. По мнению многих отечественных ученых, увеличение жесткости воды повышает степень защиты организма от отравления кадмием. Результаты концентраций кадмия в органах и тканях изучаемых рыб представлены в таблице 5.

Таблица 5

Концентрация кадмия в органах и тканях рыб р. Белая, мг/кг (ПДК= 0,1 мг/кг)

Из приведенных данных в таблице 5 видно, что концентрация кадмия независимо от видовой принадлежности рыб в их организме содержится в ничтожно малых количествах и не превышает ПДК.           

Цинк широко применяется в технике, занимает 4-е место вслед за сталью, алюминием и медью, а по содержанию в поверхностных водах – находится на 2-м месте после марганца. Соединения цинка в водоемы попадают вместе со сточными водами, вымываются из оцинкованных труб и иных коммуникаций, могут накапливаться и поступать в воду из ионообменных фильтров. Данные по накоплению цинка в тканях и органах рыб представлены в таблице 6.

Таблица 6

Накопление цинка в отдельных органах и тканях рыб в р. Белая, мг/кг (ПДК = 40 мг/кг)

Приведенные данные таблицы 6 свидетельствуют о том, что у всех изучаемых видов рыб цинк содержится в очень малом количестве и не превышает ПДК.

Таким образом, по гидрохимическому составу река Белая является экологически неблагополучной. Такие показатели, как железо, БПК и взвешенные вещества, в воде реки превышают предельно допустимые концентрации этих веществ. При изучении содержания тяжелых металлов в органах и тканях рыб выявлено следующее:

 - накопление ртути во всех исследуемых рыбах обнаружено не было;

 - наибольшее содержание свинца нами было выявлено в селезенке леща, данный элемент не превышает 0,036 мг/кг. Наименьшее количество свинца в крови леща обнаружено в р. Белой (0,0082 мг/кг);

- содержание меди в органах и тканях исследуемых рыб показало, что наименьшее ее содержание у карася, обитающего в р. Белой (0,0062 мг/кг);

- концентрация кадмия и цинка свидетельствует о том, что в изучаемых нами видах рыб эти металлы содержатся в очень малых количествах (менее 0,005 мг/кг).

В целом лабораторные исследования показали, что уровень содержания тяжелых металлов в органах и тканях исследуемых рыб находится в пределах нормы и не превышает ПДК.

Библиографическая ссылка