Новости

03.06.2024

Первые лабораторные результаты обловов

Первые лабораторные результаты обловов Получены первые результаты исследований содержания тяжелых металлов в тканях рыб национального парка «Себежский»
Начиная с августа 2022 года сотрудники научного отдела национального парка, студены и  преподаватели Санкт-Петербургского государственного университета проводят исследования водосборных территорий и акваторий озер центральной группы озер. Изучение содержания и миграции тяжёлых металлов между абиотической и биотической составляющих экосистем проводилось методом определения содержания этих элементов в тканях и органах рыб.
В качестве материала оценки использовались внутренние органы (печень) и мускулатура рыб. В качестве объектов выбрали хищников – окуня речного (Perca fluviatilus L.) и щуку (Esox Lucius L.); эврифага - плотву (Rutilus rutilus L.). Такой набор видов позволяет оценить воздействие на разные экологические группы. Данные виды являются широко распространёнными и подвергаются ихтиологическому мониторингу.
Самым трудоемким этапом в исследовании является пробоподготовка методом сухой минерализации. Порядок обработки следующий. В тигли, обработанные горячим раствором азотной  и соляной кислот, помещали  навески проб.  На электрической плитке  пробы выдерживали до обугливания. После завершения процесса обугливания приступали непосредственно к озолению материала. Пробы ставили в муфельную печь и постепенно поднимали температуру до 450˚С. Озоление вели до серой золы на протяжении 10-16 часов. Далее с использованием кислот и многократного выпаривания, получали золу. К готовой золе приливали 2 мл концентрированной азотной кислоты. Получившийся раствор разбавляли дистиллированной водой до получения 20% раствора. Готовые пробы отправлены на анализ в лабораторию ЛенСтройГеология. Анализ будет произведен методом масс-спектрометрии.  
На распределение тяжелых металлов в организме рыб в первую очередь влияют физиологические особенности и потребности организма. В печени содержания проанализированных элементов выше, чем в мышечной ткани (см. таблицу 4.1). Так, например, элементы необходимые для кроветворения были в более высоких концентрациях в печени, чем в мышечной ткани. Так у окуня содержание железа в среднем составило 23,4 в мышцах, в печени 31, меди 1, 58 в мышечной ткани и 2, 27 в печени. У щуки разница в содержании железа между печенью и мышечной тканью менее выражена, так содержание железа в мышцах 10,7, в печени 9,5; тогда как меди в мышцах. Такое распределение может быть связно с образом жизни щуки. Щуки – активные хищники, в связи с этим необходимость в снабжении мышц кровью у них выше, чем у окуней.
Таблица 4.1



Cr

Mn

Fe

Cu

Zn

Cd

Pb

Щука

Мышечная ткань

0,85

3,37

10,67

2

15,47

0,056

0,21

Печень

1,23

1,46

9,50

2,58

16,76

0,094

0,71

Окунь

Мышечная ткань

0,61

2,52

23,40

1,88

10,45

0,049

0,27

Печень

0,95

1,80

31,00

2,27

14,54

0,096

0,69

Плотва

Мышечная ткань

0,48

2,86

14,50

1,65

9,13

0,001

0,34



Для кадмия и свинца разница между мышечной тканью и печенью выше, чем у эссенциальных и условно эссенциальных элементов. В среднем содержание в печени в два раза выше, чем в мышечной ткани, а различия у железа, марганца, цинка, меди, хрома составляют 10-50%. Это связано с функциями печени. Удержанию этих элементов в печени способствует процесс обеззараживания крови и связывание избыточных для организма тяжелых металлов металлотионенинами.
Единственным металлом, который активнее накапливается в мышцах, чем в печени стал марганец. У щуки содержанием марганца в мышцах в среднем составило 3, 37, когда в печени концентрация составила 1,46. Такие же результаты зафиксированы и окуней. В среднем содержанием марганца в мышечной ткани составило 2,52, а в печени 1,80. Это связано с ролью марганца в образовании АТФ – источника энергии и процесса образования мышц (Boyd, Roger,1997). Таким образом, потребность печени в марганце ниже, чем у мышечной ткани и подобное распределение можно признать нормальным.
Из представленных видов самые высокие содержания тяжелых металлов за исключением железа и свинца зафиксированы у щуки. Это связано положением щуки в завершении пищевой цепи. По содержанию свинца щука схожа с окунем. Самое высокое содержание свинца в мышечной ткани (0,34) обнаружено у плотвы. Плотва по типу питания является эврифагом. В её рацион могут входит бентосные организмы и организмы из пелагической области водоёма, наиболее подверженной антропогенному влиянию. Плотва отбиралась только на озёрах Озерявки, Белое и Ороно. Тогда, как Ороно не отличается повышенным содержанием каких-либо элементов в ихтиофауне оз. Озерявки и оз. Белое значение свинца выше, чем в других озёрах. Такой результат требует дальнейшего изучения влияния экологической группы на содержание тяжелых металлов в организмах ихтиофауны.
4.2 Оценка содержания тяжелых металлов в тканях и органах рыб
На территории Национального парка Себежский мы имеем дело с концентрациями не превышающими ПДК для пищевых продуктов из СанПин 42-123-4089-86. Так, наибольшее содержание кадмия в мышечной ткани щуки составляет 0,099 мг/кг при ПДК = 0,20. Установление предельно допустимых концентраций в тканях рыб исходит из целей санитарно-гигиенического нормирования. Это такое содержание свинца, кадмия, мышьяка, ртути, хрома и меди, которое не навредит человеку при постоянном потреблении продукта. Основной целью исследования является проведение экологической оценки состояния озёр Себежского национального парка через содержание тяжелых металлов в печени и мышцах ихтиофауны. Поэтому для оценки состояния водоёмов целесообразно сопоставить результаты с акваториями с меньшей степенью антропогенного воздействия.
В качестве территории для сопоставления было решено использовать данные с предыдущих исследований. Это три озера на территории Национального парка «Смоленское Поозерье». Так же, как и озёра Себежского Национального парка эти акватории являются типичными водоёмами для постледниковых поозерий. Для сравнения выбрали озёра Баклановское и Букино. Оба озера находятся под меньшим антропогенным влиянием, чем озёра Себежского поозерья. Озеро Букино представляет интерес тем, что расположено в заповедной части Национального парка и может быть использовано в качестве фоновой территории для объектов исследования. От результатов с озера Дго пришлось отказаться в виду того, что результаты были представлены по лещу и не подходили для сопоставления с окунями.
Для того, чтобы сопоставить результаты с разных озёр стоит использовать один и тот же вид. Оптимальным для этого является окунь, так как его пробы отобраны на всех исследуемых озёрах.
Таблица 4.2


Cr, ppm

Cu, ppm

Zn, ppm

Cd, ppm

Pb, ppm

Cr, ppm

Cu, ppm

Zn, ppm

Cd, ppm

Pb, ppm


Мышечная ткань

Печень

Оз. Белое

0,58

0,20

13,3

0,010

0,68

1,30

2,3

15,7

0,090

0,79

Оз. Ороно

0,61

<0,04

9,5

0,081

0,30

0,70

1,8

12,8

0,104

0,60

Оз. Себежское

1,00

2,3

6

0,031

0,11

1,00

2,1

14,1

0,107

0,71

Оз. Нечерица

0,58

1,8

12

0,031

<0,05

1,20

2,2

9,4

0,100

0,70

Оз. Озерявки

0,43

2,1

10,4

<0,001

0,32

0,80

2,4

14,1

0,074

0,70

Оз. Баклановское,

0,2

1,3

65,3

0,031

0,37

0,26

1,4

69,6

0,050

0,57

Оз Букино (Фон)

0,19

1,05

33,5

0,026

0,36






           
В донных отложениях озёр содержание хрома, меди, никеля и цинка ниже всего в оз. Озерявки. Это озеро наименее подвержено антропогенному влиянию. Так, оно имеет максимальное удаление от г. Себеж (главного источника антропогенного влияния), не имеет на своих берегах населённых пунктов и в близости озера не проходят трассы. Низкой выраженности загрязнения способствует то, что озеро имеет глубины 2-3 метра и является проточным. Такие условия не способствуют накоплению загрязняющих веществ в среде.
Содержание свинца между озёрами различается незначительно и находится в пределах 52-62 мг/кг. Отсутствие видимой зависимости от расстояния до главного источника антропогенного влияния – г. Себежа, позволяет определять такое содержание как естественное.
У ихтиофауны Себежского национального парка по сравнению с организмами Смоленского поозерья выше содержание хрома. Содержание меди в поверхностных пробах донных отложений озёр национального парка «Себежский» составляют 64,56-32,45 ppm раза превышает содержание хрома в поверхностных донных отложениях озёр Баклановское и Дго составляют не более 0,25 ppm. Коренные породы обоих территорий представлены обломочным материалом ледникового происхождения. Однако то, что содержание хрома снижается в оз. Озерявки (наиболее удалённое от селитебной зоны озеро) указывает что, на содержание хрома оказывает влияние антропогенная деятельность.
В озерах Смоленского поозерья выделяется содержание цинка. В них, по сравнению с рыбами Себежского национального парка, превышает максимальное содержание в рыбах Себежа в 3-5 раз. Однако, содержание цинка в донных отложениях Смоленского Поозерья (33 мг/кг, 99 мг/кг) не превышает значений в озёрах национального парка «Себежский». Такие результаты авторы объясняют недостатком цинка в среде и компенсаторными механизмами рыб для поддержания необходимого количества эссенциального микроэлемента.
Содержание свинца в ихтиофауне озер Бакалановском и озере Букино совпадает с озёрами Ороно и Озерявки, а содержание кадмия схоже с озерами Нечерица и Себежское (см. рис. 4.1). Такие результаты позволяют считать, что содержание свинца во всех озерах кроме Белое, а кадмия во всех кроме Ороно не представляют собой аномальных значений.
Превышения содержания хрома в оз. Себежское и кадмия в оз. Ороно имеют схожий характер (см. Таблица №4.2). Так, в мышечной ткани фиксируется повышенное значение относительно других проб, однако в печени повышения не зафиксировано. Однако, результат с оз. Ороно повторяется во время зимнего пробоотбора (см. Приложение №2). Так, в летней пробе содержание кадмия в мышечной ткани составляет 0,081 мг/кг, а в зимней пробе 0,087 мг/кг; в печени летом 0,107, а зимой 0,098. Это свидетельствует о превышении содержания кадмия в среде при котором печень окуня перестаёт справляться с обезвреживанием кадмия, и он проникает в мышечную ткань. Данные по оз. Себежское требуют уточнения.
Оз. Белое выделяется по содержанию свинца (см. рис. 4.1). В мышечной ткани и печени окуня из озера Белое содержание свинца выше, чем в других озёрах. Так, содержание свинца в мышечной ткани составило 0,68 ppm, а в печени 0,79 ppm, когда в тканях с других озёр содержание в мышцах не превышает 0,40 ppm, а в печени 0,70 ppm. По осреднённому содержанию свинца в поверхностных донных отложениях оз. Белое не выделяется. У щуки и плотвы с оз. Белое так же зафиксированы повышенные значения свинца по сравнению с другими озёрами (0,70-0,73 ppm в мышечной ткани и 0,74-0,79 ppm в печени).

Для не эссенциальных элементов характерна сильная разница между печенью и мышечной тканью. Содержания свинца и кадмия в два раза выше в печени, по сравнению с мышечной ткань, тогда как содержание железа, цинка, хрома и меди не превышает 30%. Это связано с потребностью ограничения количества этих элементов в организме. Как следствие для отбора стоит выбирать органы с разной накопительной способностью. Такой выбор позволяет оценить влияние содержания тяжелых металлов в среде на функции организма.
В мышечной массе щуки (Esox lucius) зафиксировано наибольшие содержания хрома марганца меди цинка и кадмия. Это связано с процессами биоаккумуляции вещества в пищевой цепи. Самое высокое содержание свинца 0,41-0,72 мг/кг зафиксировано у плотвы (Rutilus rutilus). По типу питания плотва (Rutilus rutilus) является бентофагом и активнее других видов поглощает вещества из донных отложений. Содержание свинца в поверхностных пробах донных отложений мало отличается по всем озёрам и находится в пределах 52-62 мг/кг.
Виды для отбора стоит выбирать наиболее массовые и представляющие собой репрезентативную группу для мониторинга. Так, виды-бентофаги больше всего подвержены влиянию загрязнения из донных отложений, а хищники чувствительны загрязнения водной среды. Для целей мониторинга в национальном парке «Себежский» подходить окунь речной, как массовый вид, характерный для европейской части России. Эти свойства позволяют сопоставлять результаты исследований. Взрослые особи окуня (Perca fluviatiles) являются хищниками и их способности к накоплению тяжелых металлов из окружающей среды достаточны для накопления их в количестве достаточном для обнаружения. Способности накопления у бентофагов требуют дополнительного исследования в виду невозможности отбирать печень у плотвы (Rutilus rutilus).
Многофакторный анализ на основании данных о содержании тяжелых металлов в мышечной ткани и печени и поверхностных донных отложениях озёр пробоотбора позволил выделить две группировки водоёмов. Первая группа — это группа крупных сообщающихся между собой озёр с населёнными пунктами по берегам и с пролегающими шоссе. В эту группу вошли озёра Себежское, Ороно, Белое. Отдельно выделилось проточное озеро с меньшей площадью и глубинами, на наибольшем удалении от населённого пункта без населённых пунктов по берегам и на удалении от трасс – оз. Озерявки.



Возврат к списку