Введение к работе
Актуальность проблемы. Водоемы Крайнего Севера издавна привлекают внимание исследователей в связи с их высокой рыбохозяйственной значимостью, как источники пресной воды и водные транспортные пути. Наиболее активные исследования северных водных экосистем начались сравнительно недавно, тем не менее они все еще остаются недостаточно изученными. Пресноводные экосистемы, в силу их важности для жизнедеятельности человека, представляют особый интерес при оценке качества окружающей среды, и их состояние может быть показателем загрязненности всего исследуемого региона. В связи с этим исследование особенностей пресноводных экосистем в условиях антропогенного воздействия может служить для оценки их устойчивости, основой для рационального использования их ресурсов и охраны.
В последние десятилетия довольно большое количество работ посвящено исследованию загрязнения природных пресных вод химическими веществами, выявлению фонового уровня концентраций отдельных загрязняющих веществ в компонентах экосистемы и оценке их воздействия на гидробионты, исследованию содержания микроэлементов, тяжелых металлов в промысловых гидробионтах. В экологической цепи вода-гидробионты может идти накопление экологически опасных веществ, что в конечном итоге отражается на функциональном состоянии всех звеньев экосистемы и ее продуктивности, а также на здоровье человека, как потребителя конечной продукции водоема - рыбы (Тутельян, 1987; Руднева, 2001).
Рыбы способны аккумулировать тяжелые металлы даже в тех случаях, когда содержание их в воде не превышает предельно допустимые нормы. Под действием токсических веществ в организме рыб могут происходить патологические изменения на молекулярном, организменном и популяционном уровнях. Водные организмы чутко реагируют на изменения среды, в том числе и на концентрацию загрязняющих металлов и биогенных элементов в воде. Поэтому исследование и контроль изменения уровней содержания металлов в организмах актуальны и необходимы.
Исследование концентраций загрязняющих веществ в водоемах Якутии, содержания микроэлементов, в том числе тяжелых металлов в воде и гидробионтах, в частности, в рыбах начато сравнительно недавно, но, несмотря на наличие ряда работ (Саввинов и др., 1993; Габышева, 2001; Нюкканов, 2005; Ходулов, 2007), многие экологические аспекты этой проблемы освещены слабо или не изучались.
Рыбы являются важным компонентом водных экосистем. Кроме того, промысловые рыбы - одним из основных источников белкового сырья и микроэлементов для человека. В связи с загрязнением водной среды, оценка качества рыбного сырья с точки зрения экологической безопасности (содержания в нем токсичных металлов) и пораженности инвазиями, общими для человека и животных, особенно актуальна.
Цель и задачи исследования. Целью исследования являлась оценка гидрохимических показателей загрязнения воды Нижней Лены тяжелыми металлами, биогенными веществами и накопления тяжелых металлов в органах и мышечной ткани промысловых рыб. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
Провести в течение ряда лет на единой методической основе систематические (ежемесячные, ежегодные) наблюдения за содержанием тяжелых металлов (Fe, Zn, Си, Cd, Pb, Hg ) и биогенных веществ - соединений азота и фосфатов в воде нижнего течения р. Лены.
-
Выявить межгодовые и внутригодовые изменения по месяцам концентраций запэязняющих веществ в воде нижнего течения р. Лены.
-
Определить содержание и выявить особенности распределения металлов (железа, меди, цинка, свинца, кадмия, ртути и мышьяка) в мышечной ткани и органах промысловых сиговых рыб (омуль, нельма, ряпушка), оценить содержание токсичных элементов (Pb, Cd, Hg, As) в мышечной ткани и органах рыб согласно СанПиН 2.3.2.1078-01.
-
Определить зараженность промысловых рыб цистами миксоспоридий и плероцеркоидами паразитических гельминтов (дифиллоботриид), проанализировать эпизоотическую ситуацию по ихтиопаразитозам в Булунском районе Республики Саха (Якутия).
Научная новизна. В работе установлены фоновые уровни содержания загрязняющих металлов (меди, железа, цинка, свинца, кадмия, ртути) и биогенных веществ (соединений азота и фосфатов) в воде Нижней Лены. Дана оценка современного состояния загрязнения воды бассейна Нижней Лены с учетом ретроспективного анализа, что позволило прогнозировать изменение экологической ситуации в районе и принимать обоснованные решения по ее улучшению и охране.
Впервые исследовано содержание и распределение элементов группы тяжелых металлов в мышцах и органах промысловых сиговых рыб из бассейна нижнего течения р. Лены. Установлено, что независимо от видовой принадлежности и типа питания (образа жизни) Fe, Си, Zn, Pb, Cd, Hg концентрируются в основном в печени и жабрах.
Изучена эпизоотическая ситуация по ихтиопаразитозам в Булунском районе Республики Саха (Якутия) в связи с выявлением качества рыбной продукции. Установлено, что уровень зараженности промысловых рыб плероцеркоидами дифиллоботриид зависит от качества речной воды и антропогенного загрязнения. Частота встречаемости цист миксоспоридий в мышцах сиговых видов рыб практически одинакова, поэтому выбраковка рыб возможна для повышения товарного качества рыбопродукции.
Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы в качестве банка данных для последующих исследований и решений конкретных задач мониторинга водной среды, а также при разработке хозяйственных и природоохранных мероприятий в районах рыболовства. Результаты могут иметь большое значение при сравнительной
оценке экологической ситуации водоемов бассейна р. Лены и других северных территорий.
Исследование динамики накопления тяжелых металлов в органах и тканях рыб позволить накапливать информацию о фоновом содержании изучаемых элементов и позволить дать интегрированную оценку антропогенной нагрузки на водоемы.
Результаты исследований расширяют представления об антропогенной нагрузке на водные экосистемы севера Якутии, о пищевой ценности, качестве и безопасности рыбы, микроэлементном составе ценных промысловых сиговых рыб из бассейна Нижней Лены.
Материалы исследования внедрены в учебный процесс при изучении дисциплин «Экология», «Биология с основами экологии», «Проблемы ветеринарной экологии в Якутии», «Охрана окружающей среды» и «Экология Якутии» для студентов ФГБОУ ВПО Якутская ГСХА и биолого-географического факультета ФГАОУ ВПО Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова. Полученные данные используются также в учебном процессе при подготовке и переподготовке кадров в Институте повышения квалификации и переподготовки кадров АПК Министерства сельского хозяйства Республики Саха (Якутия).
Положения, выносимые на защиту:
-
Концентрации Zn, Pb, Hg, Cd в воде Нижней Лены незначительны и не превышают ПДКвр. Концентрации Си в воде превышают ПДКвр (от 4 до 10 ПДК), Fe - 7 ПДК и 8 ПДК.
-
Превышение концентрации ионов аммония в воде в 7-12 раз в сравнении с ПДК объясняется загрязненностью водоема азотсодержащими веществами.
-
Концентрации биогенных веществ зависят от сезона года. Наибольшая концентрация общего фосфора и фосфатов выявлена весной. При этом содержание фосфатов в воде превышает ПДКБр в 6-9 раз.
-
Распределение загрязняющих металлов в мышцах и органах рыб характеризуется неоднородностью, что зависит от функциональных особенностей тканей и органов. Fe, Си, Zn, Cd и Hg максимально концентрируются в печени и жабрах рыб, РЬ — в мышцах.
-
Выявлена неблагополучная эпизоотическая ситуация по дифиллоботриозу сиговых промысловых рыб, причинами которой являются антропогенное загрязнение воды коммунально-бытовыми стоками и ухудшение санитарно-гигиенического состояния водоемов. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
доложены на ежегодных научных конференциях преподавателей, научных сотрудников и аспирантов ФГБОУ ВПО Якутская государственная сельскохозяйственная академия, научно-производственной конференции «Роль аграрной науки в развитии сельскохозяйственного производства Якутии» (Якутск, 2007), III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы социально-экологической реабилитации территорий и устойчивого развития» (Вологда, 2010),
Международной научно-практической конференции «Современные проблемы и инновационные тенденции развития аграрной науки» (Якутск, 2010), научно-практической конференции «Вклад молодежи в развитие аграрной науки» (Якутск, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе в журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ - одна.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 136 страницах и состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы, включающего 180 наименований источников, в том числе 27 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 40 рисунками и включает 13 таблиц.
