Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1. Звенья трофической (пищевой) цепи в природных водах 8
1.2. Химический состав природных вод 11
1.3. Загрязнение водоемов органическими соединениями... 20
1.4. Содержание микроэлементов в природных водах, донных осадках, планктоне, бентосе, макрофитах и рыбе 27
1.5. Гематологическая и биохимическая характеристика рыб 35
2. Собственные исследования (Биоаккумуляция тяжелых металлов и диоксинов и влияние на гематологические, биохимические показатели гидробионтов р. Уфы) 42
2.1. Материалы и методы исследований 42
2.2. Гидрохимический состав поверхностных вод 57
2.3. Содержание микроэлементов в донных отложениях... 66
2.4. Биоаккумуляция микроэлементов макрофитами 74
2.5. Биоаккумуляция микроэлементов моллюсками 79
2.6. Биоаккумуляция микроэлементов в стерляди 85
2.7. Содержание диоксинов в стерляди 95
2.8. Гематологические и биохимические показатели крови стерляди ' 98
Практические предложения по
Выводы 111
Библиография 114
- Химический состав природных вод
- Содержание микроэлементов в природных водах, донных осадках, планктоне, бентосе, макрофитах и рыбе
- Гидрохимический состав поверхностных вод
- Биоаккумуляция микроэлементов моллюсками
Введение к работе
Острота экологической ситуации в стране в первую очередь затрагивает интересы рыбного хозяйства, поскольку водоемы и водотоки являются местом обитания промысловой ихтиофауны и находятся под мощным антропогенным прессом, аккумулируя плохо очищенные промышленные и бытовые стоки, содержащие загрязняющие вещества различной природы и происхождения. В этих условиях возрастают роль и значение токсикологических и эколого-физиологических рыбохозяйственных исследований, призванных не только оценивать и прогнозировать экологические и рыбохозяйственные последствия нарушения качества водной среды, но и разрабатывать новые методы подхода для оптимизации биопродукционных процессов в естественных водоемах и на разных этапах промышленного рыболовства (Николишин И.Д., 1978 и др.; Васильев А.С., 1986; Воробьев В.И., 1993; Евтушенко Н.Ю., 1996; Гриценко Л.И. и др., 1999; Бескровная Н.И., 2001; Курамшина Н.Г. и др., 1994, 1997, 2001).
Для оценки экологического состояния водных экосистем и их загрязнения тяжелыми металлами, органическими веществами в качестве тест-объектов рекомендуется использовать гидробионты (планктон, бентос, макрофиты, органы и ткани рыб). Рыбы - перемещающиеся животные, результаты их обследования информируют об усредненной токсичности всего района их обитания. Они представляют верхнее звено пищевой цепи водоема. Токсиканты, передающиеся по ней, накапливаются в рыбах. Разрушение биоценоза водоема начинается с конца пищевой цепи и рыбы страдают первыми. Они - более интегральный показатель загрязнения, чем организмы нижних звеньев - пищевой цепи. Среди биоиндикаторов уровня загрязнения поверхностных вод рыбы являются самыми подходящими объектами для суждения о характере возможного действия на людей веществ антропогенного происхождения, присутствующих в воде.
Цель и задачи исследований. Целью является изучение биоаккумуляции тяжелых металлов, диоксинов и влияние на гематологические, биохимические показатели стерляди (Acipenser Ruthenus) и других гидробионтов р. Уфы. Для достижения данной цели в процессе работ решались следующие задачи:
Исследование гидрохимического состава и биотоксичности природных вод р. Уфы;
Изучение содержания микроэлементов в донных отложениях р. Уфы;
Определение концентрации микроэлементов в макрофитах р. Уфы;
Исследование биоаккумуляции микроэлементов моллюсками (Dreis-sena polymorpha) р. Уфы;
Определение содержания микроэлементов в органах и тканях стерляди (Acipenser Ruthenus) р. Уфы;
Установление гематологических и биохимических показателей крови стерляди (Acipenser Ruthenus) р. Уфы.
Научная новизна. Впервые подробно рассмотрена биоаккумуляция микроэлементов Си, Zn, Mn, Fe и диоксинов органами и тканями стерляди р. Уфы, найдено, что концентрации меди и цинка в мышцах стерляди близки к значениям ПДК, принятым для рыб, построены убывающие ряды концентраций микроэлементов в органах и тканях стерляди. Установлено наличие высоких концентраций диоксинов в стерляди р. Уфы.
Изучен комплекс гематологических и биохимических показателей крови стерляди р. Уфы. При переходе от тест-объектов (стерляди) условно чистой территории к аналогам загрязненной территории наблюдается уменьшение числа эритроцитов, замедление СОЭ, понижение гемоглобина, общего белка, холестерина, глюкозы, кортизола; имеет место увеличение числа лейкоцитов и креатинина, свидетельствующие о патологических изменениях в организме стерляди.
Осуществлено биотестирование проб поверхностных вод р. Уфы с использованием инфузорий-стилонихий в местах выпуска в реку дождевой канализации, загрязненной условно-чистыми стоками городских предприятий, установлен индекс токсичности проб.
Проведен анализ концентрации микроэлементов (Си, Ph, Cd, Zn, Mn,Co, Ni) в донных отложениях р. Уфы в зоне влияния городской территории, установлено превышение предельных норм, предложенных для пресноводных донных осадков, по содержанию меди, марганца, цинка.
Впервые исследовано содержание микроэлементов (Си, Pb, Cd, Zn, Ni, Hg, Cr) в макрофитах (кладофора) р. Уфы, найдено, что кладофора является активным концентратом Zn, Fe, Mn, Си.
Установлена концентрация микроэлементов (Fe, Си, Cr, Pb, Cd, Zn, Mn, Ni, Hg) в моллюсках (речная дрейссена) р.Уфы, обнаружена повышенная аккумулирующая способность по отношению к железу, марганцу, меди и цинку.
Практическая значимость работы. Промысловые гидробионты (стерлядь) выступают источниками ценной белковой пищи, что обусловливает необходимость тщательного исследования и контроля уровней загрязнения, особенно в районах, подверженных техногенному воздействию. С эколого-физиологической точки зрения изучение обмена и концентрирования токсичных микроэлементов в гидробионтах (стерляди) является исключительно важным аспектом для понимания переноса токсикантов по пищевым цепям.
Результаты исследований дают возможность судить о прохождении супертоксикантов в растительные и животные организмы для выработки региональных нормативов содержания их в воде и использования полученных данных в экомониторинге РБ, а также разрабатывать мероприятия по снижению биоаккумуляции загрязняющих веществ. Основные положения, выносимые на защиту.
Характеристика биоаккумуляции тяжелых металлов и диоксинов гидробионтами и стерлядью (Acipenser Ruthenus).
Гидрохимический состав и биотоксичность природных вод р. Уфа в зоне городского влияния.
Содержание микроэлементов в донных отложениях р. Уфа.
Гематологические и биохимические показатели крови стерляди (Acipenser Ruthenus) для р. Уфа.
Приведенные данные по биоаккумуляции тяжелых металлов в комплексе с гематологическими и биохимическими показателями крови необходимы для адекватной оценки физиологического состояния стерляди в оценке и прогнозировании рыбохозяйственных последствий.
Результаты, полученные в работе также могут быть использованы при проведении лекционных и практических занятий по курсу «Экология» со студентами факультетов ветеринарной медицины и технологии производства и переработки продукции животноводства и факультета пищевых технологий^
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на конференции молодых ученых РАНУрО (Институт экологии растений и животных) (г. Екатеринбург, 2002 г.); Международной научно-практической конференции «Пути повышения эффективности АПК в условиях вступления России в ВТО» (г. Уфа, 2003 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития производства продовольственных ресурсов и рынка продуктов питания» (г. Уфа, 2002 г.).
Результаты диссертационной работы апробирована на расширенном заседании кафедры общей биологии Башкирского государственного аграрного университета 23.05.2003 г.
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, описания методов исследования, собственных данных и их обсуждения, выводов, содержит 175 ссылок в библиографии. В работе содержится 46 таблиц и 18 рисунков.
Химический состав природных вод
В водоемах содержатся практически все химические элементы, но только немногие из них, так называемые биогенные, присутствуют в больших количествах (азот, фосфор, калий, кальций, магний, кремний, железо), остальные являются микроэлементами. Определенные концентрации и правильное их соотношение, играют важную положительную роль в жизни водоемов (Линник Г.Н., 1986; Жулидов А.В., 1989; Воробьев В.И., 1993; Евтушенко Н.Ю., 1996). Биогенные элементы напрямую способствуют развитию фитопланктона, а косвенно на животных (зоопланктон и зообентос), служащих пищей для рыб. Фосфор, кальций, натрий, калий, хлор, железо и другие элементы, проникая через жабры, кожу и слизистую оболочку в организм рыб, включаются в обмен веществ и тем самым необходимы для их роста и развития. Однако слишком большое поступление в водоем биогенных элементов и других минеральных солей может привести большой вред и поэтому рассматривается как загрязнение водоемов. Для оценки качества воды по ее химическому составу применяют как общие показатели - содержание кислорода, рН, жесткость, ХПК, БПК, так и специфические гидрохимические показатели: азот аммонийных, нитритный, нитратный; хлориды, сульфаты, фосфаты и другие (Комаровский Ф.Я., Полищук Л.Р., 1981; Абакумов В.А., 1983; Линник П.Н., 1986; Жулидов А.В., 1989; Жулидов А.В., Вимазал Я., Дубова Н.А., 1989; Варенко., Загубиженко Н.И., Гайдаш Ю.К., 1991; Евтушенко Н.Ю., 1996; Евтушенко Н.Ю., Данил-ко О.В., 1996; Киричук Г.Е., 2002).
Кислород. Обязательным условием для поддержания жизни в водоеме является наличие в воде кислорода. Кислород постоянно расходуется на дыхание гидробионтов, окисление органических и минеральных веществ. Оптимальное содержание кислорода составляет 6-11 мг/дм3, нижний предел - 4-5 мг/дм3 (Никаноров A.M., 1989; Новиков Ю.В. и др., 1990). Водородный показатель рН. В кислой и щелочной среде у рыб нарушается дыхание и газообмен (Моисеев П.А., и др., 1981; Воробьев В.И., 1993; Грищенко Л.И. и др. 1999). Поэтому оптимальными условиями существования гидробионтов является нейтральная, слабокислая и слабощелочная среда. Для пресноводных рыб принята норма, равная рН=6-9, а для максимальной продуктивности водоемов требуется рН=6,5-8,5 (Ribeiro R., Lopes .1., Pereira A.M., 2000).
Окисляемость воды. Интегральный показатель окисляемости воды отражает уровень загрязнения водоемов органическими веществами. Он выражается количеством кислорода (мгО/дм Н20), необходимого для окисления органических веществ и определяется по бихроматной окисляемости (химическое потребление кислорода, ХПК). В качестве дополнительной характеристики используется показатель биохимического потребления кисло-рода (БПК), это количество кислорода (мгО/дм Н20), пошедшее на дыхание микроорганизмов и простейших, а также на окисление легкоокисляю-щихся веществ до начала нитрификации. С увеличением количества органических веществ в воде повышается количество микроорганизмов, и преимущественно за счет этого увеличивается БПК. Расход кислорода за определенный промежуток времени (1;5;20сут.) в исследуемой пробе определяют по разности между содержанием до и после инкубации воды в стандартных условиях. Содержащиеся в воде органические соединения в оптимальных концентрациях благоприятствуют поддержанию жизни в воде, так как являются источником питания для огромного количества мелких гидробионтов. При этом значение БПК не превышает 8-Ю мгО/дм Н20 и в воде устанавливается равновесие, кислорода достаточно для дыхания гидробионтов и окисления органических веществ.
Жесткость воды. Под жесткостью воды понимают общее содержание растворимых солей магния, кальция и других щелочноземельных металлов. По жесткости различают следующие типы воды: мягкая - 4 мг-экв/ дм , среднежесткая - 4-8 мг-экв/ дм , жесткая - 8-12 мг-экв/ дм . Для пре сноводных рыб благоприятна мягкая и среднежесткая вода (Моисеев П.А. и др., 1981; Воробьев В.И., 1993). Слишком мягкая вода нежелательная из-за недостатка в ней солей кальция, магния и других элементов, поэтому рыбы недополучают эти .биогенные элементы через воду. Соли кальция и магния регулируют буферные свойства воды, связывают многие токсические вещества (тяжелые металлы), переводят их в нерастворимые осадки, а также положительно влияют на резистентность организма гидробио-нтов к некоторым болезням (Линник Г.Н., Набиванец Ю.Б., 1986; Линник П.Н., 1986; Жулидов А.В., Вимазал Я., Дубовва Н.А., 1989; Новиков Ю.В., Ластикина К.О., Болдина З.Н., 1990; Penttinen Sari, Kostano Auli, Kykkonen Jussi V.K., 1998; Грищенко Л.И., Акбаев М.Ш., Васильков T.B., 1999; Jackson B.P., Lasier P.J., Miller W.P., 2000; Красногорская H.H., Фащевская Т.Б., 2001).
Содержание микроэлементов в природных водах, донных осадках, планктоне, бентосе, макрофитах и рыбе
Из большого числа разнообразных химических веществ, поступающих в природные воды, особое место занимают тяжелые металлы. К тяжелым металлам относятся свыше 40 химических элементов с атомными массами, превышающими 50 атомных единиц (Балашова СП., Самонов А.Е., Еремин В.Н. и др., 2001). Не все тяжелые металлы представляют одинаковую опасность для живых организмов. По токсичности и способности накапливаться в пищевых цепях лишь немногим более десяти элементов признаны приоритетными загрязнителями биосферы: ртуть, свинец, кадмий, медь, ванадий, олово, цинк, молибден, кобальт, никель. Три элементы (ртуть, свинец, кадмий) считаются наиболее опасными (Воробьев В.И., 1993).
Медь, цинк, молибден, кобальт, марганец, железо имеют важное биологическое значение в жизни микроорганизмов, растений и животных. Они входят в состав белковых комплексов (ферментов) или активизирует их деятельность; они необходимы живым организмов в очень небольших количествах - тысячных или десятитысячных долях процента. Повышение концентрации их в живых организмах выше оптимального уровня приво дит к угнетению роста и развития. Они способны вызвать мутагенез, эм-бриотоксический и канцерогенный эффекты. Одна из главных задач, связанных с предотвращением негативных последствий загрязнения отдельных компонентов окружающей среды, состоит в выяснении путей и условий локализации тяжелых металлов в них (Быль Н.В., Берилко А.П., Гераскин П.П., Попов А.В., 1979; Воробьев В.И., 1993; Евтушенко Н.Ю., 1996; Жу-лидов А.В., 1989; Комаровский Ф.Я., Полищук Л.Р., 1981).
Содержание микроэлементов в природных водах. Химический состав природных вод представляет собой сложный комплекс растворенных газов, различных минеральных солей. В природных водах растворены практически все известные химические элементы, но большая часть из них находится в столь малых количествах, что не поддается определению из-за недостаточной чувствительности методов анализа (Спутник эколога, 1994; Романенко В.Н. и др., 1987). В настоящее время различными физико-химическими методами определено более 80 элементов, присутствующих в природных водах гидросферы Земли (Израэль Ю.А., 1994). Из большого числа элементов обращают внимание на себя кобальт, марганец, цинк, медь, железо. Интерес к ним обусловлен высокими темпами накопления в окружающей природной среде в последние годы и важным биологическим значением как позитивного, при их «нормальном» содержании, так и негативного характера при значительном превышении установленных норм (Махова Л.С., Андреева Н.Н., 1999; Никаноров A.M., 1990). В среднем в пресных водах территории бывшего СССР концентра-ция кобальта колеблется от 0 до 0,1 мкг/дм ; марганца - 10,4 мкг/дм ; цинка - 39,4 мкг/дм3; меди - 13,2 мкг/дм3 и железа от следовых количеств до 1,0 мкг/дм3 (Воробьв В.И., 1993; Титаева Н.А. и др., 2001). В воде рыбохозяйственных водоемов восточных районов РБ имеет место следующее распределение микроэлементов: кобальт - 14,0 ± 2,8 мкг/дм3; марганец - 12,0 ± 1,07 мкг/дм3; цинк - 15,0 ± 0,63 мкг/дм3; медь -19,0 ±2,17 мкг/дм3 (Воробьев В.И., 1993). Содержание микроэлементов подвержено сезонным колебаниям. По многолетним наблюдениям установлено (р. Волга), что для марганца характерно два максимума: в апреле (10-16 мкг/дм3) и в июле (17-22 мкг/дм ). В мае концентрация уменьшается до минимума (5-7 мкг/дм ), что объясняется разбавлением речных вод при паводке. Летнее увеличение содержания марганца в летний период связывается с его поступлением с грунтовыми водами. Осенью содержание марганца в водах различных каналов дельты Волги самое низкое - 3-5 мкг/дм3. Самые высокие концентрации железа (до 60 мкг/дм ) наблюдаются в период весеннего половодья, а в осеннюю межень его содержится только 8 мкг/дм . Содержание меди в весенней воде составляет 5-7 мкг/дм , а осенью - 1-4 мкг/дм (Воробьев В.И., 1993) (Катунин Д.Н., Островская Е., 1999).
Содержание микроэлементов в донных осадках. Донные отложения пресноводных водоемов образуются в результате механического осаждения и химико-биологических процессов протекающих внутри каждого водоема. Элементный состав донных отложений отражает биогеохимическую ситуацию конкретного субрегиона биосферы, т. е. зависит от состава материнских пород и почв, климата, рельефа местности, свойств воды, жизнедеятельности гидробионтов. Поэтому содержание микроэлементов в грунтах различных водоемов сильно варьирует (Сидоров B.C. и др., 2000).
В результате почвенно-агрохимических исследований установлена средняя концентрация ряда важных микроэлементов в почвах территории бывшего СССР: кобальт-10; марганец - 850; цинк-50; медь-20; железо -38000 мг/кг сухого вещества (Воробьев В.И., 1993).
Донные осадки континентальных водоемов до настоящего времени мало изучены, а данные о содержании тяжелых металлов в донных отложениях носят разрозненный характер. В донных осадках (0-25 см) различных естественных водоемов дельты Волги обнаружено: кобальт-7,8 ± 0,95; марганец - 769 ± 32; цинк - 65 ± 11,3; медь - 35,7 ± 8,5; железо - 22128 ± 210 мг/кг. Сравнение этих результатов с данными, имеющимися в литературе, свидетельствует о низком уровне марганца, концентрация железа в донных отложениях находится на нижней границе нормы, содержание меди и кобальта (9,6 ±1,2 мг/кг) практически не отличаются от данных фонового субрегиона (Воробьев В.И., 1993).
Гидрохимический состав поверхностных вод
Показатели, характеризующие качество природных вод р. Уфы в городской черте, где расположены основные источники питьевого водоснабжения Изякский городской водозабор, 71 км от устья, Северный ковшовый водозабор, 41км от устья, Южный городской водозабор, 3 км от устья, включают ряд традиционных характеристик (рН, ХПК, жесткость, взвешенные вещества, нитраты, хлориды, сульфаты), отражают содержание тяжелых металлов (марганец, железо, никель, медь, цинк, свинец, кадмий, хром, ртуть), нефтепродуктов, фенола и его хлорпроизводных, пестицидов, бенз(а)пирена .
Остальные показатели значительно уступают предельным значениям, установленным СанПиН 4630-88,ГН 1.1.546-46 и ГОСТ 2761-84 для водоемов питьевого и хозяйственного назначения. Однако, для марганца, железа, меди и цинка наблюдается превышение соответствующих величин ПДК для водоемов рыбо-хозяйственного назначения (табл. 15, 16). Регистрируемые диапазоны концентраций этих микроэлементов согласуются с их содержанием в природной воде на всем протяжении реки от пункта входа на территорию РБ (д. Верхний Суян) до устья (г. Уфа) (табл. 17). Сравнение содержания марганца, железа, меди и цинка в поверхностных водах р. Уфы выше городской черты (Изякский городской водозабор, 71 км- от устья) и вблизи устья (Южный городской водозабор, 3 км от устья) (табл. 18) свидетельствует о достоверном увеличении концентрации железа (критерий достоверности t = 2,0; п = 12), меди (t = 3,1; n = 12), цинка (t = 2,3; п=12), а для марганца это не характерно (t = 0,5; п= 12). Эти результаты указывают на загрязняющее действие поверхностных вод р. Уфа стоками с городской территории (рис. 2, 3).
Перемещение загрязняющих веществ в водотоках зависит от гидрологических особенностей водного объекта (Красногорская Н.Н., Фащевская Т.Б., 2001). Вещества, загрязняющие поверхностные воды, распределяются в ней по разному в зависимости от физико-химических параметров водной среды. Одни вещества растворяются или переносятся за счет движения водных масс, другие адсорбируются на взвешенных частицах и оседают на дно, третьи вовлекаются в биологические процессы и переносятся различными организмами. Придонный осадок является зоной концентрирования загряз няющих воду веществ (Даувальтер В.А., 1999). На дно оседают нерастворимые в воде соединения, а сам осадок является хорошим сорбентом для многих веществ. Благодаря сорбционным процессам происходит частичное самоочищение водоемов от соединений тяжелых металлов, они переходят в донные отложения, которые являются активными, накопителями металлов, вследствие чего содержание последних во много раз превышает концентрацию в водной среде. В определенных условиях (изменение рН, присутствие комплексообразующих веществ) может происходить переход тяжелых металлов из придонной массы в водную среду, т. е. донные осадки могут выступать в качестве источника вторичного загрязнения водных объектов. При значительных превышениях допустимых концентраций тяжелых металлов в донных отложениях происходит ингибирование жизненно важных процессов в бентосных живых организмах, что часто приводит к их болезни и гибели (Никаноров A.M., Жулидов А.В., .1985, 1991, 1993; Кату-нин Д.Н., Островская Е., 1999; Даувальтер В.А., 2001).
Исследование загрязнения донных отложений р. Уфы в зоне влияния городской территории от Изякского до Южного водозаборов свидетельствует о высоком содержании в них ряда микроэлементов: меди (31,2-34,2 мг/кг), свинца (2,6-5,8 мг/кг), кадмия (0,15-0,55 мг/кг), цинка (56,1-243,0 мг/кг), марганца (446,8-805,0 мг/кг), кобальта (10,1-14,3 мг/кг) и никеля (50,3-69,0 кг/кг) (табл. 22, 23). При этом наблюдается многократное увеличение концентрации микроэлементов по мере перемещения от Изякского к Южному водозабору. Основной вклад в загрязнение донных осадков р. Уфы вносят воды р.Шугуровки, водосборная площадь которой охватывает северную промышленную зону г.Уфы, где действуют предприятия нефтепереработки, нефтехимии и машиностроения, а также неочищенные городские стоки (Курамшина Н.Г., 1997, 2001; Kuramshina N.G, 1997, 1997а, 1997в). В настоящее время в г. Уфе существуют две самостоятельные системы канализации. Бытовая канализация, отводящая сточные воды от жилых кварталов, коммунальных и промышленных предприятий южной, центральной и северной зон на северные очистные сооружения и дождевая канализация, отводящая атмосферные воды и условно-чистые стоки некоторых промышленных предприятий без очистки в р. Уфу. Пункты сброса через дождевую канализацию расположены на 23, 20, 14, 10 и 1-ом километрах от устья р. Уфы. Основной объем сточных вод и основная масса загрязняющих веществ (более 99 %) приходится на долю турбинного цеха ТЭЦ-2, который осуществляет сброс сточных вод в р. Уфу на 23 км. Эти стоки характеризуются высоким содержанием тяжелых металлов. По данным отчета 2-ТП (Водхоз) их суммарная масса в 2001 г. достигала 45,2 тонн. Микроэлементы по степени убывания их концентрации в донных отложениях р. Уфы располагаются в ряду следующим образом: марганец, медь, цинк, никель, кобальт, свинец, кадмий. Сравнение содержания микроэлементов в донных отложениях р. Уфы выше городской черты (Изякский городской водозабор, 3 км от устья) (табл. 24, рис. 4-9) свидетельствует о достоверном увеличении концентрации: меди (t = 37,6; п = 12), свинца (t= 15,0; п=12), кадмия (t = 17,1; п= 12), цинка (t = 44,l; п=12), марганца (t = 21,0; п=12), для кобальта (t= 1,7; п= 12) и никеля (t= 1,6; п= 12) это не характерно. Сопоставление полученных результатов с литературными данными свидетельствует о более высокой степени загрязнения донных отложений р. Уфы по сравнению с таковыми в дельте р. Волги и в условно фоновом водотоке - р. Ивнице Воронежского биосферного заповедника (табл. 25).
Биоаккумуляция микроэлементов моллюсками
Бентосные организмы являются важными звеньями в пищевых цепях водоемов, водотоков и играют огромную роль в концентрации и биогенной миграции микроэлементов (Бауер О.Н. и др., 1977; Киричук Г.Е., 2002; Курамшина Н.Г., 1994, 2001). Однако, данные по содержанию микроэлементов, составляющих бентосную фауну, немногочисленны. Учитывая тот факт, что моллюски являются важной составляющей частью биогеоценозов и многие их виды служат кормом для рыб, становится необходимым изучение их элементного состава (Туманов А.А., Постнов И.Е., 1983).
Моллюски - дрейсена речная (Dreissena polymorpha), собранные в р. Уфе на участках в районе Северного ковшового водозабора, микрорайона Сипайлово, Южного городского водозабора, содержат значительное количество железа (553-3100 мг/кг), меди (8,5-12,3 мг/кг), хрома (7,5-15,4 мг/кг), свинца (0,75-1,12 мг/кг), кадмия (0,55-0,69 мг/кг), цинка (3,5-18,2 мг/кг), марганца (193-925 мг/кг), никеля (2,25-5,52 мг/кг), ртути (0,004-0,028 мг/кг) (табл. 30).
Сравнение концентрации микроэлементов в моллюсках (Dreissena ро-lymorpha), собранных на условно фоновом участке р. Уфы (Северный городской водозабор, 41 км от устья) и в районе устья реки (Южный городской водозабор, 3 км от устья) (табл. 31-32), показало, что имеет место увеличение концентрации железа (t = 4,0; п = 8), меди (t = 5,6; n = 8), хрома (t-11,6; n = 8), цинка (t= 16,0; n = 8). Содержанию свинца, кадмия, ртути оказалось ниже чувствительности анализа, при этом имело место уменьшение концентрации марганца (t=12,l; п = 8).
Коэффициенты накопления, характеризующие превышение содержания микроэлементов в моллюсках по сравнению с их концентрацией в поверхностных водах и донных осадках р. Уфы для железа, марганца, цинка и меди изменяются в широких пределах (табл. 33, рис. 10). Моллюски являются активными концентраторами железа (К=4988), марганца (К=4077) и в меньшей степени меди (К=2150) и цинка (К=1650). Аккумулирующая способность моллюсков уступает таковой для донных отложений, значения коэффициента накопления изменяются в интервале 0,04-0,29 (рис. 10). Полученная информация о бионакоплении микроэлементов в моллюсках р. Уфы удовлетворительно согласуется с данными, характерными для фоновой территории -Воронежского биосферного заповедника (Никаноров A.M., Жулидов А.В., 1991). 2.6. Содержание микроэлементов в стерляди р. Уфы
Ихтиологические методы позволяют делать заключение об усредненной токсичности среды обитания за более продолжительный срок, чем гидробиологические методы. Рыбы - перемещающиеся животные, результаты их обследования информируют об усредненной токсичности всего района их обитания. Рыбы - верхнее звено пищевой цепи водоема и токсины, передающиеся по ней, накапливаются в них. Разрушение биоценоза водоема начинается с конца пищевой цепи и рыбы страдают первыми, поскольку они - более интегральный показатель загрязнения, чем организмы нижних звеньев пищевой цепи. Среди биоиндикаторов уровня загрязнения поверхностных вод - самые подходящие объекты для суждения о характере возможного действия на людей веществ антропогенного происхождения, присутствующих в воде (Макрушин А.В., 1999).
Результаты исследования содержания микроэлементов в органах и тканях стерляди (Acipencer Ruthenus), пойманной в р. Уфе в черте города представлены в табл. 34-36. Общее количество металлов (меди, цинка, марганца) в печени выше, чем в крови, жабрах, мышцах. Больше всего железа в крови стерляди. Степень аккумуляции изучаемых микроэлементов убывает в ряду концентраций следующим образом (при уровне значимости а 0,05): - железо: кровь печень жабры мышцы; - марганец: печень жабры кровь мышцы; - цинк: печень жабры кровь мышцы; - медь: печень кровь жабры мышцы. Меньше всего микроэлементов на единицу веса находится в мышцах, в том числе меди 2,1-4,0 мг/кг, цинка 4,8-8,1 мг/кг. Однако, сравнение этих данных со значениями ПДК, установленных для рыб (медь 10 мг/кг; цинк 40 мг/кг), свидетельствует о их близости к предельным значениям. Убывающие ряды концентраций микроэлементов в органах и тканях стерляди (при уровне значимости а 0,05) могут быть представлены следующим образом: - мышцы (железо цинк марганец медь); - печень (цинк железо медь марганец); - кровь (железо медь марганец цинк); - жабры (железо марганец цинк медь). При этом только характер распределения микроэлементов в жабрах стерляди совпадает с их распределением в поверхностных водах р. Уфы (табл. 15,18,34).
Известно, что биоконцентрирование диоксинов осуществляется главным образом по пищевым цепям и рыбы поглощают их как через желудочно-кишечный тракт, так и через покровы. Анализ состояния морфологических показателей выявил нарушения печени и генеративных органов, что характерно для этих токсикантов. В связи с тем, что в РФ величина максимально допустимой концентрации диоксинов для рыбы - 8,8 нг/кг, полученные результаты требуют дальнейших исследований по изучению донных отложений и поиска источника поступления таких значительных количеств диоксинов у представителей водных экосистем.
