TY  - JOUR
T1  - Биогехимические аспекты загрязнения малых городских озер в Арктике (на примере исследования рыб водоемов города Мурманска)
AU  - Слуковский, З. И.
AU  - Терентьев, П. М.
Y1  - 2023-04-11
UR  - https://rep.herzen.spb.ru/publication/948
N2  - Введение Рыбы широко используются в качестве индикаторов состояния экосистем, в том числе, при оценке уровня антропогенной нагрузки [2]. Интенсивность накопления в органах и тканях рыб тех или иных элементов, наряду с анализом вод и донных отложений, может быть использована как интегральный показатель загрязнения водоема. Для Мурманской области основными загрязняющими веществами, в силу специфики функционирования горнорудной промышленности, являются тяжелые металлы (ТМ), приоритетными из которых являются Cu, Ni, Mn, Sr, Co, Cr, Cd, Pb. Актуальной задачей также является выявление закономерностей антропогенной нагрузки на небольшие городские водоемы, связанной с воздействием локальных источников [8]. В частности, основными источниками загрязнения территории города Мурманска являются выбросы Мурманской ТЭЦ, автотранспорта, работа Мурманского морского порта и др. [6]. При этом, большой интерес представляет изучение особенностей аккумулирования в гидробионтах и абиотической составляющей таких элементов как V, Mo, Sb и W. Целью работы раздела является анализ особенностей накопления указанных элементов в органах рыб озер, расположенных в городской черте г. Мурманска. Объекты и методы исследования Полевые исследования проводились в 2020 и 2021 годах на территории г. Мурманска. Была изучена ихтиофауна озер арктического города. В частности, выявлено, что в озере Семеновском встречаются речной окунь (семейство Percidae) и щука (семейство Esocidae), а в озере Окуневом - только речной окунь. В обоих городских водоемах доминировали рыбы возрастом от 3+ до 5+ 142 лет [1]. Карту расположения указанных озер и описание их можно найти в ранних работах авторов, например тут [8]. Для проведения химического анализа было отобрано по 10 экземпляров окуня и щуки из оз. Семеновское и 10 экземпляров окуня из оз. Окуневое (оба водоема находятся в центральной части г. Мурманска). Основное внимание уделено оценке накопления в рыбах Cu, Ni, Mn, Zn, Sr, Co, Cr, Cd, Pb, V, Mo, Sb и W. Валовое содержание V, Ni, Cu, Zn, Co, Pb, Sn, Sb, Mo, W, Sr, Mn, Cr и Cd в печени, почках, скелете, жабрах и мышцах рыб определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой после микроволнового разложения. Каждый образец ткани рыбы сушили до постоянной массы при 105 °С. Навески сухих проб составляли 10-100 мг для почек, 50-300 мг для печени, скелета, мышц и жабр. Ткани рыб разлагали в системе микроволнового разложения «MASTER-16» (SINEO, КНР) и в системе «MWS 4» (Berghoff, Германия). Более подробная методика будет представлена в полноценной статье, которая готовится авторами к выпуску в 2022 году. Результаты и обсуждение Ранее опубликованные исследования химического состава воды и донных отложений озер г. Мурманска показали, что озера Семеновское и Окуневое испытывают существенную антропогенную нагрузку [7, 8]. Повышенные по отношению к кларку и фону региона концентрации ТМ установлены в самых верхних слоях современных осадков обоих водоемов. На рисунке 1 видна динамика увеличения концентраций большинства ТМ от нижних (фоновых) к верхним (загрязненным) слоям донных отложений озера Семеновского. Ключевую роль в загрязнении озера играют выбросы мазутных котельных, ТЭЦ и угольного порта. Анализ химического состава органов и тканей рыб озер г. Мурманска показал, что для органов-мишеней (печень, почки, жабры), где металлы накапливаются интенсивнее, характерны более высокие содержания в организме окуня (Ni, Mn, Pb, Cr, V, Sb - оз. Семеновское), (Co, Mo, Cd, W, Sr - оз. Окуневое). Содержание Cu (печень) и Zn (почки) были выше у щук озера Семеновского. Для примера приведем полное описание накопления Cu в рыбах изученных озер. Отмечается, что величина накопления этого ТМ в органах и тканях рыб снижалась в последовательности: печень> почки> жабры> скелет> мышцы. Наиболее высокое содержание Cu в печени и почках у щук озера Семеновского достигало 22.36 и 7,26 мкг/г сухого веса, соответственно, окуня - 10.65 и 17.19 мкг/г. У окуня озера Окуневого аналогичные показатели составляли 14.63 и 5.41мкг/г сухого веса. Среднее содержание Cu в жабрах окуня исследованных озер составляло 1.89-2.44 мкг/г, а у щуки - 1.71 мкг/г сухого веса. Наиболее низкие показатели накопления ТМ у рыб отмечены в костной и мышечной ткани. В скелете и мышцах окуня и щуки содержание меди в среднем варьировало в пределах 0.7-1.1 мкг/г. Уровень накопления Cu в органах-мишенях (где накопление металла максимально) окуня и щуки (печень и почки) в целом сопоставим с наиболее интенсивно загрязняемым водоемом 143 региона - оз. Куэтсъярви [4]. Следует отметить, что для печени и почек не выявлено строгой межвидовой и пространственной закономерности аккумулирования Cu. В печени содержание Cu было выше у щуки оз. Семеновское. Более высокие концентрации металла в почках отмечены у окуня озера Семеновского, что обусловлено присутствием отдельных экземпляров с повышенным по сравнению с остальной выборкой содержанием меди (рис. 2). Рис. 1. Вертикальное распределение концентраций ТМ в отложениях озера Семеновского (Мурманск). Рис. 2. Содержание меди в печении и почках рыб озер Семеновском и Окуневом. Объяснением всех выявленных закономерностей, по-видимому, являются особенности биологических обменных процессов у представителей окуневых. Кроме того, большое роль играет тип питания. У окуня исследованных озер он имеет преимущественно смешанный характер. Важным аспектом является и то, что в рационе окуневых видов рыб нередко доминируют организмы бентоса. 144 Несмотря на меньшие размерно-весовые показатели и темпы роста окуня озера Окуневого, по сравнению с озером Семеновским, в данном водоеме отмечены более высокие уровни накопления ряда элементов. Очевидно, при существующем уровне нагрузки у особей, обладающих более низким темпом роста, снижена и скорость обменных процессов, что в конечном итоге приводит к усилению аккумулирования металлов в организме. Вместе с тем, и для озера Семеновского характерно более интенсивное накопление Ni, Mn, Pb, Cr, V и Sb в органах-мишенях окуня, обусловленное влиянием деятельности ТЭЦ и морского порта. Значительный уровень содержания в организмах рыб V также может быть обусловлена влиянием Мурманской ТЭЦ. По ряду элементов, в частности для Cr, Ni, Sb отмечаются значительно более высокие содержания в костной ткани окуня, обитающего в городской черте г. Петрозаводска [3]. Величина биологической аккумуляции металлов, представленная как отношение содержания элемента в органе рыбы к ее содержанию в верхних слоях донных отложений, может быть использована для оценки антропогенной нагрузки на водоем [5]. Анализ показал, что в зависимости от конкретного органа рыб интенсивность биологического накопления металлов в организме существенно различается. В мышечной ткани наиболее высокие значения коэффициента биологического накопления отмечены для Zn, Cr и Cu (рис. 3). Это связано с более высокой степенью аккумулирования элементов в мышцах рыб. Для остальных металлов величины рассматриваемого коэффициента были ниже, но находились в достаточно широком диапазоне (0.004-0.07). Рис. 3. Величина коэффициента биологического накопления элементов в мышцах рыб исследованных водоемов (на основе содержания металлов в верхнем слое донных отложений [6]). Необходимо отметить, что накопление рассматриваемых металлов в мышечной ткани рыб находится на значительно меньших уровнях по сравнению с органами-мишенями. Принимая во внимание, что выработка нормативов содержания загрязняющих веществ в продуктах питания (включая рыб) формируется на основе аккумулирования в мышечной ткани, можно судить о том, что накопление металлов в мышцах окуня и щуки рассматриваемых озер не превышают действующих ПДК. Тем не менее, полученные материалы могут служить основой для разработки региональных 145 нормативов (в условиях Арктики) содержания загрязняющих веществ в организмах рыб, потенциально используемых в пищевом рационе, поскольку для целого ряда элементов подобных исследований ранее не проводилось.