9.1. Аккумуляция тяжелых металлов в рыбопродуктах ( кадмия, мышьяка и свинца, ртути)

9.1.1. Содержание тяжелых металлов в рыбе. В первую группу особо опасных веществ, относимых к приоритетным экотоксикантам входят тяжелые металлы ртуть, мышьяк, кадмий, свинец, цинк и медь (Hg, Cd, Pb, As, Zn, Cu). В соответствии с международными требованиями, разработанными объединенной комиссией ФАО/ВОЗ, необходим в первую очередь, контрольза содержанием в пищевых продуктах восьми микроэлементов: ртути, кадмия, свинца, мышьяка, цинка, меди, олова и железа.

Поступают в воду токсиканты в результате деятельности ряда отраслей промышленности.

Поступление микроэлементов в водные источники связано главным образом с добычей угля и руд, а также с промышленными и коммунальными сточными водами. Загрязнение вод тяжелыми металлами влияет на безопасность и качество водных объектов.

Основным источником загрязнений рек и озёр являются сточные воды различных промышленных предприятий, коммунального хозяйства городов, сельскохозяйственные стоки (с полей, животноводческих ферм) (А.М.Никоноров, А.В.Жулидов, 1991).

В реках, озёрах и водохранилищах обнаруживают нефтепродукты, фенолы, железо, медь, цинк, другие тяжелые металлы и многие вредные вещества. Особую опасность представляет ртуть, ее большая часть в воде рек и донных отложениях находится в высокотоксичной метиллированной форме. Содержание ртути в некоторых водоёмах на американском континенте достигает предельно допустимого уровня, а в нескольких озёрах Швеции превышает допустимые значения (С.А.Сухенко, 1995)

Загрязнение питьевой воды ртутью может быть обусловлено сбросом промышленных сточных вод, применением фунгицидов, а также трансформацией ртутьсодержащих соединений под действием микроорганизмов (И.М.Трахтенберг, 1990).

Ртуть в воде прочно связана с отложениями и органическим материалом, но микроорганизмы способны трансформировать неорганическую ртуть в метилртутъ, которая легко усваивается водными организмами.

В результате эти соединения ртути накапливаются в растениях и мельчайших организмах, которыми питается рыба, и затем постепенно аккумулируются в организмах рыб. В рыбе концентрация ртути может быть в 1000 раз выше, чем в водах, из которых она выловлена. Это означает, что при концентрации соединений ртути в воде порядка нескольких миллиардных долей рыба, обитающая в такой воде, может содержать от одной до нескольких миллионных долей ртути.

Во многих исследованиях показано, что содержание ртути в организме рыб из природных водоемов может превышать 10 мг/кг, а в отдельных случаях достигать 20-30 мг/кг. В Канаде было обнаружено, что у 80% хищных рыб (щука, окунь, судак и др.) содержание ртути составило 0,5-2 мг/кг, и только у 20% - менее 0,5 мг/кг. В закисленных водоемах, где ртуть наряду с другими токсичными металлами приобретает повышенную подвижность, загрязнение рыб возрастает.

Относительная устойчивость рыб к кислотному стрессу зависит от таких факторов, как размер, возраст, двигательная активность рыб, ионный состав воды. Видовые различия в кислотоустойчивости рыб определяются как биохимическими, так и экологическими особенностями.

Исходя из данных В.В. Дмитриева (1995), оптимальные условия кислотности для рыб изменяются в пределах 6,5 < рН < 8,5, а относительно безопасные 5,5 < рН < 9.

От степени кислотности зависит подвижность тяжелых металлов при их проникновении в живые клетки организмов и, таким образом, их биологическая усвояемость.

В закисленных озерах зачастую у рыб концентрация ртути бывает очень высокой, так как кислая среда благоприятствует развитию разнообразного планктона и придонной фауны, которые способны накапливать металл в течение более длительного срока жизни, чем в незакисленных озерах (T.F. Heines, et al., 1995).

Ртуть, обладая высокой способностью к биоаккумуляции, может накапливаться в организме рыб, что повышает вероятность отравления органической ртутью при употреблении в пищу рыбных продуктов. Так, поданным ВОЗ 99% мирового улова содержат ртуть в количестве 0,5 мг/кг и более, причем почти вся ртуть в рыбе находится в виде метилртути. Ртуть - яд кумулятивного действия, поэтому в молодых животных ее меньше, чем в старых, а в хищниках больше, чем в тех объектах, которыми они питаются.

Ввиду того, что рыба получает преобладающую долю металлов с кормом, ее место в пищевой цепи становится очень важным. Концентрация металлов в организме хищных рыб, таких как щука и окунь, обычно выше, чем у растительноядных. Кроме того, она, как правило, выше у старых особей

К наиболее устойчивым видам по отношению к загрязнению тяжелыми металлами относятся популяции карася. Карповые - лещ, язь, карп, елец, карась - хорошо размножаются в теплых и загрязненных водах. Биологический период полувыведения тяжелых металлов различен, например для ртути, он составляет для большинства тканей организма человека 70-80 дней, а для кадмия - 10 лет, поэтому даже следам кадмия, если они систематически попадают в организм, надо уделять самое серьезное внимание.

У рыб свинец накапливается преимущественно в жабрах, печени, почках и костях. В водоемах свинец может быть прочно адсорбирован частицами донных отложений и поэтому в основном неусвояем, тогда как ионы кадмия могут непосредственно поглощаться из воды. Кадмий накапливается с возрастом в теле двухстворчатых моллюсков и ракообразных. Содержание кадмия в мышечной ткани рыб обычно невысокое по сравнению с другими внутренними органами, например, концентрация его в печени может быть выше, до 12 мг/кг у долгоживущих видов, таких как зубатка, черный палтус и морской окун. Опасность отравления кадмием угрожает рыбам, питающимся илом, например плотве, и если он содержит кадмий, то рыба получает его с пищей в большом количестве.

Реки являются самыми значительными поставщиками цинка, их вклад в 5 раз больше, чем поступает из атмосферы.

Мышьяк обычно не накапливается ни в пресноводных, ни в морских видах рыб. Следовательно, он не представляет угрозы для рыболовного промысла, за исключением крайне загрязненных участков.

Мышьяк первоначально поглощается рыбой в основном с пищей, а не с водой. Поскольку скорость поглощения выше у молоди, содержание мышьяка и в печени, и в мышцах убывает с увеличением размера почти у всех видов, если их выражать в весовых единицах. Самоочищение от мышьяка у рыб протекает сравнительно быстро. Полупериод очищения отАs2Оз мышечной ткани ушастого окуня всего один день, удаление мышьяка происходит главным образом через жабры.

Анализ рыбных объектов является важным критерием - маркером определения загрязненности воды, при наличии достаточного количества местных рыб.

Сравниваясь с речными водами Томской области, мы видим, что с гидрохимической точки зрения, они характеризуются как пресные, гидрокарбонатные кальциевые, нейтральные или слабокислые. Макрокомпонеятный состав вод достаточно стабильный и в целом маломеняющийся по годам. Существеннее меняется микрокомпонентный состав вод, в том числе цинка.

Основными загрязнителями воды Томи тяжелыми металлами являются многочисленные предприятия Кузбасса (Новокузнецка, Кемерово, Юрги) и в меньшей мере Томска. В водные объекты Томской области в 1998 г. наблюдался сверхнормативный сброс тяжелых металлов, тонн в год: Fe – 8,6, Мп - 0,2, Си - 1,1, РЬ - 0,3, Zn - 0,05 и Cd-0,0001 (Экологический мониторинг, 1999). По данным Госкомэкологии (1998), содержание тяжелых металлов подгруппы цинка в воде Оби составляло соответственно Zn - 9 и 27, Cd-0,6 и 0,2, Hg - 0,06 и 0,04 мг/кг, что значительно ниже ПДК этих элементов: Zn - 100, Cd - 1, Hg -0,5 мкг/л (Экологический мониторинг, 1999).

Содержание тяжелых металлов в водах Оби от места слияния с Томью до Васюгана составляет в Zn - 1-40; Cd - 0,1-0,2; Hg - 0,02-0,22; Си - 0,5-2; Pb - 0,1-2,3 мкг/л (Экологический мониторинг, 1999).

Река Васюган, подвергнутая высокому техногенному давлению, в том числе и тяжелыми металлами, уже с середины 90-х годов не является источником промыслового лова рыбы.

По данным Т.С. Паниной и др. (1995), содержание ртути в реке Оби находится на уровне <0,03 мг/кг, в донных отложениях - 0,23 мг/кг, ее притоков - 0,09 мг/кг. При довольно низком содержании ртути в воде Оби существуют условия ее биоаккумуляции.

По типам рыб могут быть составлены ряды нарастания содержания ртути (мг/кг сырой массы) представленные следующими цифрами:

Для бентосоядных: карась - 0,06, плотва - 0.08, язь - 0,23, лещ - 0,24.

Для хищных рыб: щука - 0,04, окунь - 0,09, налим – 0,11, -судак - 0.21.

Воды большинства рек, в том числе Оби, оцениваемые по гидрохимическим показателям и стандартному индексу загрязненности воды, по данным Госкомэкологии (1999) относятся к 4-му классу качества - вода загрязненная. Наиболее загрязнена река Обь у г.Колпашево и с.Александровское (5-й и 6-й классы качества - вода грязная и очень грязная), что связано с поступлением загрязнений на территории Томской, Новосибирской областей и Алтайского края.

Так как рыба и рыбная продукция являются распространенным продуктом питания в сибирских регионах, мониторинг тяжелых металлов в них представляет интерес с санитарно-гигиенической и токсикологической точек зрения. В условиях многофакторного антропогенного пресса происходит загрязнение тяжелыми металлами водоемов, являющихся средой существования рыбных организмов. В водоемах тяжелые металлы как естественного, так и антропогенного происхождения могут биогенно с помощью анаэробных микроорганизмов превращаться из относительно малотоксичных форм в высокотоксичные. Далее их соединения концентрируются вначале в фито- и зоопланктоне, затем, проходя по пищевым цепочкам, аккумулируются сначала в организме планктоноядных рыб, затем в организме хищных рыб. В основном все тяжелые металлы обладают кумулятивным действием, поэтому в молодых организмах их меньше, чем в старых, а в хищных рыбах больше, чем в тех объектах, которыми они питаются. Следовательно, чем сложнее пищевая цепочка у рыб, тем в большей степени их мясо загрязнено токсикантами.

В связи с кумулятивной способностью тяжелых металлов живые организмы в загрязненных водах способны накапливать их до концентраций, во много раз превосходящих допустимый уровень. Перечень изложенных закономерностей свидетельствует о необходимости исследования рыбной продукции Новосибирской области на наличие в ней токсикантов, которые могут представлять опасность для человека при нахождении их в рыбе и рыбных продуктах выше предельно допустимых концентраций.

Анализ литературных данных позволил выявить, что тяжелые металлы (цинк, медь, свинец, кадмий, ртуть мышьяк) в малых количествах являются постоянной, необходимой составной частью растительных и животных организмов. Но накопление их в продовольственном сырье растительного и животного происхождения в больших количествах приводит к неблагоприятным последствиям, в конечном счете, для здоровья людей.

Закономерность аккумуляции тяжелых металлов рыбами, и их распределение в продуктах питания в большинстве регионов практически не исследованы.

В связи со значительным загрязнением природной среды Новосибирской области тяжелыми металлами, содержащимися в выбросах промышленных предприятий, расположенных в регионе, ТЭЦ, отопительных котельных и автотранспорта, изучение накопления и распределения металлов-токсикантов в рыбе и рыбопродуктах является актуальной научной задачей.