Содержания тяжелых металлов в рыбе

К одним из опасных загрязнителей водной среды относятся тяжелые металлы (Hg, Cd, Pb, As, Zn, Cu) (Г.Фелленберг, 1997). 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 (В.А.Виженский и др., 1990). Загрязнение вод тяжелыми металлами влияет на качество водных объектов (T.F.Hаines, et al., 1992)

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 (Дж.В.Мур, С.Рамамурти, 1987). 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 (Дмитриев, 1995).

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 (Н.Н.Раева и др, 1996). 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 (Н.Н.Раева и др., 1996). 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 (Некоторые вопросы токсичности ионов металлов, 1993).

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 (Загрязнители, пища, здоровье, 1999б).

Ртуть, обладая высокой способностью к биоаккумуляции, может накапливаться в организме рыб, что повышает вероятность отравления органической ртутью при употреблении в пищу рыбных продуктов. Так, по данным ВОЗ (Метилртуть, 1993), 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 (Загрязнители, пища, здоровье, 1999а).

К наиболее устойчивым видам по отношению к загрязнению тяжелыми металлами относятся популяции карася (А.Г.Карташев, 1999). Карповые - лещ, язь, карп, елец, карась - хорошо размножаются в теплых и загрязненных водах. Судак, запущенный в озеро Балхаш, активно накапливал канцерогенные вещества (А.Г.Карташев, 1999). Биологический период полувыведения ртути велик, он составляет для большинства тканей организма человека 70-80 дней (П.А.Смирнова, И.Б.Токин, 1996), для кадмия - 10 лет. Поэтому даже следам кадмия, если они систематически попадают в организм, надо уделять самое серьезное внимание (В.Ф.Урьям и др., 1998).

В незагрязненных поверхностных водах, как правило, содержание ниже ПДК (1 мкг/л), в то время как поверхностные воды, загрязненные промышленными стоками, содержат значительные количества кадмия (Л.М.Георгиевская, 2000).

В питьевой воде содержание кадмия может достигать 1 мкг/л. Растворенного свинца в речных водах в среднем 10 мкг/л (ПДК 0,03 мг/л) при значительных колебаниях в разных районах (Дж.В. Мур, С. Рамамурти, 1987).

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 видами, но концентрация его в печени может быть выше, до 12 мгк у долгоживущих видов, таких как зубатка, черный палтус и морской окунь (Загрязнители, пища, здоровье, 1999а).

В месте впадания Энца в Нектар у рыб, по сравнению с рыбами из Нектара в районе Гейдельберга, максимальное повышение концентрации кадмия было 50-кратным, а для печени рыб получались еще большие величины (В.Эйхлер, 1993). Опасность отравления кадмием угрожает рыбам, питающимся илом, например плотве, и если он содержит кадмий, то рыба получает его с пищей в большом количестве (Дж.В.Мур, С.Рамамурти, 1987).

Средняя концентрация меди в воде поверхностных водоемов составляет 7 мкг/л, под воздействием антропогенного загрязнения водоемов она может достичь 40 мг/л. Содержание меди в питьевой воде обычно колеблется от 0,01 до 0,5 мг/л (ПДК 1 мг/л) (Н.Н .Раева, 1996).

Реки являются самыми значительными поставщиками цинка, их вклад в 5 раз больше, чем поступает из атмосферы (Загрязнители, пища, здоровье, 1999б).

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 от Аs₂Оз мышечной ткани ушастого окуня всего один день, удаление мышьяка происходит главным образом через жабры (Т.С.Панина и др., 1995).

Анализ рыбных объектов является важным критерием для определения загрязненности воды при наличии достаточного количества местных рыб Г.(Фелленберг, 1997). Рыба, выловленная в реках Якутии, содержат значительно больше тяжелых металлов, чем в озерах (В.Н. Жуленко,2002).

Речные воды Новосибирской области с гидрохимической точки зрения характеризуются как пресные, гидрокарбонатные кальциевые, нейтральные или слабокислые. Макрокомпонентный состав вод достаточно стабильный и в целом мало меняющийся по годам. Существеннее меняется микрокомпонентный состав вод, в том числе цинка (О.Г.Нехорошев и др., 1998).

Основными загрязнителями воды Оби тяжелыми металлами являются многочисленные предприятия Кузбасса (Новокузнецка, Кемерово, Юрги), Новосибирска, Барнаула и в меньшей мере Томска (О.Г.Савичев, 1999). В водные объекты этих областей в 1998 г. наблюдался сверхнормативный сброс тяжелых металлов., тонн в год: Fe - 86, 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 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). 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. Содержание ртути в пробах хищных рыб и леща достигает и превышает ПДК.

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 - 011, судак - 0.21.

Для сравнения отметим, что содержание ртути в 1989-1992 гг. в 26 озерах трех регионов России составляло 0,04-1,0 мг/кг (T.F.Hаines el al., 1992).

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.

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 животных организмов. Закономерность аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными животными, их распределение в продуктах питания в большинстве регионов практически не исследованы.

Таким образом, необходимо проведение исследований по обнаружению связей содержания тяжелых металлов в продуктах животного происхождения с загрязненностью окружающей среды, принципиальной возможности прогнозирования уровня поступления тяжелых металлов с пищей: при определении безопасности питания.

Результаты исследования

В таблице 2.3.3.1 представлены данные результатов исследования содержания тяжелых металлов в промысловой рыбе из различных точек лова по течению Оби и в озерах и искусственных водоемах Новосибирской области.

Результаты анализа данных показали, что в целом для всех образцов рыбы характерно наличие загрязнения в нескольких пунктах наблюдения. Наибольшее загрязнение рыбы мышьяком (0,003 ПДК) и свинцом (0,034 ПДК) наблюдается в Оби в районе Колывани. Для рыбы, выловленной в озере Чаны, характерно относительно высокое (0,25 ПДК) содержание кадмия. Минимальное количество ТМ обнаружено в рыбе, выловленной в искусственном водоеме ТЭЦ 4 и в Оби в районе Ордынки.

Колебания количества ТМ в рыбе из разных источников довольно значительные, что подтверждает предположения о техногенном загрязнении водоемов.

Исследовали образцы разных видов рыб на содержание свинца, кадмия и мышьяка в зависимости от характера питания. Исходя из данных, представленных в таблице 2.3.3.2, наибольшая концентрация тяжелых металлов наблюдалась в хищных рыбах (налим, щука, окунь, судак), наименьшая - в планктоноядных (плотва, язь, лещ, карась), но не превышает по содержанию тяжелых металлов 0,1-0,4 ПДК для исследуемых элементов в рыбе. Для каждого вида рыб порядок накопления металлов одинаковый: Cd > Pb.

Значительным было различие в содержании тяжелых металлов в рыбной продукции (рыба соленая, вяленая и холодного копчения) по сравнению со свежей мороженой.

Данные таблицы 2.3.3.3 показывают, что в зависимости от технологической обработал карповых видов ры6ы (плотва, язъ, лещ) концентрация свинца и кадмия уменьшается в ряду: рыба холодного копчения - вяленая - соленая - свежая мороженая.

Таблица 2.3.3.1.

Содержание тяжелых металлов в промысловой рыбе,

выловленной на территории Новосибирской области, мг/кг, в среднем

Пункт лова	РЬ	Cd	As
оз.Чаны	0,014±0,004	0,05±0,001	0,001±0,002
оз.Сартлан	0,028±0,006	0,02±0,001	0,002±0,001
Искусственный водоем ТЭЦ 4 (г.Новосибирск)	0,007±0,04	0,021±0,003	0,002±0,0008
р.Обь (Колывань)	0,034±0,016	0,01±0,006	0,003±0,0001
р.Обь (Ордынка)	0,025±0,023	Не обнаружено	0,001±0,0003
ПДК	1,0	0,2	1,0

Примечание: X±mt., где X - среднее значение, mt - доверительный интервал, с уровнем значимости Р<0,05.

Таблица 2.3.3.2..

Содержание тяжелых металлов

в промысловой рыбе в зависимости от вида, мг/кг, в среднем

Виды рыбы	РЬ	Cd
Окунь	0,02±0,008	0,03±0,004
Судак	0,03±0,005	0,05±0,002
Плотва	0,01±0,0083	0,02±0,01
Карась	0,007±0,005	0,01±0,008
Налим	0,02±0,006	0,05±0,04
Щука	0,03±0,01	0,04±0,003
Стерлядь	0,05 ±0,01	0,08±0,001
Лещ	0,01±0,004	0,015±0,006
Язь	0,01±0,003	0,02±0,004
ПДК	1,0	0,2

Наибольшее содержание свинца наблюдается в рыбе холодного копчения: в 1,5-4 раза выше по сравнению с другими видами продукции и составляет 0,2 ПДК для этого металла, что не превышает требований СанПиН 2.3.2. 560-96 и СанПиН 2.3.2.1078 – 01.

Таким образом, в результате исследований выявлено содержание свинца, кадмия и мышьяка в промысловой рыбе Новосибирской области в зависимости от места лова.

Таблица 2.3.3.3.

Содержание тяжелых металлов в карповых видах рыб

в зависимости от технологической обработки, мг/кг, в среднем

Продукция	Pb	Cd
Рыба св/м	0,011±0,006	0,02±0,004
Рыба соленая '	0,013±0,004	0,03±0,006
Рыба вяленая	0,03±0,05	0,03±0,01
Рыба х/к	0,05±0,03	0,06±0,005

Примечание: X±mt, где X - среднее значение, mt - доверительный интервал с уровнем значимости Р<0,05.

Установлено содержание тяжелых металлов (Pb, Cd, As) в промысловой рыбе как по годам, так и в зависимости от точки расположения по течению реки Оби от города Новосибирска. Вниз по течению реки содержание ТМ в рыбе больше, чем вверх по течению. Показано изменение содержания тяжелых металлов в рыбной продукции в зависимости от вида и специфики технологической обработки.