Содержание меди и цинка в мягких тканях прудовика обыкновенного в водоёмах г. Гомеля и его окрестностей

Среди загрязнителей биосферы, представляющих наибольший интерес для различных экологических служб контроля ее качества, тяжелые металлы относятся к числу важнейших. В значительной мере это связано с биологической активностью многих из них. На организм человека и животных физиологическое действие металлов различно и зависит от природы металла, типа соединения, в котором он существует в природной среде, а также его концентрации.

Использование брюхоногих моллюсков связано с их способностью аккумулировать в тканях различные вещества, в том числе и тяжелые металлы. Чаще всего при биомониторинге загрязнения тяжелыми металлами водных экосистем брюхоногих моллюсков используют в качестве биоаккумуляторов, определяя непосредственно содержание тяжелых металлов в их тканях и раковинах. [1]

Брюхоногие моллюски являются одной из наиболее распространенных групп макрозообентоса заселяющей большую часть водных объектов. Они не могут активно мигрировать на большие расстояния в ответ на загрязнение среды обитания. Их единственной защитной реакцией может быть временное пережидание в неактивном состоянии или перераспределение в пределах своего исконного местообитания с выпадением из фауны видов наиболее чувствительных к загрязнению. Следует отметить, что раковины моллюсков хорошо сохраняются в водных объектах и могут длительное время находиться в хорошем состоянии в грунтах водного объекта с последующим захоронением в геологические породы, что позволяет проводить ретроспективный анализ фауны.

Материалы и методы

В качестве объекта исследования был выбран представитель класса брюхоногих моллюсков — прудовик обыкновенный — Lymnaea stagnalis L.

Отбор проб производился в летний период. При отборе проб применялся ручной сбор и дночерпатели на глубинных точках водоёма. Мягкие ткани отделялись от раковины, для анализа использовались только мягкие ткани. Пробы последовательно высушивали, затем озоляли до белой золы в муфельной печи при 450оС. Содержание тяжелых металлов в золе брюхоногих моллюсков определяли атомно-эмиссионным спектральным методом на спектрофотометре атомно-эмиссионным спектральным методом на спектрофотометре PGS-2 в лаборатории аналитического контроля РУП «Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт».

Для исследования были выбраны следующие водные экосистемы. Озёра Дедно, Шапор и старица вблизи д. Поляновка — это пойменные водоёмы, не утратившие связь с коренным руслом р. Сож. Оз. Володькино — водоём, возникший в результате расширения коренного русла р.Сож в месте впадения в него р. Ипуть. Озеро Круглое — водоем, образовавшийся на месте карьера по добыче глины. В озера Круглое и Шапор поступает поверхностный сток с территории предприятий ОАО «Гомельдрев» и «Гомельобои» (оз. Шапор), ОАО «Коралл» и «Электроаппаратура» (оз. Круглое) Оз. Дедно через небольшую земляную дамбу связано с водоемом, принимающим стоки Прудковскогго и Хатаевичского коллекторов, а также стоки нескольких автопредприятий и фабрики «Спартак». Водоёмы Дедно, Шапор и Круглое, расположены в черте города. Оз. Володькино находится в пригородной зоне отдыха. Озеро Володькино принимает воду р. Ипуть, в которую выше по течению поступают стоки предприятий г. Добруша. Старица у д. Поляновка расположена на 15 км выше г. Гомеля по течению. Старица не испытывает серьёзной антропогенной нагрузки и загрязняется только поверхностным стоком и водами р. Сож, которая на участке выше старицы принимает стоки городов и посёлков Гомельской и Могилёвской областей.

Результаты исследования и их обсуждение

Как видно из таблицы 1, содержание тяжелых металлов в тканях моллюсков фонового водоема, полученных в собственных исследованиях, выше, чем у представителей изучаемых водоемов, расположенных в черте города. Это может быть следствием как фактора вторичного загрязнения, так и фактом накопления металлов тканями моллюсков относительно чистых водоемов до высоких уровней, когда биологические объекты поглощают металлы из водной среды и донных отложений все доступные формы металлов, а в загрязненной среде у биологических объектов включается в работу механизм блокировки. При сравнении данных содержания тяжелых металлов в тканях прудовика фонового водоема, полученных в собственных исследованиях, и фоновых величин, полученных в исследованиях, проводимых на данном водоеме ранее, видно, что сейчас эта водная экосистема не является самой чистой. В исследованиях, проведенных ранее, в фоновом водоеме содержание тяжелых металлов в тканях моллюсков было минимальным, т.к. водоем не испытывал никакой видимой антропогенной нагрузки, находится в 15 км выше города по течению, вокруг водоема нет сельхозугодий. Однако после нескольких засушливых лет уровень воды в р. Сож упал более чем на метр, фоновый водоем утратил связь рекой, в фоновом водоеме исчезло течение и образовались большое количество илистых отложений на дне. В результате вторичного загрязнения водоема, когда соединения металлов из донных отложений переходят в воду в более доступной форме для биологических объектов, в том числе и моллюсков, содержание тяжелых металлов в тканях моллюсков значительно выросло. Это показывает сравнительный анализ данных, полученных белорусскими исследователями ранее и данными, полученных нами в настоящих исследованиях. Содержание меди у особей в фоновом водоеме возросло в 1,6 раза, а цинка — в 1,2 раза. Поэтому при проведении экологических исследовании водных экосистем г. Гомеля и Гомельского района наиболее удобно вести сравнения с результатами, полученными для фонового водоема ранее [2].

Таблица 1 — Содержание тяжелых металлов (мг/кг) в мягких тканях прудовика обыкновенного в исследуемых водоемах

Наименьшая концентрация меди в тканях моллюсков определена для особей, обитающих в оз. Дедно и составляет 23,61 мг/кг, хотя водоем напрямую контактирует с отстойником, принимающим стоки Прудковского и Хатаевичского коллекторов. Возможно, имеет место тот факт, когда в загрязненной среде живые организмы накапливают загрязнители в меньших количествах, чем в чистом водоеме, что связано с механизмом блокировки поступления металлов в организмы, на что указывают в своих работах белорусские исследователи [3]. Наибольшее содержание меди в мягких тканях прудовика отмечено в оз. Круглое — 191,08 мг/кг, это больше показателя фонового водоема в 5,1раза. Данный факт объясняется тем, что рядом с озером работает государственное предприятие по выращиванию цветочной продукции «Красная гвоздика», использующая медный купорос для удобрения цветов, а также это связано с поверхностным стоком, поступающими с территории предприятия «Электроаппаратура», использующая медь в производственных процессах. Достаточно высокая концентрация меди в мягких тканях прудовика характерна для особей оз. Шапор. Это связано с тем, что данный водоем принимает стоки предприятия ОАО «Гомельдрев», ОАО «Гомельобои» и ФСК, которые используют соединения меди в производстве своей продукции, а также используются растворы меди для пропитки древесины при защите от грибковых поражений и для защиты металлических изделий от коррозии. Неожиданным явился факт высокого содержания меди в мягких тканях прудовиков оз. Володькино — 84,5 мг/кг, т.к. данный водоем является коренным расширением русла р. Сож, имеет течение и загрязняется только водами р. Ипуть. Возможно, в компонентах водоема медь находится в более доступной форме для моллюсков [4]. Медь остротоксична для большинства пресноводных беспозвоночных. Летальный эффект медной интоксикации проявляется в начальной потере калия, что связано с увеличением проницаемости клеток. При содержаниях меди ниже 0,05 мг/л отмечается уменьшение объема клеток, а также темпов поглощения азота, углерода, кремневой кислоты. Токсичность меди выше в пресноводных системах, нежели в морских, что отражает относительную долю токсичных свободных ионов в воде. Токсичность меди во многом определяется жесткостью воды. Изученные водоемы по содержанию меди в мягких тканях прудовика можно расположить в следующем ряду: оз. Круглое > оз. Шапор > оз. Володькино > фоновый водоем > оз. Дедно.

Минимальное количество цинка в тканях моллюсков обнаружено в оз. Дедно и составляет 247,8 мг/кг. Данный водоем контактирует с отстойником, принимающим стоки коллекторов и содержание металла в донных отложениях значительное. Низкий показатель содержания цинка в тканях моллюсков оз.Дедно может быть следствием работы механизма блокировки поступления металла в ткани прудовика. У представителей оз. Круглое определено максимальное содержание цинка в мягких тканях, его концентрация равна 773,13 мг/кг, что превышает показатели фонового водоема в 2,4 раза. Это объясняется тем, что оз. Круглое принимает поверхностный сток с территории предприятия «Электроаппаратура», которое использует цинковые сплавы в производственных процессах. Высокая концентрация цинка в мягких тканях определена и для особей оз. Шапор — 721,68 мг/кг. Такой высокий уровень содержания может объясняться тем, что данный водоем долгое время принимал стоки предприятия ОАО «Гомельдрев», который использует латунь в производстве своей продукции, а также тем, что водоем принимает стоки предприятия ФСК, который использует цинк в цинковых белилах. Также можно предположить, что соединения металлов в данных водоемах находятся в доступной для моллюсков форме, при этом механизм блокировки поступления тяжелых металлов в организм не включается. Средний уровень содержания цинка в тканях характерен для особей оз. Володькино. Он превышает показатели фонового водоема в 1,5 раза. На данный момент водоём не принимает стоков предприятий, находится выше черты города и вводоем впадает только р. Ипуть. Скорее всего, высокая концентрация цинка в тканях представителей, обитающих в оз. Володькино, может объясняться тем, что в донных отложениях и воде металл содержится в доступных для моллюсках формах. Изученные водоемы по содержанию цинка в мягких тканях прудовика можно расположить в следующем ряду: оз. Круглое > оз. Шапор > оз. Володькино > фоновый водоем > оз. Дедно.

Заключение

Полученные данные позволяют сделать следующие выводы. Содержание тяжелых металлов в тканях моллюсков фонового водоема не может быть использовано в качестве эталонного при проведении экологической оценки водных экосистем города и прилегающих территорий, так как данная величина превышает концентрацию металлов у особей, обитающих в водоемах черты города. Содержание металлов в фоновом водоеме превысило величину, полученную в исследованиях, проведенных ранее [2], в 1,2-1,6 раза, что свидетельствует об увеличении биологически- доступных форм металла в компонентах данного водоема. Скорее всего, это связано с резко изменившимся физико-химическими условиями состояния водной экосистемы после снижения уровня воды в водоеме более чем на 1,0 метр в несколько последних засушливых лет. Скорее всего, идет вторичное загрязнение водоема, когда металлы из донных отложений переходят в водную среду в доступной для биоты форме.

В соответствии с полученными значениями, наиболее загрязненными являются особи в оз. Круглое, испытывающем значительную антропогенную нагрузку, хотя водоем находится в загородной зоне отдыха. Данный факт требует более детального и длительного изучения состояния данного водоема.

Последовательность водоемов по содержанию в тканях моллюсков изучаемыми металлами располагаются в порядке убывания: оз. Круглое > оз. Шапор > оз. Володькино> фоновый водоем > оз. Дедно. Низкое содержание металлов у прудовиков оз. Дедно может быть как следствием содержания металлов в компонентах водоема в недоступной для моллюсков форме, так и работой механизма блокировки поступления металлов в живые организмы.

Список использованных источников

1. Бурдин, К.С. Основы биологическго мониторинга/ К.С. Бурдин // М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. — 275 с.
2. Макаренко, Т.В. Изучение содержания тяжёлых металлов в мягких тканях моллюсков и водоёмах г. Гомеля / Т.В. Макаренко, А.И. Штанько, А.О. Иванов // Актуальные научные исследования в современном мире / Журнал — Переяслав-Хмельницкий, 2018. — Вып. 11(43), ч. 6 — С. 79-85
3. Головатый, С.Е. Тяжелые металлы в агроэкосистемах / С.Е. Головатый. // Мн: РУП «Институт почвоведения и агрохимии», 2002. — 239с.
4. Мур, Дж.В. Тяжелые металлы в природных водах: Контроль и оценка влияния / Дж.В. Мур, С. Рамамурти. // Пер. с англ. — М.: Мир,1987, 289 с.

Авторы: Т.В. Макаренко, А.В. Камеников
Источник: Актуальные научные исследования в современном мире. 2019. № 7-1 (51). С. 23-27.