Влияние донных отложений на содержание тяжёлых металлов в мягких тканях двустворчатых моллюсков водоёмов г. Гомеля и прилегающих территорий

0
46
Влияние донных отложений на содержание тяжёлых металлов в мягких тканях двустворчатых моллюсков водоёмов г. Гомеля и прилегающих территорий

Мониторинг экологического состояния водоемов вносит существенный вклад в оценку загрязнения окружающей среды; при этом используют не только показате­ли содержания тяжелых металлов в биотических и абиотических компонентах водо­ема, но и корреляционные зависимости между ними. Тяжелые металлы относятся к числу распространенных и весьма токсичных и загрязняющих веществ. В то же время, тяжелые металлы, как микроэлементы являются неотъемлемой частью живо­го организма. По трофическим цепям металлы могут попадать в организм человека [1]. Эти обстоятельства и обуславливают необходимость исследования загрязненно­сти водной среды тяжелыми металлами.

При физиолого-биохимическом подходе к аккумуляции тяжелых металлов в гидробионтах оказывается, что максимальная метаболическая потребность в них значительно ниже, чем фактическое содержание в организме. Повышение концен­трации какого-либо металла в теле моллюска или в его отдельных органах еще не свидетельство токсического воздействия этого металла на организм. Скорее, наобо­рот: высокий уровень биологической аккумуляции металла отражает нормальное физиологическое состояние и способность этих организмов депонировать те или иные микроэлементы, а также говорит о нормальном функционировании механиз­мов детоксикации [2].

Цель работы — изучить корреляционную зависимость содержания тяжелых металлов между биотическими и абиотическими компонентами водоемов г. Гомеля и прилегающих территорий.

Для исследований были выбраны виды моллюсков, широко распространен­ные в водоемах Беларуси: перловица обыкновенная (Unio Pictorum L.) и беззубка обыкновенная (Anodonta cygnea L.); а также, для наиболее полной оценки экологи­ческого состояния изучаемых водоемов, различающихся степенью антропогенной нагрузки и гидрологическим режимом, содержание тяжелых металлов изучалось в донных отложениях. Определение концентраций металлов проходило на базе РНИ- УП «Институт Радиологии» в лаборатории массовых анализов, а также на базе Ин­ститута геохимии и геофизики НАН Беларуси методом атомно-эмиссионной спек­трометрии.

Максимальная концентрация в тканях моллюсков среди изучаемых тяжелых металлов отмечена для марганца, который является необходимым микроэлементом для нормального существования гидробионтов. На втором месте по уровню содер­жания находится цинк (его количество на порядок меньше концентрации марганца). Изучаемый металл является незаменимым элемент в метаболических процессах моллюска. Также, достаточно высокие значения содержания определено для ионов меди (на два порядка ниже содержания ионов марганца), которые выступают в ор­ганизме моллюска в качестве переносчика кислорода (обуславливает синий цвет крови гидробионта). Избирательность в содержании микроэлементов у двустворча­тых моллюсков может быть представлена в виде следующего ряда: Mn > Zn > Cu > Co >Cr. Низкое содержания ионов хрома, возможно, зависит от следующих факто­ров: 1) недоступная форма нахождения ионов металла для накопления мягкими тка­нями гидробионтов; 2) организм моллюсков способен создавать особую защитную систему, которая не позволяет аккумулировать большое количество загрязняющих веществ.

Для определяемых металлов отмечено превышение фоновых значений со­держания в 1,2-1,4 раза для меди и хрома; в 1,8-2,6 для цинка и кобальта. Для ионов марганца характерна обратная закономерность: концентрация металла в тка­нях моллюсков, отловленных в фоновом водоеме, превышает содержание вышеуказанного элемента в тканях моллюсков, отобранных в водоемах с видимой высокой антропогенной нагрузкой, в 1,3-1,5 раза.

Таблица 1 — Содержание тяжелых металлов (мг/кг) в мягких тканях двустворчатых моллюсков изучаемых водоемов       

 

Определяемый показатель, мг/кг

  Mn Cu Zn Co Cr
фоновое содержание 5886,0±74,6 16,0±0,4 120,2±2,5 1,9±0,1 2,3±0,1
среднее содержание 3952,0±141,8 41,2±2,4 170,8±10,3 3,5±0,2 3,2±0,2

Наиболее полная оценка загрязненности городских водоемов тяжелыми ме­таллами требует комплексного анализа их содержания. Особое значение при этом имеет изучение процессов миграции поллютантов в пределах биотических и абио­тических компонентов водоема, а также взаимосвязи содержания металлов в дон­ных отложениях, воде, растительности и животных организмах. Для наиболее обобщенной оценки содержания тяжелых металлов в водоемах были использованы данные о химическом составе донных отложений.

Таблица 2 — Содержание тяжелых металлов (мг\кг) в донных отложени­ях изучаемых водоемов

  Определяемый показатель, мг/кг
  Mn Cu Zn Co Cr
фоновое содержание 93,7±4,5 17,6±0,6 52,2±0,4 1,0±0,0 21,4±0,6
среднее содержание 218,2±23,2 30,4±1,3 74,5±5,4 3,7±0,1 35,2±0,7

Анализ полученных данных показал, что приоритетными загрязнителями донных отложений изучаемых водоёмов (как и в тканях моллюсков) являются ионы марганца и цинка. Закономерность содержания поллютантов отражена в следующем ряду концентраций элементов: Mn > Zn > Cr> Cu > Co. Полученные отличия дока­зывают тот факт, что в первую очередь особенно интенсивно аккумулируются в ор­ганизме животных элементы, необходимые для его жизнедеятельности (марганец), а металлы, с невыясненной до конца физиологической ролью для моллюсков (хром, кобальт), накапливаются в абиотических компонентах водоема.

В ходе проведенных исследований, было отмечено, что среднее содержание тяжелых металлов в донных отложениях изучаемых водоемов превышает фоновый уровень концентраций 3,4-3,7 раза для кобальта; 2,2-2,5 для меди; 1,4- 1,7 для мар­ганца, хрома и цинка.

Для определения корреляционной взаимосвязи между содержанием ионов тяжелых металлов в мягких тканях двустворчатых моллюсков и донных отложени­ях, была проведена статистическая обработка данных при помощи программы Sta- tistica 7. Результаты, представленные в таблице 3.

Таблица 3 — Коэффициенты корреляции между содержанием тяжелых металлов в мягких тканях двустворчатых моллюсков и донных отложениях

  Mn Cu Zn Co Cr
r 0,11 -0,27 0,35 0,87 -0,54

Наиболее сильная корреляционная зависимость между концентрацией метал­ла в мягких тканях моллюсков и донных осадках обнаружена для ионов кобальта. Возможно, такая взаимосвязь указывает на то, что донные отложения оказывают значительное влияние на формирование элементного состава тканей моллюсков. Анализируя полученные результаты, было отмечено, что для ионов цинка характер­на слабая прямая корреляционная зависимость. Между тем, для хрома обнаружена средняя обратная взаимосвязь концентраций данного металла в телах гидробионтов и донных отложениях. Возможно, невысокое содержание ионов хрома в тканях дву­створчатых моллюсков связано с тем, что в донных осадках концентрация данного элемента находится достаточно на высоком уровне, а следовательно, свободных форм хрома для поступления в мягкие ткани моллюска невелико. Для ионов мар­ганца и меди корреляционной зависимости концентраций в телах моллюсков и донных осадках отмечено не было.

Накопление кобальта и цинка в мягких тканях моллюсков зависит от содер­жания данных микроэлементов в донных отложениях, что делает возможным ис­пользовать изучаемых гидробионтов в качестве биоиндикаторных организмов в мо­ниторинге загрязнения водных экосистем вышеуказанными металлами. Однако не исключено влияние других факторов (температура воды, освещенность, формы нахождения металла в воде и донных отложениях и др.)

Список литературы:

  1. Бематерных, Д. М. Моллюски прудовик обыкновенный и прудовик яйце­видный как аккумулятивные индикаторы загрязнения пресных вод тяжелыми ме­таллами (на примере р. Барнаулки) / Д. М. Безматерных // Проблемы биохимии и геохимической экологии. — 2008. — №1 (5). — С.112-117.
  2. Макаренко, Т.В. Анализ факторов, влияющих на уровень накопления мик­роэлементов в донных отложениях водоемов г. Гомеля и окрестностей / Т. В. Мака­ренко, А. А. Махнач // Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. — 2003. — №5 (20). — С.90-96.

Авторы: Т.В. Макаренко, Я.С. Шамрова
Источник: Научно-технический прогресс: актуальные и перспективные направления будущего: сборник материалов Международной научно-практической конференции (26-27 марта 2015 года) — в 2-х томах, Том 2. — Кемерово: КузГТУ, ООО «ЗапСибНЦ», 2015. — С. 41-44.