Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ РТУТИ В ЗООПЛАНКТОНЕ И В МОЛОДИ РЫБ В РАЗНОТИПНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ И ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Научная статья
Тропин Н. Ю.
Шурганова Г.В.
Болотова Н.Л.
Выпуск: № 12 (31), 2014
Опубликована:
2015/01/16
PDF

Тропин Н. Ю.1,2, Шурганова Г. В.3, Болотова Н. Л.4

1Магистрант, Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, 2Вологодский государственный университет, 3доктор биологических наук, профессор, Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, 4доктор биологических наук, профессор, Вологодский государственный университет

Авторы статьи выражают благодарность Фонду конкурсной поддержки студентов, аспирантов и молодых научно-педагогических работников ННГУ им. Н. И. Лобачевского за всестороннюю помощь и поддержку в организации и проведении исследования.

ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ РТУТИ В ЗООПЛАНКТОНЕ И В МОЛОДИ РЫБ В РАЗНОТИПНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ И ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация

В статье рассматриваются особенности аккумуляции ртути в пищевой цепи «зоопланктон – молодь рыб» в разнотипных водных объектах на урбанизированных и особо охраняемых природных территориях Нижегородской области.

Ключевые слова: ртуть, аккумуляция, зоопланктон, молодь рыб

Tropin N. Y.1,2, Shurganova G. V.3, Bolotova N. L.4

1Master, Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, 2Vologda State University, 3Doctor of Biological Sciences, professor, Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, 4Doctor of Biological Sciences, professor, Vologda State University

FEATURES OF ACCUMULATION OF MERCURY IN THE ZOOPLANKTON AND JUVENILE FISH IN DIFFERENT TYPES OF URBAN WATER BODIES AND PROTECTED AREAS OF NIZHNY NOVGOROD REGION

Abstract

The article examines the features of accumulation of mercury in the zooplankton and in the juvenile fish in different types water bodies of urban and of Protected Areas of the Nizhny Novgorod region.

Keywords: mercury, accumulation, zooplankton, juvenile fish

Введение. Антропогенное загрязнение окружающей среды, в том числе и водных объектов тяжелыми металлами происходит в значительной степени за счет их атмосферного переноса на большие расстояния от источников эмиссии. К числу таких веществ относится и ртуть, обладающая высокой миграционной активностью, обеспечивающей ей глобальный характер распространения. Ртуть является одним из наиболее опасных для живых организмов токсических веществ [1]. Поступление токсиканта в водные объекты происходит из атмосферы, донных отложений, а также с поверхностным стоком. В водной среде под воздействием совокупности микробиологических, физических и химических факторов ртуть трансформируется в токсичные метилированные соединения, которые интенсивно накапливаются гидробионтами и медленнее выводятся из их организма. Это приводит к более эффективному переносу токсиканта по водной трофической цепи по сравнению с прямым поглощением металла гидробионтами из воды и донных отложений [2].

В обзорах, посвященных исследованиям содержания ртути в разных звеньях водных экосистем, отмечается ее незначительное содержание в воде, где она мигрирует в двух основных фазовых состояниях − в растворенной форме, либо в составе взвеси. [3]. Поэтому ртутные соединения, несмотря на низкое содержание в водной среде, в первую очередь концентрируются в планктонных организмах, которые могут служить адекватными индикаторами загрязнения водных объектов данным токсикантом. Основными факторами, влияющими на распределение ртути в абиотических и биотических компонентах водных объектов, является как антропогенная нагрузка, так и их природные особенности, через которые преломляются миграционные процессы поступающих токсикантов. Это подтвердили и исследования крупных мелководных озер Вологодской области: Белое, Кубенское и Воже [4, 5, 6, 7].

Следовательно, изучение накопления ртути в гидробионтах, обитающих в разных типах водных объектов, включая урбанизированные и особо охраняемые природные территории (как фоновые) позволяет выявить специфику этого процесса.

Установлено, что по мере роста, как правило, в загрязненных водоемах, происходит закономерное увеличение содержание ртути в старшевозрастных группах рыб [8]. Соответственно, усилия исследователей сосредоточены в основном на изучении крупных особей промысловых видов, а закономерности накопления ртути на ранних стадиях онтогенеза практически не изучены. Поэтому в нашем исследовании основное внимание обращено на молодь разных видов рыб, в том числе непромысловых.

Единичные исследования касаются накопления ртути в зоопланктоне, хотя особенности миграции токсиканта по трофическим сетям, дают возможность пролонгированной диагностики не только в плане мониторинга качества рыбной продукции, но и состояния экосистемы в целом. Таким образом, исследование накопления ртути в зоопланктоне, помимо выявления его биоиндикационных возможностей, позволяет проследить дальнейший процесс миграции токсиканта на следующий трофический уровень. Это возможно при изучении биоаккумуляции ртути в планктофагах, к которым относятся не только многочисленные виды мирных рыб, но и молодь хищников. Поэтому целью наших исследований было установление особенностей миграции ртути в трофической цепи «зоопланктон-молодь рыб» в разнотипных водоема в условиях разной антропогенной нагрузки.

Район исследования. Выбор района исследования для сравнительного анализа содержания ртути в зоопланктоне и в молоди рыб определялся с учетом уровня антропогенной нагрузки, а также типологии водных экосистем. В качестве водных объектов, трансформированных сильным антропогенным воздействием, были выбраны водотоки разной протяженности города Н. Новгород, которые отличались по степени загрязнения и проточности. Так, к наиболее загрязненным городским водотокам относятся Шуваловский канал и река Ржавка, а река Черная имеет средний уровень загрязнения, особенно в верхнем течении [9]. Шуваловский канал представляет собой систему проток шириной 10 – 15 м и глубиной 0,4 – 0,9 м, соединяющих между собой небольшие озерки. При этом общесанитарные характеристики воды свидетельствуют о достаточно высокой степени загрязнения этого водотока. Река Черная протяженностью 19 км является правым притоком р. Волги. По комплексу контролируемых показателей вода реки соответствует VII классу качества. Река Ржавка длиной 10 км является левым притоком р. Оки.

В качестве фоновых модельных полигонов были выбраны водные экосистемы особо охраняемой природной территории Пустынского заказника, а также река Керженец на границе с Керженским биосферным заповедником. Исследуемый участок р. Керженец расположен в наименее загрязненном Борском районе Нижегородской области и по гидрохимическим показателям характеризуется как относительно чистый. В пределах Пустынского заказника для изучения закономерностей миграции и накопления ртути в зоопланктоне и молоди рыб была выбрана озерно-речная система реки Сережи с озерами Святое и Великое, а также протокой между ними. Таким образом, исследованные водные объекты различались по типологии (озера и реки), скорости течения (проточные и слабопроточные), а также гидрохимическим показателям и уровнем антропогенной нагрузки.

Материал и методика исследований. Сбор проб зоопланктона и молоди рыб для дальнейшего определения содержания в них ртути проводился в летний период 2014 года на 8 разнотипных водных объектах. Это водотоки урбанизированной территории, то есть в пределах города Нижнего Новгорода (р.р. Черная, Ржавка и Шуваловский канал), а также выбранные в качестве фоновых экосистем – река Керженец на границе с Керженским биосферным заповедником и водные объекты Пустынского заказника (р. Сережа, озера Святое и Великое и протока между ними). Зоопланктон отбирали с помощью сети Джеди диаметром 18 см, располагая ее против течения – в водотоках, а в озерах – проливанием большого объема воды до формирования концентрированной пробы. В камеральных условиях осуществлялось отстаивание, промывание и высушивание. Всего было собрано и обработано 12 проб зоопланктона. Отлов молоди рыб осуществлялся в местах отбора зоопланктонных проб с использованием ихтиологической ловушки, а также водного сачка. Пойманная рыба замораживалась, а в камеральных условиях определялась ее видовая принадлежность, длина и масса тела по общепринятым методикам [10, 11]. Содержание ртути в зоопланктоне и в тканях рыб определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с использованием КВАНТ-2А с приставкой ГРГ-107 [12]. Для озоления использовалась микроволновая печь ПЛП-01 М [13].

Всего за время полевых исследований было собрано и обработано 155 экземпляров молоди рыб, относящихся к 7 видам: уклейка (Alburnus alburnus L., 1758), плотва (Rutilus rutilus L., 1758), красноперка (Scardinius erythrophthalmus L., 1758), лещ (Abramis brama L., 1758), голавль (Leuciscus cephalus L., 1758), окунь речной (Perca fluviatilis L., 1758), головешка-ротан (Perccottus glenii D., 1877),

Результаты исследований и обсуждение. Результаты исследований содержания ртути в зоопланктоне показали в целом достаточно заметный уровень ртутного загрязнения водных экосистем Нижегородской области.

Так, максимальное содержание ртути в зоопланктоне на уровне 0,11 мг/кг зафиксировано в городских водотоках на урбанизированной территории. Это в 1,5 раза превышает таковой показатель для озер Дарвинского биосферного заповедника на территории Вологодской области, где содержание ртути в зоопланктоне колебалось в пределах 0,01–0,07 мг/кг [8]. Однако содержание ртути в зоопланктоне всех исследованных водных объектов в Нижегородской области, подверженных разной антропогенной нагрузке (от городских территорий до ООПТ) сильно варьировало от 1,1 до 95 раз (0,00115 до 0,109 мг/кг). Так, в озерах Пустынского заказника накопление ртути в зоопланктоне было 0,0039 мг/кг, это меньше в 5 раз, по сравнению с вологодскими озерами в Дарвинском заповеднике.

Сравнение средних величин аккумуляции ртути в зоопланктоне в городских водных объектах (г. Н. Новгород) с показателями ее содержания в зоопланктоне фоновых водных объектов (ООПТ) выявило закономерное уменьшение показателей урбанизированных и особо охраняемых территорий. Это соответствует экспериментальным работам, в которых установлено, что гидробионты накапливают ртуть в прямо пропорциональной зависимости от ее содержания в воде [2]. В среднем содержание ртути в зоопланктоне водотоков Нижнего Новгорода составляло 0,029 (0,0011-0,109) мг/кг, что выше в 7,4 раза значения подобных показателей на особо охраняемых территориях – 0,0039 (0,00127-0,0133) мг/кг (рис. 1).

Рис. 1. – Накопление ртути в зоопланктоне (мг/кг) в городских водотоках и водных объектах ООПТ (2014 г.)Рис. 1. – Накопление ртути в зоопланктоне (мг/кг) в городских водотоках и водных объектах ООПТ (2014 г.)

Следует отметить, что наличие ртути в зоопланктоне водных объектов ООПТ, удаленных от промышленных центров, косвенно свидетельствует об аэротехногенном переносе, зависящем, как известно, от нахождения территории в зоне преобладающих ветров. Возможно, выявленное наличие ртути в гидробионтах водных объектах Пустынского заказника и отсутствие исследуемого токсиканта в зоопланктоне реке Керженец отражает их разное положение относительно розы ветров. Кроме того, исследованный участок р. Керженец располагается на границе с Керженским биосферным заповедником, который удален от крупных источников ртутного и иного загрязнения, а заповедный режим территории предотвращает поступление в реку бытовых и хозяйственных стоков.

В то же время, водоемы и водотоки Пустынского заказника характеризуется разным, но достаточно заметным накоплением токсиканта в зоопланктоне. Так, более высокая концентрация ртути регистрировалась в озере Святом – 0,0133 мг/кг, а наименьшая наблюдалась в р. Сережа – 0,00127 мг/кг.

Результаты исследования разных типов водных объектов фоновой территории (ООПТ «Пустынский заказник») показали, что на миграцию ртути влияют природные особенности водной экосистемы. В первую очередь, это связано с водообменом, от которого зависит вынос ртути. Поэтому в реке Сережа содержание ртути в зоопланктоне 0,00127 мг/кг, что меньше почти в 9 раз, чем среднее значение по озерам – 0,0113 мг/кг (рис. 2).

Обнаруженное в озерах большее, чем в реке, содержание ртути отражает закономерное влияние их замедленного водообмена на аккумуляцию токсиканта. Зависимость миграции элементов от морфометрических особенностей водоемов наглядно показывает сравнение содержания ртути в зоопланктоне озера Святого – 0,0133 мг/кг и озера Великого –0,0093 мг/кг (рис. 2).

Наибольшая концентрация ртути отмечена в озере Святом, которое меньше в 2 раза по площади озера Великого и является практически бессточным водоемом. Кроме того, дополнительное количество ртути может поступать с водами протоки, которая впадает в озеро Святое.

Рис. 2 – Накопление ртути в зоопланктоне (мг/кг) в реке и озерах Пустынского заказника (2014 г.)Рис. 2 – Накопление ртути в зоопланктоне (мг/кг) в реке и озерах Пустынского заказника (2014 г.)

Проведенное исследование самой реки Сережи показало наличие ртути в зоопланктоне на участке, который подвержен антропогенной нагрузке (около автомобильного моста) на освоенном водосборе. На нижележащем участке водотока с более высокой скоростью течения ртуть в зоопланктоне не обнаружена, но в рыбах она зафиксирована, хотя и в меньшем количестве (0,016 мг/кг), чем на вышележащем участке (0,024 мг/кг). Это доказывает вклад реки Сережи в миграцию ртути в озеро Великое, что способствует соответственному увеличению содержания ртути в озерном зоопланктоне, по сравнению с речным.

В протоке, вытекающей из озера Великого (соединяющей его с бессточным озером Святым), ртуть в зоопланктоне не была обнаружена. Это очевидно было связано с незначительным содержанием токсиканта в воде и соответственно с очень малым накоплением в зоопланктоне за гранью чувствительности метода определения. Доказательством наличия все же ртути в воде протоки служит ее накопление (0,005-0,008 мг/кг) в мышечной ткани молоди рыб, которые были отловлены в данном биотопе. Это отражает большие, по сравнению с зоопланктоном, аккумулятивные способности рыб, вследствие их принадлежности к более высокому трофическому уровню.

В результате, озеро Святое через протоку получает дополнительное количество ртути и как бессточный водоем аккумулирует ее более интенсивно. Подтверждением является большее в 1,4 раза содержание ртути в зоопланктоне, по сравнению с проточным озером Великим. Аналогичная картина большего накопления ртути отмечена и для рыб, обитающих в озере Святом.

Таким образом, сравнительное исследование накопления ртути в зоопланктоне озер и рек показало заметное различие в содержании токсиканта. В стоячих водоемах формируются благоприятные условия для аккумуляции и последующего депонирования в донных отложениях поллютантов, в отличие от водотоков, где благодаря течению данные процессы происходят медленнее.

По сравнению с фоновыми водными объектами, исследование содержания ртути в зоопланктоне водотоков урбанизированной территории отразило закономерное увеличение содержания ртути в условиях многофакторной антропогенной нагрузки. Этот показатель ртутного загрязнения городских водотоков увеличился в среднем до 0,034 мг/кг, то есть в 28 раз, по сравнению с речным зоопланктоном в пределах ООПТ (0,00127 мг/кг). Если учитывать максимальные значения, то накопление ртути в зоопланктоне в водотоках на урбанизированной территории превышает таковые для реки на территории ООПТ в 86 раз (рис. 3).

Рис. 3 – Накопление ртути в зоопланктоне (мг/кг) в реке Пустынского заказника и в городских водотоках (2014 г.)Рис. 3 – Накопление ртути в зоопланктоне (мг/кг) в реке Пустынского заказника и в городских водотоках (2014 г.)

Необходимо отметить выраженное влияние на процесс накопления ртути в зоопланктоне городских водотоков их антропогенной трансформации. Так, речка Ржавка в пределах города практически перестала быть естественным притоком и большей своей частью протекает в трубах, куда поступают ливневые стоки. В подпруженном участке водотока содержание ртути в зоопланктоне составляло 0,0047 мг/кг.

В отличие от речки Ржавки, река Черная с антропогенно измененным водосбором имеет большую протяженность и более высокую скорость течения. В связи с этим, была прослежена динамика изменения концентрации ртути в планктостоке: от верхнего – к среднему течению и до устья реки. Следует отметить, что в верховьях реки Черной в зоопланктоне ртуть отсутствовала, затем появлялась в незначительных количествах (0,00115 мг/кг) в среднем течении и возрастала в 35 раз в устьевом участке до 0,04 мг/кг.

Наибольшими показателями накопления ртути в зоопланктоне характеризовался Шуваловский канал, по сравнению с реками Ржавка и Черная (рис. 4). Шуваловский канал можно отнести к преобразованным водным объектам, представляющим собой систем проток с замедленным водообменом, что способствует аккумулятивным процессам в миграции поступающих элементов, включая ртуть. Тем не менее, сравнение содержания ртути в зоопланктоне в протоке среднего участка с устьевой показало его увеличение с 0,02 по 0,109 мг/кг, то есть в 5,5 раз.

Изучение разных участков водотоков дало возможность установить зависимость накопления ртути в зоопланктостоке от степени антропогенной трансформации и подтвердить влияние скорости течения, наряду с аккумулятивными явлениями в устьевых и подпруженных участках, на этот процесс.

Рис. 4. – Средние показатели содержания ртути в зоопланктоне (мг/кг) в разных городских водотоках (2014 г.)Рис. 4. – Средние показатели содержания ртути в зоопланктоне (мг/кг) в разных городских водотоках (2014 г.)

Таким образом, результаты исследований накопления ртути в зоопланктоне в разнотипных водных объектах в условиях разной антропогенной нагрузки позволили выявить следующее. Для водных объектов ООПТ характерны низкие показатели содержания ртути в зоопланктоне (в среднем 0,0039 мг/кг). Наиболее высокими концентрациями ртути (в среднем 0,029 мг/кг) характеризовались антропогенно измененные водотоки в пределах Нижнего Новгорода (р. р. Ржавка, Черная и Шуваловский канал). Очевидно, что данное отличие обусловлено высоким уровнем загрязнения городских водотоков промышленными и бытовыми стоками, которые содержат ртуть и ее соединения, притом, что содержание других тяжелых металлов в данных водотоках также велико.

Выявление уровня аккумуляции ртути в зоопланктоне характеризует токсический фон для планктофагов, связанный с миграцией элементов по трофической цепи. Молодь мирных и хищных рыб, которая потребляет зоопланктон, может накапливать ртуть в больших количествах, что делает ее уязвимой, особенно на ранних стадиях онтогенеза, к токсическому загрязнению водных объектов.

В целом, содержание ртути в мышечной ткани молоди рыб в водных объектах Нижегородской области было меньше значения ПДК для взрослых мирных рыб (0,3 мг/кг). Так, в молоди всех шести видов рыб (мирные и хищные) в водных объектах с разной антропогенной нагрузкой (от городских территорий до ООПТ) содержание ртути варьировало от 0,005 до 0,06 мг/кг (в 12 раз). Это в целом сопоставимо с результатами аналогичных исследований, которые были проведены на территории Вологодской области [4, 5, 7]. Однако, выявленное содержание ртути у молоди рыб в Нижегородской области на порядок меньше, чем у хищного окуня (0,02 – 0,99 мг/кг) из озер Дарвинского биосферного заповедника на Северо-Западе России. Отметим, что превышение ПДК по ртути (0,6 мг/кг для хищных рыб) для мышечной ткани рыб [8] особенно опасное явление для рыбохозяйственных водоемов.

Для сравнительного анализа влияния антропогенной нагрузки на процесс аккумуляции ртути в молоди рыб (также как и для зоопланктона) использовали данные, полученные на фоновых объектах.

Результаты исследования разнотипных водных объектов на фоновой территории (р. Керженец и Пустынский заказник) показали, что содержание ртути в рыбах в реки Керженец (0,005 мг/кг) в 4 раза меньше ее концентрации в водных объектах Пустынского заказника (0,019 мг/кг) (рис. 5). Низкие концентрации токсиканта в рыбе реки Керженец показывают незначительный уровень ртутного загрязнения территории, примыкающей к Керженскому заповеднику, что подтверждается отсутствием ртути в зоопланктоне водотока.

Рис. 5 – Содержание ртути в рыбе (мг/кг) в водных объектах ООПТ (2014 г.)Рис. 5 – Содержание ртути в рыбе (мг/кг) в водных объектах ООПТ (2014 г.)

На содержание ртути влияют природные особенности водной экосистемы. В первую очередь это связано с водообменом, от которого зависит вынос ртути. Так, в реке Сережа и в протоке между озером Великим и Святым содержание ртути в рыбе в среднем составляло – 0,0153 мг/кг, что меньше в 1,5 раза, чем среднее значение по озерам – 0,023 мг/кг (рис. 6.).

Рис. 6 – Содержание ртути в рыбе (мг/кг) в водных объектах Пустынского заказника (2014 г.)Рис. 6 – Содержание ртути в рыбе (мг/кг) в водных объектах Пустынского заказника (2014 г.)

Выявленное в озерах более высокое, чем в реках, содержание ртути в рыбах, отражает аккумулятивный характер миграции ртути при замедленном водообмене. Это отражает косвенное влияние на накопление ртути в рыбах морфометрических особенностей озер, их площади и проточности. Так, наибольшая концентрация ртути в рыбе отмечена в бессточном озере Святом (0,028 мг/кг), меньшим по площади в 2 раза, по сравнению с озером Великим. Как и для зоопланктона, обстоятельством, способствующим увеличению содержания ртути в озерной экосистеме, является ее дополнительное поступление с водами протоки, которая впадает в озеро Святое. Хотя ртуть отсутствовала в зоопланктоне данной протоки, она была обнаружена в молоди рыб в количестве 0,005-0,008 мг/кг. По сравнению с озером Святым в проточном оз. Великом, через которое протекает река Сережа, содержание ртути в рыбе меньше в 1,5 раза и составляет 0,018 мг/кг.

Значительная протяженность реки Сережа и разная освоенность водосбора обуславливает различие условий обитания рыб, включая и разный уровень токсификации. На участке, подверженном антропогенной нагрузке (около автомобильного моста) на освоенном водосборе отмечено более высокая концентрация ртути в рыбе – 0,026 мг/кг. На нижележащем участке реки, где скорость течения повышалась, содержание ртути в рыбе снижалось до 0,016 мг/кг. Это доказывает вклад реки Сережи в миграцию ртути в озеро Великое, а через протоку и в озеро Святое, что способствует увеличению содержания ртути в рыбах, обитающих в обоих озерах. Показатели аккумуляции ртути у молоди рыб отличалось в водотоках ООПТ, а также на разных участках реки Сережи (рис. 7.).

Рис. 7 – Содержание ртути в рыбе (мг/кг) в реках ООПТ (2014 г.)Рис. 7 – Содержание ртути в рыбе (мг/кг) в реках ООПТ (2014 г.)

В целом, исследование содержания ртути в молоди рыб показали более интенсивное накопление токсиканта в водных объектах охраняемых территорий (рис. 8). Так, содержание ртути в молоди рыб городских водотоков (Н. Новгород) составляло 0,005 мг/кг, что почти в 4 раза ниже средних показателей в Пустынском заказнике и реке Керженец – 0,0136 (0,005-0,028 мг/кг) (рис. 8).

Рис. 8 – Накопление ртути в молоди рыб (мг/кг) в городских водотоках и водных объектах ООПТ (2014 г.)Рис. 8 – Накопление ртути в молоди рыб (мг/кг) в городских водотоках и водных объектах ООПТ (2014 г.)

Обнаруженная более высокая степень аккумуляции ртути молодью рыб в водных объектах ООПТ, а также меньшее и практически одинаковое ее содержание в рыбах, обитающих в городских водотоках, возможно, связаны с видоспецифичностью исследованных рыб. По биоаккумулятивной способности в отношении ртути виды рыб можно ранжировать по убывающей: окунь>плотва >голавль> лещ> уклейка> краснопёрка> ротан (рис. 9).

Применение этого ранжирования позволило выявить причину установленных отличий показателей в разных типах водных объектов на урбанизированных и охраняемых территориях. Показано, что уровень содержания ртути напрямую зависит от набора видов рыб в исследуемых пробах. Так как наибольшее количество ртути накапливают в мышечной ткани окунь и плотва, то их присутствие в анализируемых пробах повышает выявляемые показатели. В то же время, исследование преобладающей в городских водотоках и в ихтиологических пробах из реки Керженец уклейки (которая отличается невысокой биоаккумулятивной способностью по отношению к ртути) дало низкие показатели, характеризующие уровень ртутного загрязнения данных водных объектов.

Рис. 9 – Содержание ртути в молоди рыб разных видах (мг/кг) в исследованных водных объектах (2014 г.)Рис. 9 – Содержание ртути в молоди рыб разных видах (мг/кг) в исследованных водных объектах (2014 г.)

Таким образом, без конкретизации видового состава молоди рыб в каждом водном объекте невозможно корректно провести биоиндикацию ртутного загрязнения. Кроме того, необходимо учитывать массу рыб, так как с ростом происходит накопление токсикантов. Например, повышение содержание ртути с увеличением массы тела отмечено у окуня и плотвы. При массе окуня 45 г содержание ртути составляло 0,008 мг/кг, а при 56 г достигало 0,06 мг/кг. Особи плотвы при массе 11 г содержали ртуть в количестве 0,018 мг/кг, при массе 38 г – 0, 024 мг/кг, а при 53 г – 0,034 мг/кг. Поэтому результаты исследования крупного окуня и плотвы, которые были выловлены в озерах Пустынского заказник, показали более высокий уровень ртутного загрязнения, чем в городских водотоках, которые характеризовались по материалам изучения мелкой уклейки.

На примере уклейки можно наглядно продемонстрировать зависимость накопления ртути от массы молоди, которая в пробах из городских водотоков и реки Керженец, отличалась по массе незначительно и показатели аккумуляции токсиканта были одинаковыми. Выловленные в реке Сереже крупные особи уклейки, которые имели массу больше в 3 раза, чем в других водотоках, соответственно характеризовались увеличением в 3,2 раза содержания ртути в мышечной ткани (рис. 10).

Рис. 10 – Содержание ртути в уклейке разной массы (мг/кг) в исследованных водных объектах (2014 г.)Рис. 10 – Содержание ртути в уклейке разной массы (мг/кг) в исследованных водных объектах (2014 г.)

Примечание: 1 столбик – городские водотоки, 2 столбик – река Керженец, 3 столбик – река Сережа

В то же время сравнение самых мелких рыб разных видов показало незначительные отличия в накоплении ими ртути в мышечной ткани. Самый показательный вид, с точки зрения аккумуляции ртути – мелкий окунь ненамного отличался по содержанию токсиканта от уклейки (0,008-0,005 мг/кг, соответственно). Следует подчеркнуть, что сравнение содержания ртути у молоди рыб с учетом видоспецифичности накопления и его увеличения с ростом рыб помогло более адекватно оценить уровень ртутного загрязнения водных объектов на урбанизированной территории и ООПТ.

Кроме того, сравнительный анализ содержания ртути в зоопланктоне и молоди рыб позволил выявить закономерное увеличение накопления токсиканта по трофической цепи. Так, уровень содержания ртути в рыбах превышал таковой в зоопланктоне в р. Сережа в 12 раз, а в озерах Святое и Великое, соответственно, в 2,3 и в 2,5 раза (рис. 11).

Рис. 11 – Накопление ртути в зоопланктоне и молоди рыб в озерах и реках Пустынского заказника (2014 г.)Рис. 11 – Накопление ртути в зоопланктоне и молоди рыб в озерах и реках Пустынского заказника (2014 г.)

Заключение. Таким образом, исследования водных объектов Нижегородской области показали, что наибольшее содержание ртути отмечается в зоопланктоне городских водотоков с максимальными значениями в устьевых участках, что проиллюстрировало зависимость этого процесса от аккумулятивных явлений. Последнее имеет значимость и для водных экосистем фоновой территории (ООПТ), где отмечалось повышение содержания ртути по сравнению с реками в зоопланктоне озер, особенно в условиях низкого водообмена.

Изучение и сравнение содержания ртути в мышечной ткани молоди рыб в разнотипных водных объектах Нижегородской области позволило выявить ряд факторов, влияющих на данные показатели. К ним относится видоспецифичность аккумуляции ртути, которая наиболее выражена у окуня и плотвы, а также увеличение массы рыб с возрастом, что способствует накоплению токсикантов. Среди абиотических факторов, способствующих накоплению ртути в рыбах, следует выделить уменьшение проточности, что характерно и для увеличения показателей накопления ртути в зоопланктоне. Установленное, по сравнению с городскими водотоками, повышенное, содержание ртути у рыб, обитающих в водных объектах ООПТ, объясняется отличиями анализируемого в пробах набора видов, имеющих другой размерно-весовой состав. При анализе только особей уклейки, незначительно отличающихся по массе, показатели минимального содержания ртути в мышечной ткани молоди рыб, обитающих в водных объектах ООПТ, сравнимы с городскими водотоками, за исключением реки Сережи. Возможной причиной большего, чем на урбанизированной территории, содержания ртути в водных объектах исследованных ООПТ служит ее поступление за счет аэротехногенного переноса и через поверхностный сток с водосбора.

В заключении следует отметить, что более адекватным биоиндикатором для оценки ртутного загрязнения водных объектов служит зоопланктон. Использование планктофагов в качестве биоиндикаторов должно учитывать особенности биоаккумуляции ртути при переходе на следующий трофический уровень, влияние видоспецифичности, стадий онтогенеза, темпа роста и образа жизни рыб.

Авторы статьи выражают благодарность Фонду конкурсной поддержки студентов, аспирантов и молодых научно-педагогических работников ННГУ им. Н. И. Лобачевского за всестороннюю помощь и поддержку в организации и проведении исследования.

Литература

  1. Трахтенберг И.М., Коршун М.Н. Ртуть и ее соединения // Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I–IV групп. – Л.: Химия, 1988. – С. 170–188.
  2. Гремячих В. А. Закономерности накопления ртути и биологические последствия действия ее сублетальных доз для гидробионтов: Автореф. дис. канд. биол. наук. – Борок, 2007. – 22 с.
  3. Лапердина Т.Г. Определение ртути в природных водах. – Новосибирск: Наука, 2000. – 222 с.
  4. Болотова Н.Л. Изменения экосистем мелководных северных озер в антропогенных условиях (на примере водоемов Вологодской области): Автореф. дис. докт. биол. наук. – СПб, 1999. – 55 с.
  5. Борисов М. Я., Коновалов А. Ф. Тропин Н. Ю. Современное состояние популяции речного окуня (Perca fluviatilis) в условиях токсификации озера Воже // IX съезд Гидробиологического общества РАН. Тезисы докладов. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2006. – С. 53.
  6. Борисов М. Я. Особенности функционирования системы «водосбор-озеро Воже» и ее влияние на рыбное население: Автореф. дис. канд. биол. наук. – Петрозаводск, 2006. – 27 с.
  7. Тропин Н.Ю. Накопление ртути в мышечной ткани окуня Кубенского озера // Молодые исследователи – регионам: материалы Международной научной конференции. – Вологда: ВоГУ, 2014. – Т. 2. – С. 112-114.
  8. Степанова И.К., Комов В.Т. Накопление ртути в рыбе из водоемов Вологодской области // Экология. – 1997. – № 4. – С. 295–299.
  9. Гелашвили Д.Б., Охапкин А.Г., Доронина А.И., Колкутин В.И., Иванов Е.Ф. Экологическое состояние водных объектов Нижнего Новгорода. – Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 2005. – 414 с.
  10. Правдин И. Ф. Руководство по изучению рыб. – М., 1966. – 376 с.
  11. Коблицкая А. Ф. Определитель молоди пресноводных рыб. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 202 с.
  12. Кузубова Л. И. Отбор и подготовка проб при определении ртути и ряда тяжелых металлов в природных объектах // Поведение ртути и других тяжелых металлов в экосистемах. Ч. I. – Новосибирск, 1989. – С. 6-42.
  13. Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. – М.: Химия, 1984. –432 с.

References

  1. Trahtenberg I.M., Korshun M.N. Rtut' i ee soedinenija // Vrednye himicheskie veshhestva. Neorganicheskie soedinenija jelementov I–IV grupp. – L.: Himija, 1988. – S. 170–188.
  2. Gremjachih V. A. Zakonomernosti nakoplenija rtuti i biologicheskie posledstvija dejstvija ee subletal'nyh doz dlja gidrobiontov: Avtoref. dis. kand. biol. nauk. – Borok, 2007. – 22 s.
  3. Laperdina T.G. Opredelenie rtuti v prirodnyh vodah. – Novosibirsk: Nauka, 2000. – 222 s.
  4. Bolotova N.L. Izmenenija jekosistem melkovodnyh severnyh ozer v antropogennyh uslovijah (na primere vodoemov Vologodskoj oblasti): Avtoref. dis. dokt. biol. nauk. – SPb, 1999. – 55 s.
  5. Borisov M. Ja., Konovalov A. F. Tropin N. Ju. Sovremennoe sostojanie populjacii rechnogo okunja (Perca fluviatilis L.) v uslovijah toksifikacii ozera Vozhe // IX s#ezd Gidrobiologicheskogo obshhestva RAN. Tezisy dokladov. – Tol'jatti: IJeVB RAN, 2006. – S. 53.
  6. Borisov M. Ja. Osobennosti funkcionirovanija sistemy «vodosbor-ozero Vozhe» i ee vlijanie na rybnoe naselenie: Avtoref. dis. kand. biol. nauk. – Petrozavodsk, 2006. – 27 s.
  7. Tropin N.Ju. Nakoplenie rtuti v myshechnoj tkani okunja Kubenskogo ozera // Molodye issledovateli – regionam: materialy Mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii. – Vologda: VoGU, 2014. – T. 2. – S. 112-114.
  8. Stepanova I.K., Komov V.T. Nakoplenie rtuti v rybe iz vodoemov Vologodskoj oblasti // Jekologija. – 1997. – № 4. – S. 295–299.
  9. Gelashvili D.B., Ohapkin A.G., Doronina A.I., Kolkutin V.I., Ivanov E.F. Jekologicheskoe sostojanie vodnyh ob#ektov Nizhnego Novgoroda. – Nizhnij Novgorod: Izd-vo NNGU, 2005. – 414 s.
  10. Pravdin I. F. Rukovodstvo po izucheniju ryb. – M., 1966. – 376 s.
  11. Koblickaja A. F. Opredelitel' molodi presnovodnyh ryb. – M.: Legkaja i pishhevaja promyshlennost', 1981. – 202 s.
  12. Kuzubova L. I. Otbor i podgotovka prob pri opredelenii rtuti i rjada tjazhelyh metallov v prirodnyh ob#ektah // Povedenie rtuti i drugih tjazhelyh metallov v jekosistemah. I. – Novosibirsk, 1989. – S. 6-42.
  13. Bok R. Metody razlozhenija v analiticheskoj himii. – M.: Himija, 1984. –432 s.