PAH CONTENT IN MUSCLE TISSUE OF FISH OF DIFFERENT TROPHIC LEVELS IN SMALL RIVERS WITH DIFFERENT TYPES OF ANTHROPOGENIC LOAD

Интенсивное экономическое развитие регионов невозможно без высокой антропогенной нагрузки на окружающую среду

Целью данной работы было определение содержания приоритетных ПАУ в мышечной ткани рыб разного трофического уровня в малых реках Республики Татарстан, отличающихся типом хозяйственной деятельности на водосборе.

В качестве модельных рек были выбраны реки Шешма и Мёша – притоки первого порядка р. Кама (рис. 1). Водосборы рек схожи по классификации объектов наземного покрова (Land Cover). Площадь водосборного бассейна реки Меша составляет 4180 км2, средняя плотность речной сети – 0,35 км/км2. По гидрохимическому режиму река относится к гидрокарбонатно-кальциевым рекам с низкой минерализацией в межень. Площадь водосборного бассейна реки Шешма составляет 6200 км2, средняя плотность речной сети – 0,34 км/км2. Вода в реке относится к гидрокарбонатно-хлоридно-кальциевым водам средней минерализации. Питание у обеих рек смешанное

Шешма характеризуется интенсивным развитием сельскохозяйственной и нефтедобывающей деятельностей на водосборной площади, водосбор р. Мёши испытывает только сельскохозяйственную нагрузку.

В период с 2020 по 2023 гг. для анализа были отобраны 67 особей леща (Abramis brama) и судака (Sander lucioperca), выловленных преимущественно в устьевой части рек Шешма и Мёша.

Отбор, подготовка образцов мышечной ткани рыб выполнен в соответствии с методическим руководством

Для обработки результатов, ввиду отличия распределения от нормального, использовались непараметрические статистические тесты. В качестве меры центральной тенденции была выбрана медиана. Достоверность различий между выборками определяли по критерию Краскела-Уоллиса.

Рисунок 1 - Бассейны модельных рек:

1 – Мёша; 2 – Шешма

DOI:10.60797/IRJ.2024.146.18.1

Оценка содержания 14 приоритетных ПАУ была проведена в 51 образце мышечной ткани леща (153 анализа) и 16 – судака (48 анализов). Возрастные и морфометрические характеристики леща и судака (таблица 1) обеих рек не имеют значимых различий, преобладающий возраст рыбы составил 5-7 лет, длина 29,5 см – лещ и 44,5-50,0 см – судак. Масса варьировала в более широких пределах: 415,0-562,5 г – лещ и 1260,0-1793,0г – судак.

Суммарное содержание ПАУ в мышечной ткани рыб варьирует в широких пределах, что связано с особенностями типа питания

Все анализируемые ПАУ были разделены на группы по числу ароматических колец в молекуле: двух-, трех-, четырех- и пяти-шестикольцевые структуры. Для анализируемых образцов мышечной ткани была характерна высокая доля низкомолекулярных ПАУ (рис. 2) – 65-85% от суммарного содержания ПАУ.

Рисунок 2 - Структура ПАУ в мышцах леща и судака рек Мёши и Шешмы

DOI:10.60797/IRJ.2024.146.18.3

Нефтяное загрязнение характеризуется преобладанием низкомолекулярных аренов и одним из подходов для дифференциации источника поступления ПАУ, предлагаемых в литературе

[8]

,

[12]

, является отношения суммарного содержания низкомолекулярных (НМ) к суммарному содержанию высокомолекулярных (ВМ) ПАУ, в соответствии с которым преобладание вклада НМ компонентов свидетельствует о петрогенном, а ВМ – пиролитическом происхождении ПАУ. В большинстве проб содержание НМ ПАУ было выше содержания ВМ. Структура ПАУ в рыбе реки Шешмы (рис. 2) не меняется в зависимости от вида – преобладают ПАУ с небольшим количеством бензольных колец. Сходная структура наблюдается и в мышцах леща реки Мёши. В мышцах судака преобладали «тяжелые» ПАУ, примерно в равных пропорциях с ПАУ, содержащими 3 кольца. Доля соединений с 5-6 кольцами, проявляющих канцерогенную активность, в среднем не превышает 7,6% и 35,5% для леща и судака из реки Мёши и 12,6 и 11,3% из реки Шешмы соответственно. Подходы по расчету соотношений НМ к ВМ ПАУ, а также различных индикаторных конгеренов, указывающих на генезис ПАУ (петрогенное иди пирогенное происхождение)

[8]

, используемые в исследованиях абиотических составляющих водных объектов, по-видимому, нельзя переносить на биологические объекты, в нашем случае на мышцы рыб, из-за сложных механизмов поведения и трансформации ароматических углеводородов в окружающей среде и организме животных.

В этой связи рассмотрим поингредиентное содержание ПАУ в мышцах рыбы исследованных рек. В мышцах леща реки Мёши в 90% проб были обнаружены аценафтен и антрацен, в 83% – флуорантен, пирен, бенз(а)пирен, бенз(b)флуорантен, бензо(k)флуорантен, в 75% – нафталин. В мышечной ткани судака в 70% проб идентифицированы аценафтен, ацетонафтилен, антрацен и флуорантен. В мышцах судака реки Шешмы в 90% образцов выявлены антрацен и хризен, в 77% нафталин. Содержание ПАУ в мышцах леща разнообразнее: в 90% проб идентифицирован антрацен, в 85% – хризен, в 80% – аценафтен и флуорантен, в 75% – нафталин, бенз(а)пирен, бензо(k)флуорантен.

Углеводороды, содержащиеся в наибольшем количестве в нефти (нафталин, флуорен, фенантрен и хризен)

Содержание нафталина в мышцах леща/судака в реке Шешме было 1,3-2,6 раза выше по сравнению с рыбой реки Мёши и составило 33,48/51,82 нг/г против 26,33 /19,6 нг/г соответственно (таблица 2).

Флуорен не был обнаружен в мышечной ткани рыбы реки Мёши, в то время как в мышцах леща реки Шешмы он выявлен в 15,2% исследованных проб и составил 1,67 нг/г. Фенантрен выявлен в мышцах леща реки Шешмы на уровне 2,30 нг/г против 2,13 нг/г реки Мёши. Содержание хризена, обладающего канцерогенными свойствами, составило 0,52 и 0,36 нг/г в мышцах леща и судака Шешмы, в мышцах рыбы реки Мёши его содержание отмечено на уровне 0,41 и 0,31 нг/г для леща и судака соответственно.

Антрацен является одним из компонентов сырой нефти и продуктом неполного сгорания ископаемого топлива. Медианное значение содержания антрацена в мышцах леща и судака реки Шешмы составило 0,18 и 0,12 нг/г, реки Мёши 0,13 и 0,05 нг/г соответственно (таблица 2).

Содержание бенз(b)флуорантена составило 0,11/0,17 нг/г в мышцах леща/судака только в реке Шешме, в рыбе реки Мёши он был идентифицирован на уровне ниже чувствительности метода.

На законодательном уровне в РФ из всех ПАУ предусмотрен контроль содержания только бенз(а)пирена

В данной работе было проведено сравнение суммарного и поингредиентного содержания ПАУ в мышцах бентосоядных (лещ) и хищных (судак) рыб, обитающих в реках, отличающихся антропогенной нагрузкой на водосборе. Было выявлено, что сумма ПАУ в мышцах леща реки Шешмы, на водосборе которой ведется нефтедобыча, выше по сравнению с лещом реки Мёши с преобладанием сельскохозяйственной деятельностью на водосборе.

Показано, что содержание ПАУ – индикаторов нефтяного загрязнения (нафталина, флуорена, фенантрена и хризена) – выше в мышцах, как леща, так и судака реки Шешмы с преобладанием нефтедобычи на водосборе.

Повышенное содержание в мышцах рыбы реки Шешмы по сравнению с Мёшей отмечено также для бенз(а)пирена и антрацена.

Таким образом, проведенное исследование показало, что несмотря на невозможность использования традиционных для воды и донных отложений подходов для идентификации происхождения ПАУ, хорошими индикаторами влияния нефтедобывающей деятельности на водную экосистему являются содержание в мышцах бентосоядных и хищных рыб нафталина, флуорена, фенантрена, хризена, бенз(а)пирена и антрацена.