Содержание тяжелых металлов в мышцах судака

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В МЫШЦАХ СУДАКА

Выполнил:

Петухов В.Л.

В последние годы антропогенное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами становится одной из ощутимых угроз для всех живых организмов, включая человека. Большинство металлов являются естественными компонентами среды, участвуют во множестве энзиматических реакций при жизнедеятельности организмов, и их недостаток иногда столь же вреден, как и избыток. При избытке проблема усугубляется способностью тяжелых металлов накапливаться и длительное время удерживаться на всех уровнях экологической пирамиды, что может привести к отдаленным эффектам, так как многие металлы являются канцерогенными и мутагенными веществами. Отрицательный эффект взаимодействия тяжелых металлов с внутриклеточными системами связан с такими процессами, как:

1) вытеснение необходимых металлов токсичными; 2) связывание части макромолекул, необходимых для нормального функционирования клетки; 3) образование токсических комплексов;

4) деполимеризация макромолекул; 5) нарушение функционирования хромосомного аппарата и др. [10]. К элементам с высокой степенью токсичности относятся Cu, Cr⁵+, Cd, Hg (их ПДК_рх в поверхностных водах 0,5-1,0 мг/л), а также As, Co, Ni, Pb (их ПДК_рх 10 мкг/л) [2]. К сверхопасным (период полувыведения более 10 суток) для рыб (как морских, так и пресноводных) относят: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Se, Ag, Cd, Hg, Tl, Pb [3].

Информация об уровне содержания и характере накопления металлов в тканях и органах рыб может быть использована в качестве одного из индикаторов степени загрязнения водоемов этими элементами, а также при оценке их миграции в экосистемах [14]. Знания о составе и количестве металлов в тканях (прежде всего мышечной) промысловых рыб имеют важное практическое значение в связи с необходимостью нормирования их в рыбопродуктах [15].

Цель исследований - изучить содержание тяжелых металлов в мышцах судака.

Работа выполнена на базе лаборатории биохимии ГНУ СибНИИЖ Россельхозакадемии. Объектом исследования был судак обыкновенный в возрасте 3-4,4 года. Судак пойман в период с ноября по декабрь 2011 г. в Новосибирском водохранилище. Для исследования были взяты 20 проб мышечной ткани (по 100 г каждая).

Полученные данные обработаны методом вариационной статистики на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel.

Данные о содержании тяжелых металлов (Cd, Pb, Fe, Cu, Zn) в мышцах судака обыкновенного представлены в табл. 1.

Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в мышцах, мг/кг

Выявлены значительные различия по уровню аккумуляции тяжелых металлов в мышцах судака. тяжелый металл мышца судак

Концентрации Pb, Cd, Cu и Zn варьируют в пределах нормативных санитарных требований [8]. Однако по Fe наблюдалось небольшое превышение - в 1,06 раза. По-видимому, это связано с негативным антропогенным влиянием на экосистему водоема. Наблюдалась высокая фенотипическая изменчивость уровня кадмия и относительно низкая - цинка.

Сравнивая полученные данные с данными П. А. Попова [6], исследовавшего судака в Новосибирском водохранилище в октябре 1994 г., мы обнаружили, что в мышцах судака, выловленного в октябре - ноябре 2011 г., концентрация Fe увеличилась в 4,08 раза, Cu - в 10,2, Zn - в 3,0 раза. Концентрация Pb при этом уменьшилась в 9 раз. Если проанализировать данные по судаку, выловленному П. А. Поповым совместно с соавт. из Новосибирского водохранилища в августе 1998 г., и полученные нами данные, то можно увидеть, что в мышцах судака, выловленного нами в 2011 г., концентрация Fe увеличилась в 1,18 раза, Cu - в 1,3, Zn - в 1,9, Pb - в 8 раз. То есть наблюдалась тенденция возрастания концентрации таких металлов, как Fe, Cu, Zn.

Колебания обнаруживались при сравнении концентраций свинца в разные периоды. Если в 1994 г. его количество было значительным, то в 1998 г. наблюдалось резкое снижение, а в 2011 г., вновь повышение. Увеличение концентрации того или иного металла может иметь место при относительно невысоком содержании их в водоеме в случае резкого или хронического изменения условий среды по таким параметрам, как: закисление, аномально высокие температуры, загрязнение водоема органическими и другими соединениями или ослабленное состояние рыб при инфекционных, паразитарных и иной этиологии заболеваниях.

Содержание металлов в мышечной ткани судака Новосибирского водохранилища, по нашим данным, уменьшается в ряду: Fe>Zn>Cu>Pb>Cd. По данным П. А. Попова, в 1994 г. этот ряд выглядел так: Fe>Zn>Pb>Cu>Mn>Cd. В 1998 г. это соотношение было идентичено нашему ряду. В судаке доминировали железо, цинк и медь, что соответствует данным Н. П. Морозова и др. по аналогичным рядам тяжелых металлов в мышцах морских рыб [5]. В то же время, например, в мышцах судака югославского участка Дуная содержание металлов изменялось следующим образом: Zn>Cu>Pb>Cd>Fe>Mn [4]. По данным И. А. Глазуновой, в судаке Верхней Оби этот ряд выглядит так: Fe>Zn>Mn>Cu>Pb>Cd. Это, видимо, связано с влиянием антропогенного фактора и, как следствие, с разными концентрациями тяжелых металлов в воде изучаемых водоемов.

Распределение тяжелых металлов характеризуется неоднородностью, что зависит от физикохимических свойств самих элементов и функциональных особенностей мышц (табл. 2).

Уровень кадмия положительно коррелировал с марганцем (r=0,57) и в меньшей степени с цинком (r=0,47) и железом (r=0,41). Следовательно, кадмий способствовал аккумуляции некоторых химических элементов.

Таблица 2. Корреляция между исследуемыми уровнями тяжелых металлов

Данные о влиянии цинка на распределение кадмия часто противоречивы [11, 13]. С одной стороны, соотношение кадмия и цинка проявляет антагонистический характер. Между тем в ряде исследований отмечено, что при отсутствии цинка в рационе в печени не синтезируется цинк-тионеин, являющийся одним из основных рецепторов кадмия, и, как следствие, снижается накопление кадмия в этом органе. Кроме того, in vitro кадмий активировал несколько цинкозависимых ферментов: триптофан оксигеназу, ДАЛК- дегидратазу, карбоксипептидазу.

Отрицательная корреляция наблюдалась между марганцем - магнием (r= -0,43). Как марганец, так и магний защищают организм от инфекции, оказывая влияние на иммунную защиту организма. Очевидно, недостаток марганца влечет за собой недостаток магния.

Выявлена высокая положительная корреляция железа с марганцем (r=0,89), что, вероятно, связано с их необходимостью для эритропоэза и образования гемоглобина. В меньшей степени железо коррелировало со свинцом (r=0,55) и кадмием (r=0,41), что может свидетельствовать об ответной защитной реакции организма.

Уровень цинка отрицательно коррелировал с медью (r= -0,35). Недостаточность меди в организме нередко носит вторичный характер вследствие того, что цинк препятствует ее поглощению. При этом возникают нарушения в костной ткани (остеопороз), теряется эластичность артерий, нарушается синтез гемоглобина.

Выводы

1. Наблюдалась тенденция возрастания в Новосибирском водохранилище концентрации таких металлов, как Mn, Fe, Cu, Zn.

2. Уровни тяжёлых металлов в мышцах судака представлены в виде ранжированного ряда: Fe>Zn>Cu>Pb> Cd.

3. Ранжированные ряды тяжелых металлов в мышцах морских рыб и в мышцах пресноводных костистых рыб совпадают.

4. Концентрации Pb, Cd, Cu и Zn в мышцах судака варьировали в пределах нормативных санитарных требований.

5. Наблюдалось небольшое превышение в воде ПДК по Fe, в 1,06 раза.

Уровень кадмия положительно коррелировал с цинком и железом, а уровень железа - с марганцем.

Литература

1. Андрусишина И.Н., Андрейченко С. В., Голуб И. А. Ихтиофауна р. Днепр как биоиндикатор загрязнения экосистемы тяжелыми металлами // Актуальные проблемы транспортной медицины.- 2005.- № 1.- С. 106.

2. Беспамятов Г.П., КротовЮ. А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде - Л., 1985.- С. 163.

3. Врочинский К.К., ПеревозниковМ. А. Ихтиотоксикологическая характеристика химических веществ (пестициды, углеводороды, металлы, радионуклеиды) // Тр. ГосНИОРХ.- 1990.- Т. 313.- С. 66-74.

4. Евтушенко Н.Ю., СытникЮ. М., Шаповал Т.Н. Тяжелые металлы в рыбах среднего Дуная // Вод. ресурсы.- 1993.- Т.20, № 5.- С. 605-614.

5. Морозов Н.П., Петухов С. А. Микроэлементы в промысловой ихтиофауне Мирового океана.- М., 1986.- 160 с.

6. Попов П. А. Оценка экологического состояния водоемов методами ихтиоиндикации.- Новосибирск, 2002.- 269 с.

7. Пустовалова Л.М. Основы биохимии для медицинских колледжей.- Ростов-н/Д: Феникс, 2007.-

8. С. 333-343.СанПиН 42-123-4089-86. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах.

9. Шулькин В. М. Тяжелые металлы в речных и прибрежно-морских экосистемах: афтореф. дис. ... д-ра геол. наук.- Владивосток, 2007.- С. 3.

10. Эйхенбергер Э. Взаимосвязь между необходимостью и токсичностью металлов в водных экосистемах // Некоторые вопросы токсичности ионов металлов.- 1993.- С. 62.

11. Jacobs R., Jones A., Fry B., Fox M//J.Nutr.- 1978.- Vol.108, № 6.- Р. 901-910. // ichmet16.iia.cnr.it/.

12. Miller I.S., Petukhov V. L., Korotkevich O. S. et al. Accumulation of heavy metals in the musdes of Zander from Novosibirsk water basin/ 16^th International Conference on Heavy Metals in the Environment.- Rome (Italy), 2012.- P. 5-7. http: // ichmet16.iia.cnr.it /.

13. Nakamura K., Suzuki E., Sugiura I., Torat T. // Industr. Hlth.- 1979.- Vol.17, № 1.- Р. 1-9.

14. Parks J., Curry C., Romani D. et al. Young northern pike yellow perch and crayfish as bioindicators in a mercury contaminated watercourse//Environ. Monit. And Assessment.- 1991.- Vol. 16, № 1.- Р. 39-60.

15. Zhilin A.Y., Plotitsna, Lapteva A. M. Heavy metals in commercial fish from the Barents Sea (Wintter 2011) / 16^th International Conference on Heavy Metals in the Environment.- Rome (Italy), 2012.- P. 1-4 // ichmet16.iia.cnr.it /.

Размещено на Allbest.ru