Содержание химических элементов в мышечной ткани рыб и в воде Аргазинского водохранилища Челябинской области

Введение

Челябинская область является зоной экологического неблагополучия. На ее территории разрабатываются месторождения ряда полезных ископаемых, происходят выбросы в атмосферу и гидросферу предприятий цветной и черной металлургии, агропромышленного комплекса. Тяжелые металлы относятся к группе самых распространенных загрязнителей окружающей среды. Причиной тому служит биологическая активность многих из них. Тяжелые металлы, оседающие в воде и организмах рыб, могут оказывать влияние на содержание химических элементов в организме гидробионтов, что подтверждают исследования Е.А. Галатовой , а также анализ Т.А. Гилева, Е.А.Зиновьева, Н.В. Костициной [1, 2, 3].

Тяжелые металлы, по токсичности, занимают второе место после пестицидов и составляют большую долю загрязнителей окружающей среды. Даже в самых малых концентрациях они ядовиты [5, 6, 7, 8].

Цель исследования – изучение количественного содержания тяжелых металлов в воде и мышечной ткани рыб Аргазинского водохранилища Челябинской области.    

Задачи исследования:

·        изучить количественное содержание тяжелых металлов в воде Аргазинского водохранилища;

·        определить содержание  тяжелых металлов в мышечной ткани рыб: окуня и карася.

Материал и методы исследования

Объектом исследования является вода и рыбы Аргазинского водохранилища, искусственного водоема с максимальной глубиной 18 м, расположенного на территории Аргаяшского района Челябинской области на высоте 270 м над уровнем моря.

В исследовании определено количественное содержание тяжелых металлов (железо, медь, цинк, кобальт, свинец, марганец, кадмий, никель) в пробах воды и мышечной ткани окуня и карася.

Пробы воды и рыб (окуня и карася) отбирали в осенний и зимний период, отбор проб воды проводили согласно ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору воды». Содержание тяжелых металлов в исследуемых пробах рыб было определено атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре. Способ основан на полном разложении органических веществ путем сжигания пробы сырья или продукта в электропечи при контролируемом температурном режиме и атомизации распылённого раствора (ГОСТ 26929-94) [9, 10, 11, 12, 13].

 Всего для исследования было отобрано 20 проб  воды и  40 проб рыб семейства окуневых.

Полученные данные сравнивали с «Предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах» (СанПиН 42-123-4089-86).

Исследования проводились в осенний и зимний период 2015 года.

Результаты и обсуждение

Аргазинское водохранилище является основным источником питьевой воды для города Челябинска, с населением более 1 миллиона человек. Площадь зеркала составляет около 113 км², объем около 1 млрд м³ (полезная емкость 800 млн м³), наибольшая глубина около 18 м, протяженность с севера на юг составляет более 22 км. Уровень воды колеблется от 269 до 272 м. Одной из характерных особенностей водохранилища является большая изрезанность берегов, наличие многочисленных островов и появление заливов, являющихся, по сути, самостоятельными озерами, недавно соединившимися с Аргазями небольшими протоками по воле человека.

В Аргазинское водохранилище впадают реки Миасс, Аткус и Каменная. Вытекает река Миасс.

Бассейн Аргазинского водохранилища постоянно подвергается интенсивному антропогенному загрязнению как от промышленных предприятий, например, ЗАО «КАРАБАШМЕДЬ», так и от сельскохозяйственных территорий, например ОАО Совхоз «Аргазинский». Ежегодно р.Сак-Элга, приток р. Миасс, выносит в Аргазинское водохранилище более 6 тысяч тонн солей тяжелых металлов и сульфат-ионов. При впадении в Аргази концентрации сульфатов, ионов меди, железа, цинка, марганца, никеля, кадмия, свинца в воде р. Сак-Элга достигают по отдельным элементам сотен ПДК [5, 21].

         На первом этапе нами было изучено содержание тяжелых металлов в пробах воды Аргазинского водохранилища. Результаты исследования представлены в таблице 1.

Изученные нами пробы воды показали, что содержание железа в осенний период в 2,25 раза выше, чем в зимний, однако, не превышает  ПДК. В свою очередь содержание меди в осенний период на 0,005 мг/дм³ , а цинка на 0,003 меньше, чем зимой, при этом отсутствует превышение ПДК. Содержание кобальта в исследуемых пробах в осенний период обнаружено не было, а в зимний период его содержание находится в пределах допустимой концентрации. Свинец в исследуемых пробах обнаружен не был. Содержание марганца в осенний период в 10 раз превышает его содержания зимой и стремится к показателю ПДК. Содержание никеля в зимний период в два раза выше, чем в осенний.

Анализ проб воды показал, что превышающие предельно-допустимую концентрацию тяжелые металлы и в осенний и в зимний период отсутствуют. Показатели предельно допустимой концентрации тяжелых металлов в воде соблюдены.

На втором этапе нами было изучено содержание тяжелых металлов в мышечной ткани рыб — окуня и карася. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Результаты проведенных исследований показывают, что предельно-допустимую концентрацию в исследуемых пробах мышечной ткани рыб превышает лишь содержание цинка в мышечной ткани карася в зимний период. Его содержание превысило ПДК в 1,3 раза (50,26 ± 0,90468 мг/кг при ПДК = 40 мг/кг). Содержание цинка в мышечной ткани карася в осенний период близко к ПДК, но все же не превышает ее.

Превышение концентрации цинка у окуня в исследуемые периоды не наблюдается. Его содержание в зимний период меньше, чем у карася в 7,5 раз, а в осенний период в 60 раз.

По всем остальным тяжелым металлам, таким как железо, медь, кобальт, свинец, марганец, кадмий и никель, превышений ПДК обнаружено не было. Наблюдается примерно одинаковое содержание во всех пробах изученных рыб, как в осенний, так и в зимний периоды.

На рисунке 1,2 показаны содержание тяжелых металлов в мышечной ткани рыб  по сезонам года.

Сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в мышечной ткани окуня и карася показал, что несмотря на то, что концентрация тяжелых металлов, в том числе цинка, в воде не превышает ПДК, в мышечной ткани карася наблюдается превышение ПДК в зимний период в 1,3 раза. В мышечных тканях окуня превышение предельно-допустимой концентрации тяжелых металлов не наблюдается.  Наши исследования показывают, что содержание цинка в мышечной ткани карася колеблется от 39,25 — 50,26 мг/кг и по сравнению с другими металлами является высоким, что может свидетельствовать об активном участии этого металла в обменных процессах. Увеличение концентрации цинка в зимний период у карася, по-видимому, объясняется отсутствием движения воды и прекращением ее конвекционного перемешивания и видовыми особенностями семейств. Высокий уровень содержания цинка наблюдается в мышцах рыб, непосредственно контактирующих с внешней средой, и преобладанием его в речных водах.      

Выводы

Таким образом, по результатам исследования, можно сделать вывод, что фактическое содержание соединений металлов в тканях рыб Аргазинского водохранилища свидетельствует о природно-антропогенном воздействии на данную экосистему.