CC BY
54
Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения
ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ОХОТНИЧЬИХ ЖИВОТНЫХ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
А. А. Сергеев, А.П. Савельев, Н.А. Шулятьева
ВНИИОЗ РАСХН, Киров.
E-mail: [email protected],
HEAVY METALS IN GAME ANIMALS OF KIROV REGION
A.A. Sergeyev, A.P. Saveljev, N.A. Shulyatieva
Russian Research Institute
of Game Management
and Fur Farming of RAAS, Kirov.
Through atomic and absorbtional spectrophotometry the content of copper, zinc, lead and cadmium in the meat, kidneys and liver of the main game animals of the Kirov Region was studied. It was found that among migratory birds mallard duck is most polluted by dangerous toxicants - lead and cadmium, among non-migratory birds it is black grouse, and capercaillie is the least polluted game bird. Among game mammals, bear, badger and hare should be considered the most «ecologically unfavourable» ones. The proportion of meat samples with poor amount of copper (less than 5 mg/kg wet) ranged from 4 to 16.7% in hazel grouse, black grouse, beaver and arctic hare. Low concentrations of zinc (under 10 mg/kg wet) were characteristic of 6087% of bird meat samples and of 50% of meat samples of hare and moose. To ensure the safety of people - consumers of «forest gifts», it is necessary to restrict the use of liver and kidneys of quadrupeds and birds as food. It is necessary to compensate for the deficiency of biogenic elements in meat of game and agricultural animal production by changing rations.
Одним из важнейших прикладных аспектов эколого-токсикологичес-ких исследований является возможность оценки качества продовольственной продукции с учётом ее загрязнённости биоцидами. Среди всех антропогенных загрязнителей, попадающих в окружающую среду, доля тяжёлых металлов составляет 70-95% (Иванов, 2003). Некоторые из них не только токсичны для отдельных компонентов биоты, но и обладают способностью накапливаться в живых организмах, включая тех, что используются человеком в гастрономических и лекарственных целях. В таких случаях «натуральные» продукты питания становятся токсичными, причём в первую очередь мы сталкиваемся с проявлением микротоксичности, когда в результате воздействия остаточных количеств ядовитых веществ здоровью человека-потребителя наносится существенный ущерб. В последние годы проблема обостряется неуклонным ростом потребления продуктов из дикой природы, в т.ч. и охотничьих животных. Современные экономические условия вынуждают местных жителей наиболее интенсивно эксплуатировать природные ресурсы в пригородных зонах, где уровень загрязнения среды зачастую бывает максимальным. Здесь осуществляется сельскохозяйственная деятельность, производится охота, рыбная ловля, сбор грибов, ягод и лекарственных растений. В Кировской области информации по фоновым и критическим уровням загрязнения явно недостаточно. Меньше всего изучены дикие животные, в том числе и используемые в питании человека.
Материал для данного исследования был собран на территории Кировской области на участках, предположительно имеющих разную степень и характер загрязнённости. Наибольшее количество образцов было отобрано на «условно чистом» полигоне (Зуевский, Слободской и Бело-холуницкий районы в пределах научно-опытного охотничьего хозяйства ВНИИОЗ). Кроме этого, сбор материала осуществлялся в окрестностях города Кирова, предположительно загрязнённых бытовыми и промышленными отходами, а также в теоретически незагрязнённых местообитаниях на территории Верхошижемского, Советского, Котельничского, Омутнинского и Шабалинского районов. Базу для настоящего сообщения составил материал от 12 видов охотничьих животных, мясо которых используется в пищу (Табл. 1). Мы оценивали степень загрязнённости мяса и внутренних органов охотничьих животных на основании официально действующих в России санитарно-гигиенических норм (Гигиенические требования ..., 1997).
Для химанализов отбирались пробы печени, почек и скелетной мускулатуры. Образцы, предварительно очищенные от сгустков крови, взвешивали с точностью до 0.1 г. Результаты взвешивания использовали для расчёта содержания микроэлементов в весовой единице натурального вещества. Образцы внутренних органов, отобранные для спектрофото-метрии, помещали в химически нейтральную упаковку и хранили при температуре - 20° С. В лабораторных условиях образцы высушивали при 70° С до постоянного веса. Навески гомогенизированных проб подвергали сухому озолению в контролируемых условиях. Содержание 4 металлов - токсикантов и/или биогенных элементов (Сё, РЬ, Си, ^,) определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии на спектрофотометре «Сатурн». Аналитические работы, а также пересчёт значений концентрации на натуральное вещество производились по общепринятым методикам (Лебедев, Усович, 1976). Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием компьютерной программы «Биостатистика» (версия 4.03).
Результаты исследований. Исследуемые элементы распределяются в организмах охотничьих животных, подчиняясь общим закономерностям: медь и свинец в наибольших количествах обнаруживаются в печени, кадмий - в почках. Мышцы являются наименее загрязнёнными, из всех потребляемых в пищу тканей.
При сравнении уровней накопления ксенобиотиков разными группами животных было показано, что птицы зачастую накапливают их в большем количестве, чем млекопитающие (Покаржевский, 1985; Лебедева, 1999; Кгушку й а1., 1995). Это обусловлено как свойственной птицам
Таблица 1
Содержание тяжёлых металлов (мг/кг сухого вещества) в органах и тканях охотничьих животных
Виды Си РЬ са
пробы п М±т Пт М±т Пт М±т Пт
Лось
мышцы 14 6.81±0.73 2.45-12.58 0.93±0.12 0.50-1.60 0.11±0.01 0.05-0.22
печень 10 12.94±2.07 3.56-28.2 1.07±0.24 0.30-2.20 0.12±0.01 0.05-0.21
почки 12 11.2±1.61 2.40-20.60 1.16±0.21 0.18-2.40 0.36±0.11 1.25-0.08
Кабан
мышцы 1 6.07 - 1.21 - 0.09 -
печень 1 8.92 - 1.20 - 0.18 -
почки 1 8.05 - 1.00 - 0.58 -
Заяц-беляк
мышцы 6 2.60±0.47 1.21-4.21 0.87±0.14 0.48-1.5 0.11±0.02 0.08-0.2
печень 31 21.79±2.908 3.15-90.2 2.30±0.16 0.32-3.9 0.73±0.09 0-2.00
почки 29 14.38±1.399 3.21-30.4 2.08±0.18 0.89-5.7 1.04±0.36 0.25-11.1
Бобр
мышцы 10 4.97±0.61 2.29-8.51 0.91±0.08 0.5-1.31 0.23±0.07 0.08-0.8
печень 12 10.72±2.4 4.51-35.61 2.15±0.21 1.00-3.80 0.69±0.13 0.01-1.35
почки 14 7.60±0.83 2.72-12.78 2.02±0.31 0.78-4.20 0.66±0.12 0.08-1.35
Медведь
мышцы 10 4.67±1.17 0-7.85 1.32±0.26 0-2.8 0.13±0.04 0-0.5
печень 7 25.26±8.88 5-31.4 2.74±0.16 2-3.1 0.59±0.18 0.2-1.5
почки 7 19.73±4.51 6.2-40.8 2.38±0.36 0.57-3.3 0.70±0.14 0.15-1.03
Барсук
мышцы 1 10.5 - 1.21 - 0.38 -
печень 5 23.18±3.27 11.21-31.2 2.24±0.26 1.21-2.50 0.71±0.18 0.18-1.1
почки 3 10.85±3.19 7.2-17.2 2.39±0.85 0.88-3.80 0.50±0.21 0.20-0.90
Глухарь
мышцы 21 4.57±0.58 2.04-12.10 0.94±0.06 0.50-1.80 0.34±0.09 0.04-1.16
печень 23 9.75±1.59 1.67-39.79 1.71±0.30 0.20-6.00 0.56±0.07 0.08-1.25
почки 13 8.53±1.13 4.00-17.62 1.28±0.19 0.32-2.48 0.61±0.14 0.10-1.80
Тетерев
мышцы 23 6.33±0.78 1.73-21.50 1.76±0.35 0.25-8.40 0.65±0.18 0.01-3.45
печень 25 7.24±0.81 2.18-16.00 5.62±3.31 0.11-77.93 0.84±0.16 0.09-2.50
почки 20 9.57±1.15 2.81-20.63 2.74±0.53 0.88-11.80 0.93±0.23 0.09-4.80
Рябчик
мышцы 83 5.18±0.36 0.95-14.54 1.12±0.16 0.11-13.32 0.19±0.04 0.01-2.59
печень 80 8.50±0.62 0.56-35.38 2.12±0.19 0.50-8.80 0.82±0.09 0.09-7.03
почки 34 9.08±0.88 2.15-19.23 2.00±0.18 1.00-5.08 1.02±0.13 0.09-4.50
Вальдшнеп
мышцы 6 3.86±0.60 1.46-5.66 0.75±0.10 0.44-1.00 0.30±0.21 0.01-1.36
печень 10 8.10±0.67 4.49-11.83 1.07±0.16 0.69-2.11 0.31±0.09 0.04-0.95
Кряква
мышцы 31 10.25±2.01 1.16-59.09 2.60±0.74 0.50-18.43 0.54±0.10 0.01-2.20
печень 41 24.28±4.30 2.11-153.96 5.83±2.59 0.30-91.95 0.86±0.12 0.01-3.00
почки 22 15.13±2.02 2.09-38.03 3.14±0.48 0.38-7.21 1.40±0.22 0.10-3.40
Гуменник
мышцы 6 4.97±0.64 2.90-7.00 1.48±0.29 0.98-2.80 0.38±0.17 0.11-1.21
печень 6 11.20±1.68 5.86-17.54 2.64±0.19 2.11-3.21 1.04±0.19 0.15-1.45
почки 6 5.27±0.26 5.01-5.53 1.10±0.12 0.98-1.21 1.45±0.73 0.72-2.18
Таблица 2
Доля проб от охотничьих животных (в %), которые содержали тяжёлые металлы выше ПДК
Вид Си РЬ РЬ РЬ Сё Сё Сё
мышцы мышцы печень почки мышцы печень почки
Лось 0 0 20.0 0 0 0 0
Заяц-беляк 0 0 67.7 3.4 0 0 3.4
Бобр 0 0 16.7 0 30 8.3 0
Медведь 0 20.0 100 28.6 10 14.3 0
Барсук 0 0 80.0 0 0 40 0
Глухарь 0 0 8.7 0 28.6 8.7 0
Тетерев 8 36.0 34.8 11 52.0 21.7 5
Рябчик 0 3.6 22.5 0 19.3 20.0 0
Вальдшнеп 0 0 0 - 16.7 0 -
Кряква 16.1 32.3 34.1 27.3 58.4 24.4 4.5
Г уменник 0 33.3 83.3 0 83.3 66.7 50.0
Международная конференция
Пищевые ресурсы дикой природы и экологическая безопасность населения
интенсивностью обменных процессов, так и особенностями их экологии, в частности, большей мобильностью. В Кировской области наиболее высокие уровни опасных поллютантов также оказались характерны для пернатой дичи (Табл. 1).
Наибольшее среднее содержание свинца отмечено в мышцах, печени и почках кряквы. У этого же вида выявлен и абсолютный максимум содержания элемента в мышцах и печени (соответственно 18.43 и 91.95 мг/ кг сухого вещества). Рекордное содержание свинца в почках зафиксировано у тетерева - 11.80 мг/кг сухого вещества. Высокая концентрация этого элемента отмечена также в мясе и печени тетерева и гуменника. У млекопитающих набольшие средние количества свинца содержались в тканях хищников (медведь, барсук), а также зайца-беляка. Максимальное содержание этого элемента в печени наблюдалось у зайца-беляка, в почках - у барсука, в мышцах - у медведя. Наименьшие концентрации свинца характерны для копытных.
Самое высокое среднее содержание кадмия отмечено в почках гуменника, относительно высоким оно было также в печени у этого же вида, а также у кряквы и тетерева, в почках рябчика и кряквы. Максимальное значение концентрации кадмия в мышцах (3.45 мг/кг сухого вещества) и печени (7.03 мг/кг) выявлено у тетерева и рябчика, в почках - у зайца-беляка (11.1 мг/кг). Для последнего вида характерно самое высокое из млекопитающих среднее содержание кадмия в печени и почках. В мышцах этот показатель был наибольшим у бобра и барсука.
По содержанию меди млекопитающие в основном превосходят птиц. Наибольшие средние концентрации элемента оказались характерны для печени и почек медведя и мышц лося. Много меди содержится также во внутренних органах и мясе барсука и зайца-беляка. Среди птиц максимальные средние и пиковые значения зафиксированы у гусеобразных.
Оценивая качество мяса пернатой дичи, можно заключить, что сильнее всего загрязнена продукция мигрирующих пластинчатоклювых. Мышцы и внутренние органы у половины обследованных нами крякв и 80% гуменников имели высокие концентрации до трёх токсикантов. Содержание металлов в тканях гусей незначительно превышало ПДК, но в одном случае (кадмий в мышцах) было 7-кратным. В почках, печени и мясе кряковых уток обнаружены концентрации кадмия, превышающие допустимые нормы в 1.5-5.8 раз, а в печени одной особи - в 12 раз.
Ещё более серьёзным оказалось свинцовое загрязнение: в отдельных пробах содержание Pb превосходило ПДК для пищевых продуктов в десятки раз. Такие высокие концентрации зафиксированы в двух пробах скелетной мускулатуры (9- и 11 -кратное превышение) и двух пробах печени (выше ПДК в 29 и 46 раз). В целом доля водоплавающих птиц с аномальным содержанием тяжёлых металлов в тканях оказалась высокой (табл.2). По всей вероятности кряквы и гуменники, мигрирующие весной через территорию Кировской области, принадлежат к популяциям, «поражённым» кумулятивными ядами, в первую очередь, свинцом и кадмием. Относительно высокие уровни свинца и кадмия обнаружены в организмах тетеревиных птиц. Частота встречаемости контаминирован-ных особей у тетерева примерно такая же, как у уток, а среди рябчиков и особенно глухарей загрязнённые птицы встречались реже. Для двух последних видов характерны относительно невысокие средние концентрации поллютантов, заметно уступающие усреднённым и предельным значениям, отмеченным для тетеревиных Карелии, Норвегии и Швеции (Медведев, 1998; 2004; Frank, 1986; Fimreite et al., 1990). Высокое содержание свинца и кадмия в мясе, печени и почках тетерева указывают на значительное загрязнение сельскохозяйственных угодий исследуемого региона. У млекопитающих опасные значения концентраций свинца и кадмия были выявлены в мясе медведей и бобров. Внутренние органы чаще всего были загрязнены у медведей, барсуков и зайцев. Характерно, что в большинстве случаев концентрация свинца и кадмия в мясе и внутренних органах исследованных животных незначительно (на 20-50%) превышала действующие в России нормы, однако была гораздо ниже, чем у диких млекопитающих в странах Европы и Америки (Дерябина, 1995;
ЛИТЕРАТУРА
Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. Санитарные правила и нормы (СанПиН 2.3.2.560-96). 1997. М. 270 с.
Дерябина Т.Г. 1995. Копытные семейства оленевых в практике биоиндикации загрязнения тяжёлыми металлами (Pb, Cd) лесных экосистем Беларуси // Ekologija. № 2. Р.90-95.
ИвановА.Л. 2003. Проблемы техногенеза в земледелии Российской Федерации и системы мероприятий по реабилитации техногенно нарушенных территорий // Вестник РАСХН. № 1. С.8-11.
ЛебедевП.Т., УсовичА.Т. 1976. Методы исследования кормов, органов и тканей животных. - М.: Россельхозиздат 389 с.
Лебедева Н.В. 1999. Экотоксикология и биогеохимия географических популяций птиц. - М.: Наука. 199 с.
Медведев Н.В. 1998. Птицы и млекопитающие Карелии как биоиндикаторы химических загрязнений. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 135 с.
Медведев Н.В. 2004. Экотоксикологи-ческий анализ природных популяций птиц и млекопитающих Карелии в условиях нарастающего техногенного загрязнения. Автореф. дисс.....доктора био-
л.наук. - Петрозаводск: ПетрГУ. 48 с.
Покаржевский А.Д. 1985. Геохимическая экология наземных животных. -М.: Наука. 300 с.
Fimreite N., Barth E.K., MunkejordA. 1990. Cadmium and selenium levels in Tetraonids from selected areas in Norway // Fauna Norv., 13. P. 79-84.
Frank A. 1986. In search of biomonitors for cadmium: cadmium content in wild Swedish fauna during 1973-1976 // Sci. Total Environment. Vol. 57. P.57-65.
Froslie A., Norheim G., RambaekI.P., Steinnes E. 1984. Levels of trace elements in liver from N orwegian moose, reindeer and red deer in relation to atmospheric deposition // Acta vet. scand. Vol. 25. P.333-345.
Krynski A., Rokicki R., Ciberej J., Bajkov B. Some problems of cumulation and elemination of heavy metals in the tissues of game// Proceedings of the XXIIth Congress IUGB (Sofia, Bulgaria. Sept. 48, 1995). Sofia - Moscow - St.Peterburg, 1995. P.414-419.
Hillis T.H., Parker G.H. 1993. Age and proximity to local ore-smelters as determinants of tissue metal levels in beaver (Castor canadensis) of the Sudbury (Ontario) area // Environ. Pollution. Vol. 80. P.67-72.
Nolet B. A., Dijkstra V.A.A., Heidecke D. 1994. Cadmium in beaver translocated from the Elbe river to the Rhine/Meuse estuary, and the possible effect on population growth rate // Arch. Environ. Contam. Toxicol. Vol. 27. Р.154-161.
Slamecka J., Hell P., Jurcik R. 1997. Contamination with heavy metals // Brown hare in the Westslovak lowland / Acta Sc. Nat. Brno Vol. 31. № 3-4. P.44-49.
Wilke K., Pohlmeyer K., Lotthammer K.-H. 2000. Konzentrationen von Blei und Cadmium beim Schalenwild in autobahnnahen Reviren im Raum Gudow, Schleswig-Holstein // Z. Jagdwiss. Band 46. S. 31-44.
Froslie et al., 1984; Hillis, Parker, 1993; Nolet et al., 1994; Slamecka et al., 1997; Wilke et al. 2000 и др.). Исключение составляют только водоплавающие птицы, в первую очередь кряква, у которых содержание в тканях кадмия, и особенно свинца, а также частота встречаемости загрязненных проб оказались достаточно высокими. Характерно, что большинство зайцев и бобров с повышенным содержанием поллютантов в организме было добыто в ближайших окрестностях г. Кирова.
В отличие от свинца, кадмия и ртути, биогенные элементы имеют помимо верхнего, также и нижний критический уровень. Иными словами, качество продукции ухудшается как при избытке элемента, так и в случае его содержания меньше нижнего критического уровня. Таковыми являются медь и цинк. Содержание меди в количестве менее 0.5 мг/кг натурального вещества (нижний критический уровень для мяса) отмечено в нашей выборке у 4% тетеревов, 12% рябчиков, 10% бобров и 16.7% зайцев. Значения концентраций цинка в 60-89% проб мяса тетеревиных птиц оказались ниже минимального критического для пищевых продуктов уровня (10 мг/кг натурального вещества). Лишь немногим ниже (около 60%) была доля цинкодефицитного мяса у водоплавающих птиц. Содержание цинка в мясе ниже 10 мг/кг отмечено во всех бобровых пробах, у половины зайцев и лосей. Превышения верхнего допустимого лимита содержания этого элемента (70 мг/кг) не отмечено ни у птиц, ни у млекопитающих.
Дисперсионный анализ и тестирование по критериям Краскала-Уол-лиса и Стьюдента позволяют утверждать, что территориальный фактор значимо влияет на содержание некоторых металлов в органах и тканях охотничьих животных. На «условно загрязнённой» территории выявлено повышенное содержание меди в мясе рябчика, кадмия - в печени и почках рябчика, а также в печени тетерева. В печени бобров с импактной территории, по сравнению с животными фоновых участков, содержалось достоверно больше кадмия, а в мышцах - меди. На участках с предположительно разной степенью и характером загрязнения существенно различался процент зайцев и рябчиков с повышенными уровнями супертоксикантов.
Отмечены возрастные особенности накопления тяжёлых металлов у некоторых животных. Установлено, что в среднем более высокие уровни кадмия содержатся во внутренних органах взрослых тетеревиных птиц, в частности у тетерева и рябчика. При этом в почках рябчика отмечена взаимосвязь возраста и содержания элемента: коэффициент ранговой корреляции Спирмена составил 0.51 при р = 0.005. Регрессионный анализ показал, что возрастное накопление кадмия в печени тетерева достоверно (р = 0.04) аппроксимируется прямой, описываемой уравнением: y = 0.0267x + 0.5949. Для почек рябчика уравнение имеет сходный вид: y = 0.0353x + 0.6247. Отмечен факт достоверно повышенной аккумуляции кадмия в печени самок рябчика.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что потребление мяса зверей таит для населения меньше опасности, чем использование в пищу уток, гусей и других охотничьих птиц. Среди перелётных птиц сильнее всего загрязнены кряквы, среди осёдлых - тетерева, а в наименьшей степени - глухари. Из охотничьих млекопитающих наиболее «экологически неблагополучными» следует считать медведя, барсука и зайца. Для обеспечения безопасности людей - потребителей «даров леса» нужно ограничить употребление в пищу печени и почек четвероногой и пернатой дичи. Необходимо полностью исключить из питания внутренние органы всех водоплавающих птиц, а также потроха добытых в индустриальных зонах млекопитающих. Отчасти нейтрализовать действие поллютантов можно за счёт обогащения рациона витаминами, некоторыми биогенными элементами и минеральными веществами. Дефицит биогенных элементов в мясо-дичной и сельскохозяйственной продукции необходимо восполнять корректировкой рационов.
Международная конференция
