CC BY
0
Научная статья
УДК 639.216.4:591.1:546.4:(282.247.41) doi: 10.47737/2307-2873_2024_48_133
ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОВ В МЫШЦАХ СУДАКА ИЗ ВЕРХНЕВОЛЖСКИХ ВОДОХРАНИЛИЩ
©2024. Александра Александровна Паюта1, Екатерина Александровна Флёрова2, Юлия Владимировна Зайцева3, Илья Васильевич Злобин 4
1,2,3,4 Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, Ярославль, Россия, 1500 03 1 [email protected]
Аннотация. Цель исследования - установить содержание и выявить возрастные закономерности аккумуляции тяжёлых металлов в мышцах судака разного возраста из водохранилищ Верхней Волги. Исследования выполнялись на особях судака в возрасте 3+, 5+, 6+, 7+ и 8+, выловленных тралом на Иваньковском, Угличском и Рыбинском водохранилищах. Рыб измеряли, затем иссекали мышцы, взвешивали и замораживали до проведения анализов. Возраст особей определяли по зонам роста на чешуе. В лаборатории ткани высушивали, измельчали, приготавливали минерализат и определяли содержание Cd, Pb, Al, Cr, Co, Ni, V с помощью оптико-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой Optima 2000 DV, Cu, Mn, Fe с помощью спектрофотометра KVANT 2-AT. Не выявлено достоверных отличий между содержанием тяжёлых металлов в мышцах судака разного возраста. Обнаружен ряд тенденций в возрастной динамике содержания металлов в мышечной ткани судака. Тяжёлые металлы накапливались преимущественно в мышцах особей раннего возраста, за исключением меди, содержание которой с возрастом увеличивалось. У судака в возрасте 5+ и 6+ обнаружена единая закономерность аккумуляции тяжёлых металлов в мышцах. В мышцах судака всех возрастов Al, Fe и Cu накапливались интенсивнее остальных элементов. Полученные концентрации тяжёлых металлов в мышечной ткани не превышают значения отечественных и международных стандартов.
Ключевые слова: судак Sander lucioperca, тяжёлые металлы, мышцы, возраст, Иваньковское водохранилище, Угличское водохранилище, Рыбинское водохранилище, Верхняя Волга
Введение. Иваньковское, Угличское и Рыбинское водохранилища являются первым звеном системы водохранилищ Волго-Каспийского бассейна. Территории, на которых расположены водоёмы, активно застраиваются и становятся
густонаселёнными. На берегах
водохранилищ широко развито
промышленное производство
(машиностроительное, химическое,
топливное, пищевое и другое) [1-3]. Из-за этого водоёмы загрязняются хозяйственно-бытовыми, промышленными,
сельскохозяйственными и ливневыми сточными водами и испытывают высокую антропогенную нагрузку. Вместе со стоками в водные объекты попадают различные микроэлементы, в том числе тяжёлые металлы, накопление которых в организме человека может вызывать долговременные негативные последствия [4].
На верхневолжских водохранилищах ведется рыбный промысел, который обеспечивает многих людей средствами к существованию [5]. Судак Sander lucioperca широко распространён в верхневолжских водохранилищах, и признаётся одним из наиболее ценных и привлекательных видов для рыбной ловли [6]. Так, по данным отчета «ВНИИПРХ» за 2020 год, любительские уловы судака на Иваньковском водохранилище составили 0,6 т., на Угличском - 0,2 т. Являясь крупным пелагическим хищником, судак питается мелкими видами рыб и считается заключительным звеном пищевой цепи в водоёмах [7]. Стоит отметить, что хищнический образ жизни может обуславливать зависимость между возрастом и накоплением металлов в организме судака [8].
Цель работы: в мышечной ткани судака из водохранилищ Верхней Волги установить содержание тяжёлых металлов и определить особенности накопления исследуемых элементов, связанных с возрастом рыб.
Методика. На стандартных станциях траления в Иваньковском, Угличском и Рыбинском водохранилищах с помощью трала вылавливали судака. Вылов производился летом и осенью в нагульный период (табл. 1).
Таблица 1
Длина и масса судака (х ± SD)
Показатели
Возраст n Длина тела, мм Масса тела, г Масса тела без внутренностей, г
3+ 17 303 ± 47 384±183 355±165
5+ 4 362 ± 36 615±215 588±200
6+ 2 436 ± 20 1110±112 986±134
7+ 4 505 ± 51 1626±45 1564±52
8+ 4 511 ± 40 1896±267 1716±280
Каждую особь измеряли и взвешивали, возраст определяли по зонам роста на чешуе. У рыб на хладагенте вдоль позвоночника вырезали скальпелем спинные мышцы, взвешивали пробы и замораживали. В лабораторных условиях пробы высушивали в сушильном шкафу при температуре 60°C до достижения постоянной массы.
Высушенную ткань измельчали в лабораторной мельнице, затем
приготавливали минерализат для
определения металлов. Анализ образцов проводили методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермическим распылением (ААС с ЭТА) на спектрофотометре KVANT 2-AT (Kortec Ltd., Moscow, Russia) (для получения Cu, Mn, Fe)
Содержание тяжёлых металлов
и оптического эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой Optima 2000DV (для получения Cd, Pb, Al, Cr, Co, Ni, V). Полученные результаты выражали в мг/кг сырого веса.
Для обработки данных использовали программу MS Excel 2007. Достоверность различий между средними значениями в водохранилищах оценивали с помощью критериев Краскела-Уоллеса и Данна для множественных сравнений при P > 0,95.
Результаты. В результате
исследования у судака разного возраста не выявлено статистически значимых отличий между содержанием тяжёлых металлов (табл. 2). Содержание ванадия оказалось ниже предела обнаружения.
Таблица 2
Возраст Cd Pb Al Cr Co Ni Cu Mn Fe
3+ 0,012 ± 0,012 0,101 ± 0,092 18,201 ± 8,998 0,132 ± 0,054 0,001 ± 0,002 0,021 ± 0,035 0,650 ± 0,266 0,181 ± 0,052 3,000 ± 4,881
5+ 0,007 ± 0,006 0,066 ± 0,066 30,186 ± 22,251 0,135 ± 0,069 0,003 ± 0,001 НПО 0,987 ± 0,612 0,317 ± 0,229 6,313 ± 6,195
6+ 0,004 ± 0,002 0,043 ± 0,017 4,721 ± 0,252 0,099 ± 0,047 0,003 ± 0,004 НПО 0,805 ± 0,117 0,120 ± 0,001 1,664 ± 0,474
7+ 0,012 ± 0,001 0,096 ± 0,000 19,828 ± 9,086 0,141 ± 0,023 НПО 0,037 ± 0,005 1,181 ± 0,186 0,128 ± 0,018 2,052 ± 0,361
8+ 0,007 ± 0,006 0,082 ± 0,081 8,731 ± 6,297 0,041 ± 0,054 НПО НПО 1,247 ± 0,748 0,114 ± 0,047 1,676 ± 0,435
*Примечание: НПО - ниже предела обнаружения
Однако нами отмечены некоторые тенденции в возрастной динамике содержания металлов в исследуемой ткани судака. Так, концентрация Cd и РЬ уменьшалась до возраста 6+, после чего в 7+ возрастала, а у восьмилетних особей сокращалась. Выявлена схожая тенденция аккумуляции А1, Сг, Мп и Бе в мышечной ткани судака: с возраста 3+ до восьми лет
наблюдалось чередование увеличения и уменьшения концентрации этих элементов.
В целом, за исключением Си, тяжёлые металлы накапливались преимущественно у особей в раннем возрасте. Это может быть связано с тем, что концентрация меди, необходимая для метаболизма рыб, регулируется и поддерживается на определённом уровне, возрастающем в
течение жизни. А накопление остальных металлов в рыбе может достичь устойчивого состояния после определённого возраста [9]. Для судака в настоящем исследовании этот возраст составил 7+.
У пятилетних и шестилетних особей судака выявлена единая закономерность аккумуляции тяжёлых металлов в мышцах, возрастающая в ряду
Ni=V<Co<Cd<Pb<Cr<Mn<Cu<Fe<AL Вероятно, это связано со схожим спектром питания у особей возраста 5+ и 6+ [10].
У всех исследованных нами рыб отмечено преобладание содержания Л!, Fe и Си над количеством остальных элементов. Железо и медь являются эссенциальными элементами, которые участвуют в различных физиологических процессах (дыхании, кроветворении, работе иммунной системы и других), в то время как алюминий считается токсичным для живых существ. В верхневолжских водохранилищах отмечают концентрации Л1, которые многократно превышают существующую ПДК, что обеспечивает интенсивное накопление этого элемента в организме судака из окружающей среды [4, 11].
В мышцах судака разного возраста обнаружена более высокая концентрация Cd, по сравнению с РЬ. Данная закономерность отмечается и в других работах [12, 13].
При сравнении с отечественными и международными стандартами безопасности пищевой продукции не выявлено превышения значений стандартов по тяжёлым металлам [11, 14].
Выводы. В настоящем исследовании были установлены концентрации тяжёлых металлов (С^ РЬ, Л1, Сг, Со, №, V Си, Мп, Fe) в мышцах судака из верхневолжских водохранилищ в возрасте 3+, 5+, 6+, 7+ и 8+. Статистически значимых отличий между содержанием тяжёлых металлов у судака разного возраста не обнаружено. В мышцах судака в период с 3 до 8 лет выявлено чередование увеличения и уменьшения концентрации Л1, Сг, Мп и Fe. С увеличением возраста судака происходило накопление меди, в то время как концентрации остальных металлов достигали устойчивого состояния в возрасте семи лет. В мышцах особей судака в возрасте 5+ и 6+ выявлена единая закономерность аккумуляции тяжёлых металлов. Полученные
концентрации тяжёлых металлов в мышечной ткани соответствуют
требованиям отечественных и
международных стандартов.
Работа выполнена при поддержке Государственного задания НИР № FENZ-2023-0004 Министерства науки и высшего образования РФ на период 2023-2027 годов.
Список источников
1. Кирпичёв И.А., Григорьева И.Л. Исследование влияния коттеджной застройки береговой зоны Иваньковского водохранилища на качество воды водоёма // Вестник Международного университета природы, общества и человека «Дубна». 2018. № 1 (38). С. 19-25.
2. Grishantseva E.S., Safronova N.S. Ecological-geochemical assessment of the state of the Volga source of water supply to Moscow // Water Resources. 2012. V. 39. P. 305-321. DOI: 10.1134/S0097807812020054
3. Chuiko G.M., Tomilina I.I., Brodsky E.S., Shelepchikov A.A., Mir-Kadyrova E.Y., Pavlov D.F., Tillitt D.E. Accumulation of polychlorinated biphenyls (PCB) associated with bottom sediments in larvae of Chironomus riparius Meigen // Limnologica. 2021. V. 90. P. 125912. DOI: 10.1016/j.limno.2021.125912
4. Moiseenko T.I., Kudryavtseva L.P., Gashkina N.A. Assessment of the geochemical background and anthropogenic load by bioaccumulation of microelements in fish // Water Resources. 2005. V. 32. № 6. P. 640-652. DOI: 10.1007/s11268-005-0081-5
5. Герасимов Ю.В., Стрельников А.С., Бражник С.Ю. Динамика и состояние запасов рыб Рыбинского водохранилища в период 1950-2010 гг. // Вопросы ихтиологии. 2013. Т. 53. № 4. С. 465-465. DOI: 10.7868/S0042875213040012
6. Alipour H., Banagar G.R. Health risk assessment of selected heavy metals in some edible fishes from Gorgan Bay, Iran // Iranian Journal of Fisheries Sciences. 2018. № 17(1). P. 21-34. DOI: 10.22092/IJFS.2018.115582
7. Khemis I.B., Besbes Aridh N., Hamza N., M'hetli M., Sadok S. Heavy metals and minerals contents in pikeperch (Sander lucioperca), carp (Cyprinus carpio) and flathead grey mullet (Mugil cephalus) from Sidi Salem Reservoir (Tunisia): health risk assessment related to fish consumption // Environmental Science and Pollution Research. 2017. V. 24. № 24. P. 19494-19507. DOI: 10.1007/s11356-017-9586-0
8. Ваганов А.С. Накопление тяжёлых металлов тканями и органами промысловых видов рыб различных экологических групп Куйбышевского водохранилища: автореф. дис. канд. биол. наук. Нижний Новгород. 2012. 23 с.
9. Yi Y. J., Zhang S. H. Heavy metal (Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn) concentrations in seven fish species in relation to fish size and location along the Yangtze River // Environmental Science and Pollution Research. 2012. V. 19. P. 3989-3996. DOI: 10.1007/s11356-012-0840-1
10. Шакирова Ф.М., Северов Ю.А., Удачин С.А., Валиева Г.Д. Питание судака (Sander lucioperca (L, 1758)) центральной части Куйбышевского водохранилища в разные сезоны года // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2017. Т. 19. № 5(2). С. 346-354.
11. Паюта А.А., Флёрова Е.А., Зайцева Ю.В. Содержание тяжёлых металлов в мышечной ткани судака Sander lucioperca в разных плёсах Рыбинского водохранилища // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2022. № 4. С. 135-142. DOI: 10.24143/2073-5529-2022-4-135-142
12. Noel L., Chekri R., Millour S., Merlo M., Leblanc J. C., Guerin T. Distribution and relationships of As, Cd, Pb and Hg in freshwater fish from five French fishing areas // Chemosphere. 2013. V. 90. № 6. P. 1900-1910. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2012.10.015
13. Mahjoub M., Fadlaoui S., El Maadoudi M., Smiri Y. Mercury, lead, and cadmium in the muscles of five fish species from the mechraa-hammadi dam in Morocco and health risks for their consumers // Journal of Toxicology. 2021. V. 2021. P. 1-10. DOI: 10.1155/2021/8865869
14. Чугунова Е.О., Бурдина Н.Ф. Мониторинг содержания тяжёлых металлов в рыбе и нерыбных объектах промысла // Пермский аграрный вестник. 2019. № 4 (28). С. 140-145.
AGE-RELATED CHARACTERISTICS OF METAL CONTENT IN MUSCLES OF PIKE PERCH FROM THE UPPER VOLGA RESERVOIRS
©2024. Aleksandra A. Payuta1, Ekaterina A. Flerova2, Yuliya V. Zaitseva3, Ilia V. Zlobin4
i,2,3,4 p.g. Demidov Yaroslavl State University, Yaroslavl, Russia 1 [email protected]
Abstract. The aim of this study is to establish the composition and identify age-related patterns of accumulation of heavy metals in the muscles of pike perch of different ages from the Upper Volga water reservoirs. The studies were carried out on pike perch aged 3+, 5+, 6+, 7+ and 8+, caught with trawl in the Ivankovsky, Uglich and Rybinsk reservoirs. The fish were measured, then their muscles were dissected, weighed and frozen until analysis. The age of each specimen was determined by growth zones on the scales. In the laboratory, the tissues were dried, crushed, mineralizate was prepared and the amount of Cd, Pb, Al, Cr, Co, Ni, V was determined using OES ICP Optima 2000 DV, Cu, Mn, Fe was determined using a KVANT 2-AT spectrophotometer. There were no significant differences between the content of heavy metals in the muscles of pike perch of different ages. However, number of trends were discovered in the age-related dynamics of metal content in the muscle tissue of the pike perch. Heavy metals accumulated predominantly in the muscles of early-aged fish, with the exception of copper, the content of which increased with age. In pike perch aged 5+ and 6+, the same pattern of accumulation of heavy metals in the muscles was found. In the muscles of pike perch of all ages, Al, Fe and Cu accumulated more intensively than other elements. The obtained concentrations of heavy metals in muscle tissue do not exceed the values of domestic and international standards.
Keywords: pike perch Sander lucioperca, heavy metals, muscle, age, Ivankovskoe Reservoir, Uglich Reservoir, Rybinsk Reservoir, Upper Volga
References
1. Kirpichev I.A., Grigor'eva I.L. Issledovanie vliyaniya kottedzhnoi zastroiki beregovoi zony Ivankovskogo vodokhranilishcha na kachestvo vody vodoema (Investigation of influence of building of the water protection zone of the Ivankovskoye Reservoir on water quality of a reservoir), Vestnik Mezhdunarodnogo universiteta prirody, obshchestva i cheloveka «Dubna», 2018, No. 1 (38), pp. 19-25.
2. Grishantseva E.S., Safronova N.S. Ecological-geochemical assessment of the state of the Volga source of water supply to Moscow, Water Resources, 2012, V. 39, pp. 305-321. DOI: 10.1134/S0097807812020054
3. Chuiko G.M., Tomilina I.I., Brodsky E.S., Shelepchikov A.A., Mir-Kadyrova E.Y., Pavlov D.F., Tillitt D.E. Accumulation of polychlorinated biphenyls (PCB) associated with bottom sediments in larvae of Chironomus riparius Meigen, Limnologica, 2021, V. 90, p. 125912. DOI: 10.1016/j.limno.2021.125912
4. Moiseenko T.I., Kudryavtseva L.P., Gashkina N.A. Assessment of the geochemical background and anthropogenic load by bioaccumulation of microelements in fish, Water Resources, 2005, V. 32, No. 6, pp. 640-652. DOI: 10.1007/s11268-005-0081-5
5. Gerasimov Yu.V., Strel'nikov A.S., Brazhnik S.Yu. Dinamika i sostoyanie zapasov ryb Rybinskogo vodokhranilishcha v period 1950-2010 gg. (Dynamics and the state of fishery resources in the Rybinsk reservoir from 1950-2010), Voprosy ikhtiologii, 2013, Vol. 53. No. 4, pp. 465-465. DOI: 10.7868/S0042875213040012
6. Alipour H., Banagar G.R. Health risk assessment of selected heavy metals in some edible fishes from Gorgan Bay, Iran, Iranian Journal of Fisheries Sciences, 2018, No. 17(1), pp. 21-34. DOI: 10.22092/IJFS.2018.115582
7. Khemis I.B., Besbes Aridh N., Hamza N., M'hetli M., Sadok S. Heavy metals and minerals contents in pikeperch (Sander lucioperca), carp (Cyprinus carpio) and flathead grey mullet (Mugil cephalus) from Sidi Salem Reservoir (Tunisia): health risk assessment related to fish consumption, Environmental Science and Pollution Research, 2017, V. 24, No. 24, pp. 19494-19507. DOI: 10.1007/s11356-017-9586-0
8. Vaganov A.S. Nakoplenie tyazhelykh metallov tkanyami i organami promyslovykh vidov ryb razlichnykh ekologicheskikh grupp Kuibyshevskogo vodokhranilishcha (Accumulation of heavy metals in tissues and organs of commercial fish species of various ecological groups of the Kuibyshev Reservoir), avtoref. dis. kand. biol. nauk, Nizhnii Novgorod, 2012, 23 p.
9. Yi Y. J., Zhang S. H. Heavy metal (Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn) concentrations in seven fish species in relation to fish size and location along the Yangtze River, Environmental Science and Pollution Research, 2012, V. 19, pp. 3989-3996. DOI: 10.1007/s11356-012-0840-1
10. Shakirova F.M., Severov Yu.A., Udachin S.A., Valieva G.D. Pitanie sudaka (Sander lucioperca (L, 1758)) tsentral'noi chasti Kuibyshevskogo vodokhranilishcha v raznye sezony goda (Feeding pike perch (Sander lucioperca (L, 1758)) in the central part of the Kuibyshev Reservoir in various seasons), Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk, 2017, Vol. 19, No. 5(2), pp. 346-354.
11. Payuta A.A., Flerova E.A., Zaitseva Yu.V. Soderzhanie tyazhelykh metallov v myshechnoi tkani sudaka Sander lucioperca v raznykh plesakh Rybinskogo vodokhranilishcha (Heavy metal content in the muscle tissue of pike perch Sander lucioperca in different river reaches of the Rybinsk reservoir), Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Rybnoe khozyaistvo, 2022, No. 4, pp. 135-142. DOI: 10.24143/2073-5529-2022-4-135-142
12. Noel L., Chekri R., Millour S., Merlo M., Leblanc J. C., Guerin T. Distribution and relationships of As, Cd, Pb and Hg in freshwater fish from five French fishing areas, Chemosphere, 2013, Vol. 90, No. 6, pp. 1900-1910. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2012.10.015
13. Mahjoub M., Fadlaoui S., El Maadoudi M., Smiri Y. Mercury, lead, and cadmium in the muscles of five fish species from the mechraa-hammadi dam in Morocco and health risks for their consumers, Journal of Toxicology, 2021, Vol. 2021, pp. 1-10. DOI: 10.1155/2021/8865869
14. Chugunova E.O., Burdina N.F. Monitoring soderzhaniya tyazhelykh metallov v rybe i nerybnykh ob'ektakh promysla (Monitoring of heavy metals content in fish and non-fish objects of fishery), Permskii agrarnyi vestnik, 2019, No. 4 (28), pp. 140-145.
Сведения об авторах
А.А. Паюта1 - кандидат биологических наук, научный сотрудник научной лаборатории Экобиомониторинга и контроля качества, ORCID ID: 0000-0002-0478-4709
Е.А. Флёрова2 - кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник научной лаборатории Экобиомониторинга и контроля качества, ORCID ID: 0000-0002-9745-6746
Ю.В. Зайцева3 - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник научной лаборатории Экобиомониторинга и контроля качества, ORCID ID: 0000-0001-9522-010X
И.В. Злобин4 - аспирант, младший научный сотрудник лаборатории Экобиомониторинга и контроля качества, ORCID ID: 0000-0001-7348-2221
1,2,3,4 Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова, 150003, Россия, г. Ярославль, ул. Советская, 14
Information about the authors
A.A. Payuta1 - Cand. Biol. Sci., Researcher, Scientific Laboratory of Ecobiomonitoring and Quality Control, ORCID ID: 00000002-0478-4709
E.A. Flerova2 - Cand. Biol. Sci., Associate Professor, Senior Researcher, Scientific Laboratory of Ecobiomonitoring and Quality Control, ORCID ID: 0000-0002-9745-6746
Yu. V. Zaitseva3 - Cand. Biol. Sci., Senior Researcher, Scientific Laboratory of Ecobiomonitoring and Quality Control, ORCID ID: 0000-0001-9522-010X
I.V. Zlobin4 - Postgraduate Student, Junior Researcher, Scientific Laboratory of Ecobiomonitoring and Quality Control, ORCID ID: 0000-0001-7348-2221
1,2,3,4 P.G. Demidov Yaroslavl State University, 14 Sovetskaya St., Yaroslavl, 150003, Russia
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest: the authors declare that they have no conflicts of interest.
Статья поступила в редакцию 13.06.2024; одобрена после рецензирования 12.08.2024; принята к публикации 10.11.2024. The article was submitted 13.06.2024; approved after reviewing 12.08.2024; accepted for publication 10.11.2024.
