Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 9
1.1 Загрязнение рыбохозяйственных водоемов металлами и их экотоксикологическая характеристика 9
1.2 Металлы, нормируемые в рыбной продукции Российской Федерации и их способность к бионакоплению .19
2 Собственные исследования .33
2.1 Материалы и методы исследования 33
2.2 Результаты исследований 44
2.2.1 Сезонные особенности содержания металлов в среде обитания рыб реки Волхов 44
2.2.1.1 Водная среда .44
2.2.1.2 Донные отложения
2.2.2 Сезонные особенности содержания металлов в мышечной ткани рыб .62
2.2.3 Сезонные особенности патологоанатомического состояния рыб реки Волхов .76
2.2.4 Оценка токсичности проб воды и донных отложений реки Волхов методом биотестирования 89
2.2.4.1 Острая токсичность .89
2.2.4.2 Хроническая токсичность 91
2.3 Заключение 97
2.3.1 Практические предложения .99
2.3.2 Выводы .101
Список использованной литературы
- Металлы, нормируемые в рыбной продукции Российской Федерации и их способность к бионакоплению
- Сезонные особенности содержания металлов в среде обитания рыб реки Волхов
- Сезонные особенности патологоанатомического состояния рыб реки Волхов
- Хроническая токсичность
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Разработка проблем охраны и воспроизводства водных биологических ресурсов является наиболее приоритетной задачей (Закон РФ «Об охране окружающей среды», 2002; Экологическая доктрина Российской Федерации, 2002, Водный кодекс РФ, 2006).
Качество пресной воды стало одной из важнейших проблем как в санитарно-гигиеническом, так и в рыбохозяйственном отношениях. В Северо-Западном регионе Российской Федерации, водные объекты которого испытывают значительную антропогенную нагрузку, эта проблема особенно актуальна. Ладожское озеро – крупнейший водоем Европы, является источником питьевой воды для крупнейшего мегаполиса – г. Санкт-Петербурга, в то же время – это водоем высшей рыбохозяйственной категории, в котором ведется промысел, в том числе ценных видов рыб. Озеро подвержено значительному антропогенному воздействию, в первую очередь – загрязнению, которое отрицательно сказывается на качестве воды и состоянии популяций промысловых видов рыб.
Источниками загрязнения озера являются прибрежные предприятия, а также впадающие в него реки, прежде всего – Свирь, Вуокса, Волхов и Сясь, на долю которых приходится около 89% суммарного речного притока в озеро.
Особое место среди них занимает р. Волхов, высокий уровень загрязнения
которой был отмечен еще в восьмидесятые годы прошлого столетия
(Федорова Г.В., Аршаница Н.М., 1988). Промышленные предприятия,
расположенные на побережье р. Волхов в гг. В. Новгород, Кириши, Волхов
сбрасывают в реку свои сточные воды. В частности, в г. Кириши сточные
воды в реку сбрасывает гигант нефтехимии Киришский
нефтеперерабатывающий завод (Киришнефтеоргсинтезгаз). Сказывается также воздействие сбросных теплых вод Киришской ГРЭС-19, которые неоднократно загрязнялись токсикантами разного класса опасности до уровней, летальных для рыб (Аршаница Н.М. и др., 2008). Прямо и косвенно (через поверхностный сток) загрязняют реку и поступления различных токсикантов аэрогенным путем. В свое время выбросы в атмосферу загрязняющих веществ по Киришскому району составили 123 тыс. тонн в год и контролировалось содержание более 70 наименований токсикантов (Аршаница Н.М., 2002).
Актуальность настоящего исследования связана с тем, что р. Волхов является одним из главных притоков Ладожского озера, выносящим различные загрязняющие вещества, включая металлы, в озеро. Это воздействие сказалось на состоянии одной из наиболее продуктивных и ценных в рыбохозяйственном отношении акватории озера – Волховскойгубе, что отразилось на структуре её ихтиоценоза и вызвало массовые токсикозы рыб, влияние выносимых рекой загрязняющих веществ сказывается на всей
акватории Волховской губы Ладожского озера (Курашов Е.А., 2000, 2011; Гребцов М.Р., 2014; Лященко О.А. и др., 2014).
Степень разработанности темы. В настоящее время мощность основных источников загрязнения возросла. По данным Института озероведения РАН (ИНОЗ РАН), сток р. Волхов преобладает в объеме поступления в озеро биогенных веществ, ряда металлов и других токсикантов (Кудерский Л.А. и др., 2010). Выносы реки изменили токсикологическую обстановку в Волховской губе озера, вызвав массовые токсикозы рыб (Аршаница Н.М., 1988). Особая значимость выноса загрязняющих веществ рекой состоит и в том, что в период с января по март под влиянием антициклональной циркуляции в озере, а также стока Невы, создаются условия для транзитного поступления загрязненных вод р.Волхов к истоку р. Невы - источнику водоснабжения города (Кондратьев С.А. и др., 2012).
Возникла необходимость оценить современное эколого-токсикологическое состояние реки и ее значимость в загрязнении озера. Для оценки уровня загрязнения реки особый интерес представляют металлы, относящиеся к стабильным в водной среде токсикантам, которые не могут быть подвергнуты разложению, а лишь перераспределяются между биотическими и абиотическими компонентами, взаимодействуя с различными категориями живых организмов, мигрируя по общей цепи циркуляции веществ в водоеме, аккумулируясь, в конечном итоге, в завершающих звеньях. Металлы высокотоксичны и накапливаясь в ихтиофауне представляют опасность для человека, вызывая опасные последствия с летальным исходом (Моисеенко Т.И. и др., 2006). Важным является вопрос оценки состояния рыб по визуальному критерию результата патологоанатомического исследования. Использование рыб в качестве биоиндикаторных организмов связано с их чувствительностью к токсикантам и способностью накапливать патологическую информацию. Сведения о загрязнении р. Волхов отрывочны и связаны в основном с гидробиологическими исследованиями восьмидесятых годов прошлого столетия и локальными на акватории Волховского руслового водохранилища (Аршаница Н.М. и др., 2007; Кольчугина О.А. и др., 2006, 2008).
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в проведении сезонных биологических (биоиндикация на рыбах и биотестирование на дафниях) и химико-аналитических исследований на различных акваториях реки с учетом размещения источников загрязнения и гидрологических особенностей реки по оценке содержания металлов в рыбах и среде их обитания (алюминия, мышьяка, кадмия, кобальта, хрома, меди, марганца, никеля, свинца, цинка и ртути).
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
определить содержание металлов (алюминия, мышьяка, кадмия, кобальта, хрома, меди, марганца, никеля, свинца, цинка и ртути) в рыбах и среде их обитания р. Волхов;
на основании патологоанатомических исследований оценить состояние рыб р. Волхов;
провести биотестирование проб воды и донных отложений р. Волхов для оценки токсичности среды обитания водных организмов;
оценить эколого-токсикологическое состояние реки, как источника загрязнения Ладожского озера.
Научная новизна. Впервые на протяжении всей реки проведены сезонные комплексные биологические и химико-аналитические исследования для ее эколого-токсикологической оценки. Дана характеристика состояния рыб, определена токсичность среды их обитания. Определен уровень содержания металлов в мышечной ткани рыб и среде их обитания - воде и донных отложениях. Установлена закономерность между уровнем загрязнения среды обитания рыб металлами и состоянием рыб, результатами биотестирования. Отмечено влияние гидрологических особенностей реки на распределение металлов в воде и донных отложениях, а также их накопление в рыбах. Выявлены закономерности сезонных изменений токсикологических показателей.
Теоретическая и практическая значимость. Проведенные исследования вносят вклад в развитие теории значимости биологических исследований в оценке уровня загрязнения рыбохозяйственных водоемов с приоритетным использованием рыб, как индикаторных организмов в сочетании с биотестированием проб воды и донных отложений. Эколого-токсикологическое состояние р. Волхов оказывает решающее влияние на состояние Волховской губы Ладожского озера, обусловливая, в частности, развитие массовых токсикозов рыб (Гребцов М.Р., 2013, 2014), что ориентирует на принятие неотложных практических мероприятий по очистке сточных вод и выброса токсикантов в атмосферу на промышленных предприятиях бассейна р.Волхов. Также необходимо обратить внимание на очистку забираемой воды для нужд населения г.Волхова и других населенных пунктов, расположенных ниже г.Кириши.
Результаты исследований используются для подготовки специалистов на факультете водных биоресурсов и аквакультуры ФГБОУ ВО СПбГАВМ, а также в системе ветеринарно-санитарного контроля для оценки качества рыбной продукции водоемов бассейна р. Волхов.
Методология и методы. Применен методологический подход к проведению исследований по теме: использованы сертифицированные методы и оборудование для проведенных химико-аналитических исследований объектов окружающей среды и методы биологического контроля качества вод (биоиндикация на рыбах и биотестрование на дафниях).
Положения, выносимые на защиту:
1.Формирование и оценка токсикологического режима р. Волхов с использованием методов биологического и химико-аналитического контроля качества вод.
2.Сезонные и пространственные особенности распределения металлов в рыбах р. Волхов и среде их обитания. Оценка содержания металлов в рыбах с позиций ветеринарно-санитарной экспертизы.
3.Значение р.Волхов, как одного из источников загрязнения Ладожского озера.
Степень достоверности и апробация результатов. Автор провел
значительные исследования на 3500 пробах биотических и абиотических
компонентов реки, выполнено более 8000 анализов и определений.
Проведена статистическая обработка данных с использованием
программного обеспечения.Вариационно-статистическую обработку
результатов исследования проводили в среде Windows 2000, с
использованием пакета анализа данных «Statistika6,0» с расчётом средней арифметической и её стандартной ошибки (M±m).
Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на
научных семинарах молодых научных сотрудников и аспирантов ФГБНУ
«ГосНИОРХ», на ежегодных отчетах лаборатории экологической
токсикологии института, на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургская академия ветеринарной медицины» в 2012-2015г., на III Международном конгрессе ветеринарных фармакологов и токсикологов в Санкт-Петербурге в 2014г., на XVI Международном экологическом форуме «День Балтийского Моря» в 2016 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 12 – в рецензируемых журналах из Перечня, рекомендованного ВАК при Минобразования и науки РФ для опубликования основных результатов исследования.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 133 страницах компьютерного текста и содержит 18 таблиц, 1 рисунок, состоит из введения, шести глав, заключения, практических предложенийи приложения. Список литературы включает 244 наименований, из которых – 70 работ на иностранном языке.
Металлы, нормируемые в рыбной продукции Российской Федерации и их способность к бионакоплению
В соответствии с классификацией Аддетт (1985) микроэлементы делятся на три основные группы. Первая группа – эссенциальные микроэлементы. К ним относятся – железо, медь, цинк, марганец, кобальт, хром, молибден, йод. Вторая группа – условно-эссенциальные микроэлементы. В эту группу вошли: мышьяк, бор, фтор, никель, кремний, ванадий. Третья группа – это токсические микроэлементы. В данную группу входят такие токсиканты, как алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут. Гидробионты способны накапливать тяжелые металлы в концентрациях, в тысячи (Cu, Cd) и более (Zn) раз превышающих их содержание в воде, при этом в организме рыб количество тяжелых металлов может повышаться в десятки и сотни раз, по сравнению со среднестатистическими показателями (Соколов Л.И., 1998; Пашкова И.М., 2000, Jorgensen L.A., Pedersen B, 1994; Chevreui M., 1995; Carru A.M., Tales E., 1996; Al-Yousuf M.H, El-Shahawi M.S. 1999;FaragA.M., Boese C., Woodward D.W., 1994).
Многочисленные исследования (Хайдер Г., 1985; Евтушенко Н.Ю. и др., 1991; Devis L.T., 1971; Atchison G.J., Henry M.G., Sandheinrich M.B., 1987) отмечают опасные отдаленные биологические последствия воздействия тяжелых металлов, способных вступать в непосредственную связь с наследственным материалом ДНК и вызывать его повреждение: мутагенность эмбрио- и гонадотоксичность и др. (Струбицкая А.А. и др., 1989; Соколов Л.И., 1998). Многие комплексы металлов с органическими лигандами близки по своим характеристикам (геометрическому размеру, распределению зарядов в молекуле и др.) к «обычным» субстратам (аминокислотам, гормонам, нейромедиаторам) и поэтому могут связываться с соответствующими рецепторами (эффект мимикрии). Например, образуемый метилртутью и аминокислотой цистеином комплекс имитирует незаменимую аминокислоту метионин, участвующую в синтезе адреналина и холина.
Другой важный механизм токсического действия заключается в замене эссенциальных металлов в металлсодержащих комплексах, приводящей к потере последними биологической активности.
Отдельные тяжелые металлы, в том числе Zn, Cu, Pb, Cd, крайне опасны для водных экосистем, поскольку даже при самых незначительных концентрациях способны оказать мощное токсическое воздействие на водные организмы, проявляющееся в подавлении иммунной реакции гидробионтов, запуске патологических процессов в органах и тканях и др. (Balogh K., 1989; Демченко Н.С. и др., 1988; Кашулин Н.А., 1994; Barak N., 1990; Alam M.K., 1995; Maletin S., 1996; Zaraniyka M.F., Goredema Remembrance, 1997) в силу своих высоких кумулятивных свойств (Алабастер Дж., Ллойд Р., 1984; Кузубова Л.И., 1990; Лукин А.А. и др., 1991; Комов В.Т. и др., 2004; Крючков В.Н., 2004; Заботкина Е.А. и др., 2009; Campbell P.G.C., 1985).
Под воздействием повышенных концентраций металлов в воде происходит их интенсивное поступление в организм рыб, распределение и значительное накопление в органах и тканях (Рылина О.Н. и др., 1988; Перевозников М.А., Богданова Е.А., 1999). Накапливаясь в тканевых структурах, тяжелые металлы вызывают фазовые изменения интенсивности протекания биосинтетических процессов (Евтушенко Н.Ю., 1988; Denton G.R.V., Burdon-jones C., 1986; Dallinger R., Prosi F., Senger H., Back H., 1987; PujinV, Djnkic N.,Metelin S., Obradovic S., Kostis D., 1990), что, в дальнейшем, приводит к неспецифическим изменениям окислительно-восстановительных процессов (Маляревская А.Я.и др., 1991). При оценке уровня загрязнения водоемов и качества водной среды, рыбы, являясь четкими биоиндикаторными организмами и завершающим звеном трофических цепей в водоеме отражают изменения в среде обитания на всех этапах своего развития (Аршаница Н.М., Перевозников М.А., 1997; Решетников Ю.С., Попова О.А., 1998; Keck G., Raffenot J.,1978). Критерием оценки загрязненности рыбохозяйственных водоемов являются показатели токсических веществ в воде, грунте, рыбе, уровень содержания которых не должен превышать величин ПДК (Гусева Т.В. и др., 2000), что особенно важно для тепловодных хозяйств, где непрерывно продолжается цикл выращивания рыб до товарной массы.
Все это требует проведения комплексных исследований, в основе которых должен лежать ихтиотоксикологический биомониторинг, предусматривающий, наряду с традиционными методами оценки качества поверхностных вод, включение интегральных биологических показателей, адекватно отражающих воздействие загрязняющих веществ, на организм гидробионтов, в том числе и рыб (Гантверг А.Н., Перевозников М.А., 1990, Евтушенко Н.Ю., 1991; Попов А.В., 2002). Ихтиотоксикологические критерии при этом используются явно недостаточно, хотя рыбы аккумулируют все те изменения, которые претерпевает водная биота и могут служить интегральным показателем направления в трансформации водных экосистем под влиянием техногенной нагрузки (Перевозников М.А., Богданова Е.А., Пономаренко А.М., 1990). При расчете коэффициентов накопления, которыми измеряется материальная кумуляция, обычно используется отношение-содержание химического элемента в тканях рыб (или во всем организме в целом) к валовой концентрации этого элемента в воде. До определенного времени накопившие загрязняющее вещество рыбы могут не проявлять симптомов отравления, затем возникает стрессовое состояние организма (Быкова А.В., 1981; Goldberg E.D., 1957).
Сезонные особенности содержания металлов в среде обитания рыб реки Волхов
Проводили кратковременное (острое) биотестирование до 96 ч и длительное (хроническое) до 24 суток.
Биотестирование проводили в химических стаканах вместимостью 150200см3, которые заполняли 100см3 исследуемой воды, в них помещали по десять дафний в возрасте 6-24ч. Чувствительность дафний к токсикантам зависит от возраста рачков, который определяли по размеру рачков, что обеспечивалось фильтрацией рачков через набор сит.
Дафний отлавливали из культиваторов, в которых выращивают синхронизированную культуру. В отдельный химический стакан отсаживали одновозрастных рачков после фильтрации их через набор сит, а затем отлавливали по одному с пипеткой (с отпиленным и оплавленным концом) вместимостью 2см3 с резиновой грушей. Помещали рачков по одному на сачок, через который вода сливается в отдельный химический стакан, после чего дафний сачком вносили в стаканы с исследуемой водой. Посадку рачков начинали с контрольной серии. После каждой посадки в исследуемые растворы сачок тщательно промывали в сосуде объемом 2 дм3 с культивационной водой. Для работы с серией контроля использовали отдельный сачок. Для каждой серии исследуемой воды, использовали 3 химических стакана. Общее количество стаканов, используемых в опытах, равно устроенной сумме исходных проб воды плюс 3 – для контроля. В экспериментах по определению острой токсичности дафний кормили перед началом эксперимента, в последующие сутки ежедневно. Учет смертности дафний в опыте и контроле проводили через каждый час до конца первого дня опыта, а затем 2 раза в сутки ежедневно до истечения 96 часов. Неподвижных особей считали погибшими, если они не начинали двигаться в течении 15 секунд после легкого покачивания стакана. Для исследования проб грунта готовили из них водную вытяжку (элютриат) путем смешивания 1 части грунта и 4 частей воды.
Для определения хронического токсического действия острый эксперимент продолжают с использованием контроля. Продолжительность хронического эксперимента 24 дня. Смена растворов на новые осуществляют через каждые 5 суток из свежеотобранных проб или из проб, хранящихся в холодильнике при температуре от +2.5С до +4С. Биотестирование по определению хронического токсического действия проводят с соблюдением требований к температуре, продолжительности фотопериода и качеству культивационной воды. Учет смертности и родившийся молоди в опыте и контроле проводили один раз в сутки ежедневно до конца хронического опыта. Погибших дафний, молодь подсчитывали и удаляли пипеткой, пропуская исследуемый раствор через сито над тем стаканом, в котором производят подсчет.
Острое токсическое действие растворов отдельных химических веществ, исследуемой воды или водной вытяжки из почв, осадков сточных вод и отходов на дафний определяется по их смертности (летальности) за определенный период экспозиции. Критерием острой токсичности служит гибель 50% и более дафний за 96 часов в исследуемой воде при условии, что в контрольном эксперименте гибель не превышает 10%.
В краткосрочных экспериментах по определению острого токсического действия устанавливают: - острую токсичность или среднюю летальную концентрацию отдельных веществ (кратность разбавления вод или водной вытяжки из почв, осадков сточных вод и отходов, содержащих смеси веществ), вызывающую гибель 50% и более тест-организмов (ЛК50-96, ЛКР50-96). - безвредную (не вызывающую эффекта острой токсичности) концентрацию отдельных веществ (кратность разбавления вод или водной вытяжки из почв, осадков сточных вод и отходов, содержащих смеси веществ), вызывающую гибель не более 10% тест-организмов. Хроническое токсическое действие растворов отдельных химических веществ, исследуемой воды или водной вытяжки из донных отложений на дафний определяли по смертности и изменению их плодовитости за период до 24 суток в исследуемой воде по сравнению с контрольным экспериментом. Критерием хронической токсичности служила гибель 20% и более и (или) достоверное отклонение в плодовитости из числа выживших тест-организмов по сравнению с контрольным экспериментом.
Определения металлов в воде, донных отложениях и рыбах осуществлялась на базе испытательной лаборатории «АНАЛЭКТ» института токсикологии Минздрава РФ.
При определении растворенных металлов (ионные и коллоидные формы, комплексные соединения с органическим веществом) в воде использовался метод атомно-адсорбционной спектрометрии на приборе «Барл-Цейс» (Германия).
Перед проведением серии анализов контролировалась чистота посуды и качество используемых реактивов путем предварительного анализа холостой пробы. При определении растворенных форм металлов в воде пробы фильтровались через фильтр 0,45 мкм при естественной рН. Содержание металла в пробе рассчитывали по формуле: Х=А х К; где: А – содержание металла в анализируемой пробе воды, найденное по градировочному коэффициенту, мг/дм3; К – коэффициент, учитывающий разбавление или концентрирование пробы (Методика выполнения…, 1998). Пробы анализировались в соответствии с методикой РД 52.24-28-86 РД 52.24.377-95 и ПНД Ф 14.1:2.22-95 методом атомно-адсорбционной спектроскопии (ААС).
Сезонные особенности патологоанатомического состояния рыб реки Волхов
Рыбы, как завершающее звено трофической структуры водных экосистем, аккумулируют все химические элементы, особенно металлы, в своем организме в течение всего жизненного цикла, отражая гидрохимические условия среды обитания и загрязнение водоемов. Накопление в рыбах микроэлементов зависит от многих факторов: видовой особенности, возраста и физиологического состояния, времени пребывания в загрязненной среде, типа питания, условий среды, в которой формируется доза воздействия – ионный состав pH, характер грунта, проточность, температура и др.
Вопросу воздействия металлов на рыб посвящено огромное количество работ (Соболев К.Д., 2006; Кольчугина О.А., 2010). Особенно детально изучен вопрос о накоплении рыбами металлов и распределении их по органам и тканям. В этом отношении большой интерес представляют исследования по накоплению металлов в мышечной ткани рыб, которая используется человеком в пищевых целях. Избыточное поступление металлов в организм человека с пищевыми продуктами и в частности с рыбой вызывают опасные последствия нередко с летальным исходом. Вспышки массового ртутного отравления получили название «болезнь Минимата» и были связаны с накоплением в мышечной ткани рыб ртути. Всего было зарегистрировано 2209 случаев заболевания «болезнью Минимата» (Healt A.G. 2002).
Не менее опасен для человека кадмий. В последние годы появились многочисленные данные, указывающие на высокую токсичность этого металла (Satarug S., 2002).
Свинец также ядовит для человека и животных. Особенно подвержены действию этого металла дети. Известны канцерогенные и мутагенные свойства мышьяка. Соотношение природных и техногенных источников загрязнения этим элементом составляет 1:3 (Mandal B.K., Suzuki K.T., 2002) и, вероятно, еще по этой причине он нормируется в рыбах наряду с ртутью, свинцом и кадмием на территории Российской Федерации. Однако не только эти четыре металла представляют опасность для человека, но и другие, такие как медь, цинк, алюминий, никель, хром, марганец, кобальт и т.д. (Моисеенко Т.И., 2009).
Качество рыбной продукции в настоящее время является довольно серьезной проблемой, поскольку наличие в органах и тканях рыб металлов, которые могут в высоких концентрациях оказывать токсическое воздействие не только на рыб, но и на физиологическое состояние человека – потребителя рыбы, поэтому необходимо обратить особое внимание на содержание металлов в мышечной ткани рыб в сезонном и пространственном аспектах.
В таблицах 2.2.2.6-2.2.2.10 проведены материалы по среднему содержанию металлов (алюминия, мышьяка, кадмия, кобальта, хрома, меди, марганца, никеля, свинца, селена, цинка и ртути) в мышечной ткани рыб, отловленных на пяти акваториях реки Волхов в различные сезоны года.
Для определения содержания металлов были отобраны половозрелые особи трех видов. В качестве критерия оценки содержания нормируемых металлов (мышьяка, кадмия, свинца, ртути) использовались остаточные количества этих металлов в пищевой рыбе по СанПиН 2.32.1078.01, а также СанПиН 2.3.2.560-96.
Результаты химико-аналитических исследований содержания металлов в мышечной ткани рыб показывают, что все они выявлены у всех видов рыб на всех акваториях реки (Стекольников А.А., 2013б,2013в). Их содержание постепенно нарастает с весны до осени и наибольшее их количество отмечается в летне-осенний период. Очевидно, это связано с активностью питания рыб, что находит литературное подтверждение (Сторожук А.Я., Никоненко Е.М., 1978; Соболев К.Д., 2005, 2006). В этот период в водоеме наблюдается самый высокий температурный режим, что стимулирует активизацию метаболических процессов в организме рыб, направленный на быстрый темп роста и нагул массы. Отмечена зависимость накопления металлов от их содержания в воде, что прослеживается в повышении их в весенний период, когда существенно повышается их содержание в воде, а также различия их содержания по акваториям – чем выше уровень их содержания в воде, тем выше уровень накопления в мышечной ткани.
Рассматривая зависимость пространственного содержания металлов в мышечной ткани рыб, следует отметить некоторую зависимость от размещения источников загрязнения – наиболее низкий уровень их накопления отмечен на акватории удаленной от источников загрязнения – на акватории удаленной на 50 км от г. В. Новгорода (табл. 2.2.2.8), а также от качественного состава сточных вод и поступления металлов с атмосферными осадками. Отмечено влияние гидрологического фактора на содержание металлов в воде и донных отложениях, а, следовательно, и в рыбах. Так, на акватории верхнего бьефа Волховского руслового водохранилища (табл. 2.2.2.10), наиболее удаленного от всех источников загрязнения, отмечен наиболее высокий уровень содержания металлов в воде и донных отложениях, а также в рыбах по сравнению с другими акваториями, тяготеющими к источникам загрязнения (табл. 2.2.2.9).
Сравнение содержания металлов в рыбах, различающихся по типу питания и условиям обитания показало, что у хищных рыб (судак) и рыб – бентофагов (лещ) концентрации металлов оказались сопоставимыми. Синхронные исследования по содержанию металлов в воде, атмосферных осадках, донных отложениях и мышечной ткани рыб р.Волхов показывают, что исследованные металлы накапливаются в мышцах рыб, отражая уровень антропогенной нагрузки на водоем.
Хроническая токсичность
В сезонном хроническом эксперименте наибольшую хроническую токсичность показали весенние исследования проб воды и элютриатов донных отложений (водные вытяжки донных отложений) на акваториях реки Волхов тяготеющих к источникам загрязнения и акватории имеющую гидрологические особенности, способствующие накоплению загрязняющих веществ, как в воде, так и в донных отложениях.
Токсическое действие в ряде случаев проявлялось в гибели подопытных организмов и нарушении их репродуктивной функции. Показательно то, что на всех обследованных акваториях отмечено токсическое действие по одному или двум критериям проб воды и элютриатов донных отложений.
Менее подверженной загрязнению оказалась акватория реки, удаленная на 50 км от источника загрязнения – г. В.Новгорода (акватория 3).
Летние, осенние и зимние пробы из р. Волхов оказывали менее выраженное хроническое токсическое действие на тест-организмы. В летний период токсикологический режим реки на существенно улучшается, особенно на акваториях выше г. Кириши и летние пробы воды и донных отложений не оказывают токсического воздействия, что связано с активизацией процессов самоочищения и гидрологическими особенностями реки на этом участке – выносом загрязняющих веществ разбавлением загрязненного стока. В то же время акватория нижнего бьефа Волховского руслового водохранилища остается загрязненной и токсичность проб сохраняется. Наиболее благоприятная токсикологическая обстановка на реке создается осенью. Большинство проб воды и некоторых донных отложений не оказывали токсического действия. Лишь на акваториях ниже г.Кириши сохранялась токсичность элютриатов донных отложений и в одном случае в пробе воды. В зимний период года токсикологический режим реки заметно усиливался на большинстве акваторий, что проявлялось в токсичности проб воды и элютриатов донных отложений в основном по одному из показателей – плодовитости, хотя действие на тест-организмы было слабо выражено.
Хронические токсические исследования проб воды и донных отложений, проведенные на различных акваториях р.Волхов в различные сезоны года показали, что элютриаты донных отложений значительно токсичнее проб воды во все сезоны года и нередко показывают токсичность по двум критериям – выживаемости и плодовитости тест-организмов. Проведенные исследования показали, что весной на всех акваториях реки создается наиболее неблагоприятный для водных организмов токсикологический режим. Результаты проведенных сезонных хронических токсикологических исследований проб воды и донных отложений показали, что наиболее неблагоприятные условия среды обитания для водных организмов связаны с источниками загрязнения и акваториями, где гидрологические особенности водоема способствуют накоплению загрязняющих веществ, включая металлы. На р.Волхов такой акваторией оказалась акватория верхнего бьефа Волховского руслового водохранилища – акватория, наиболее удаленная от источников загрязнения. Постоянная и высокая токсичность проб этой акватории объясняется высоким уровнем содержания загрязняющих веществ, включая металлы, в воде и донных отложениях, накопление которых связано с гидрологическими особенностями этой акватории.
Токсичность проб акватории тяготеющей к источникам загрязнения, расположенная ниже устья сбросного канала Киришской ГРЭС-19 и находящаяся под воздействием сбросных сточных вод Киришского нефтеперерабатывающего завода (Киришнефтеоргсинтезгаз) и бытовых сточных вод города, оказалась также существенно загрязненной, но уровень ее загрязнения оказался несколько ниже, что также объясняется гидрологическими особенностями этой акватории – наличием постоянного течения выносящего загрязняющие вещества вниз по течению реки, которые и накапливаются на акватории верхнего бьефа руслового водохранилища. Загрязнение среды обитания рыб и выявленная токсичность двух акваторий верховья р.Волхов связано с наличием в истоке реки мелководного бара на котором происходит оседание части загрязняющих веществ, что приводит к вторичному загрязнению воды на акватории истока р.Волхов и промышленных и бытовых сточных вод г. В. Новгорода.
Рассматривая полученные результаты хронического биотестирования, необходимо отметить, что они согласуются с результатами биоиндикации на рыбах и данными химико-аналитических исследований по содержанию металлов в рыбах и среде их обитания.