Состояние ихтиофауны в зоне водосброса горно-обогатительного комбината
На правах рукописи
Аминева Флюза Ахметказиевна СОСТОЯНИЕ ИХТИОФАУНЫ В ЗОНЕ ВОДОСБРОСА ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА 03.02.14 - биологические ресурсы 06.04.01- рыбное хозяйство и аквакультура
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук
Москва - 2011
Работа выполнена на кафедре безопасности жизнедеятельности и экологии ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» Научные руководители: доктор биологических наук, заслуженный деятель науки РБ, профессор Курамшина Наталья Георгиевна доктор сельскохозяйственных наук, профессор Власов Валентин Алексеевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор Шевелев Николай Серафимович доктор биологических наук, профессор Козлов Владимир Иванович
Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт ирригационного рыбоводства (ВНИИР)
Защита состоится «28» апреля 2011г. в 14.30 часов на заседании диссерта ционного совета Д. 220.043.12 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А.Тимирязева по адресу: 127550, г.Москва, ул.
Тимирязевская, 49.
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А.Тимирязева.
Автореферат разослан и размещен на сайте университета www.timacad.ru « 25 » марта 2011г.
Ученый секретарь А.П.Каледин диссертационного совета 1.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. На современном этапе развития общества все большее значение приобретает использование природных биоресурсов, но из-за быстрого развития промышленности крайне остро встали вопросы взаимодей ствия человека и природы. Наиболее тяжелые потери несет рыбное хозяйство, которое полностью зависит от качества воды. Исследования в области взаи мосвязи среды обитания и состояния организма рыб являются актуальными для получения качественной рыбной продукции как в целом в Россий ской Федерации, так и на территории Республики Башкортостан. Поступле ние из внешней среды тяжелых металлов и других токсикантов приводит к на рушению структурно-функциональных характеристик различных органов и тканей рыб, а также снижению рыбопродуктивности (Назыров А.Д., 2003;
Смирнова Т.П., 2007;
Галатова Е.А., 2008;
Курамшина Н.Г. и др., 2008;
Воро нина Е.А., Дубовская А.В., 2009).
Наличие медно-колчеданных месторождений в рудных районах Башкир ского Зауралья способствовало бурному развитию в регионе горнодобывающей и перерабатывающей промышленности цветной металлургии, строительство предприятий в котором велось без должного учета самоочищающей способно сти водных объектов и оценки последствий для водных биологических ресур сов. Это вызывает необходимость проведения гидрохимических и ихтиологиче ских исследований для оценки современного состояния биоресурсов Зауралья Республики Башкортостан, биоаккумуляции и негативного влияния токсикан тов на ихтиофауну.
Цель исследований - изучить современное состояние ихтиоресурсов Башкирского Зауралья – озера Култубан, реки Худолаз и ее правобережного притока - реки Карагайлы, биоаккумуляцию тяжелых металлов, хлорсодержа щих органических соединений в рыбе, влияние на физиологические показате ли крови и гистоструктуру печени щуки (Esox Lucius), карася серебряного (Ca rassius auratus gibelio), плотвы (Rutilus rutilus) и оценке видового состава рыб.
Задачи исследований: 1) Оценить состояние ихтиоресурсов - видовой состав и динамику вылова рыб в Зауралье Республики Башкортостан;
2) Установить степень загрязнения тяжелыми металлами (медь, цинк, свинец, кадмий) поверхностной воды и донных отложений, обусловленных сбросом сточных вод горно-обогатительного комбината;
3) Определить экологический риск по тяжелым металлам;
4) Изучить биоаккумуляцию тяжелых металлов, полихлорированных дибензо диоксинов, полихлорированных дибензофуранов, полихлорированных бифени лов в органах и тканях (мышечная ткань, печень) представителей ихтиофауны;
5) Исследовать морфологические, гематологические и биохимические показа тели крови рыб;
6) Изучить влияние экотоксикантов на гистологическое состояние печени рыб.
Представленные задачи исследований легли в основу написания диссер тационной работы.
Научная новизна. Впервые в Зауралье Башкортостана проведены ком плексные исследования, раскрывающие биоресурсный потенциал Зауральских водоемов и экобезопасность рыбы. Изучена биоаккумуляция экотоксикантов представителями ихтиофауны в Зауралье Республики Башкортостан, исследо ваны морфо-физиологические показатели крови и влияние токсических ве ществ на гистоструктуру печени рыб. Отмечены патологические изменения в крови и печени рыб, установлен уровень накопления тяжелых металлов (медь, цинк, свинец, кадмий) в воде и донных отложениях, определен потенциальный экологический риск по тяжелым металлам в поверхностных водах.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные дан ные позволяют дать оценку современного состояния ихтиоресурсов Башкир ского Зауралья и расширяют знания о качественном составе ихтиофауны, обосновывают количественные показатели по экотоксикологическим тяжелым металлам в современных условиях нагрузки на водные экосистемы. Выполнен ные исследования содержат решение актуальных проблем по выяснению осо бенностей накопления и распределения тяжелых металлов, диоксинов в рыбе, необходимых при выборе и обосновании мероприятий по максимальному пре дотвращению неблагоприятного воздействия на условия обитания рыб в зоне влияния Сибайского горно-обогатительного комбината и получение экологиче ски безопасных рыбопродуктов. Представленные в диссертации результаты используются при чтении лекций по дисциплинам «Рыбоводство», «Физиоло гия рыб» со студентами биолого-технологического факультета ФГОУ ВПО БГАУ, также могут быть применены в последующих ихтиологических и гид робиологических исследованиях.
Апробация результатов работы. Основные материалы диссертационной работы представлены и получили положительную оценку на Всероссийской научно-практической конференции (г. Москва, 2007);
на Всероссийской науч но-практической конференции (г. Бирск, 2007);
на Республиканской научно практической конференции (г. Сибай, 2008);
на Всероссийских научно практических конференциях с международным участием (г. Уфа, 2009-2010).
Публикация результатов исследований. Основные положения диссер тационной работы опубликованы в 18 научных статьях, в том числе 2 работы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страни цах, содержит - 28 таблиц и 27 рисунков, состоит из введения, обзора литерату ры, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практиче ских предложений и приложений. Библиографический список включает 252 ис точника, в том числе 40 иностранных авторов.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Работа выполнена в период 2006 – 2010гг. в Центре-лаборатории «Экомо ниторинг и экобезопасность территории РБ» кафедры безопасности жизнедея тельности и экологии ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет». Исследования проведены по федеральным целевым программам и государственным научно-техническим программам Академии Наук РБ «Раз витие научной и инновационной деятельности в АПК РБ», № регистрации ВНТИЦ 0120.0950318 «Инновационные подходы в микроэлементарном обес печении рыб и оценка экобезопасности продукции» и «Экомониторинг сель скохозяйственных районов, оценка и получение экобезопасной продукции», № регистрации 01201068225. Объектом исследований явился организм рыб, как представителей пресных водных экосистем реки Худолаз и озера Култубан:
щуки (Esox Lucius), карася серебряного (Carassius auratus gibelio) и плотвы (Ru tilus rutilus). Исследования на содержание тяжелых металлов (ТМ) в пробах во ды, донных отложений, мышечной ткани, печени рыб проведены в аттестован ных и аккредитованных лабораториях ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Башкортостан» г. Сибай, ГУ «Управление государственного ана литического контроля» г. Уфа, изомеров диоксинов в ГУ «Башкирский рес публиканский экологический центр» г. Уфа, гематологические, биохимические показатели крови рыб в Баймакской зональной ветеринарной лаборатории и от делении переливания крови г. Сибай, гистологическая характеристика внутрен них органов в лаборатории гистологии Башкирского государственного меди цинского университета. За период 2006-2010 г. времени были обработаны вы борки названных трех видов. Полевая и лабораторная обработка ихтиологи ческого материала велась по общепринятым методикам (Правдин, 1966). С целью определения степени загрязнения поверхностных вод отбор проб прове ден согласно ГОСТ Р-51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб во ды». Анализ на содержание тяжелых металлов выполнен методом инверсион ной вольтамперометрии (ГОСТ Р-51301-99) на приборе АКВ-07 МК в соответ ствии с СанПиН 2.3.2.560-96, 2.3.2.1078-01, ГОСТ 269321-86, 26932-86, 26933 86, 26934-86. Все результаты анализа выражены в мг/кг сырой массы и сравне ны с ПДУ, установленных санитарными нормами и правилами для пресновод ных рыб и рыбопродуктов и физиологическими нормативами содержания ме таллов в рыбах по Сухопаровой В.П. (1994). Донные отложения массой 2 кг были отобраны дночерпателем Экмана на разных участках водоемов по ГОСТ 17.1.5.01-80 «Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность». Количественный химический анализ полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов проведены с использованием метода изотопного разбавления с высокоразрешающей масс спектрометрией. Кровь рыб исследовали по гематологическим и биохимиче ским показателям. Идентификацию клеточных элементов проведены с помо щью атласа Ивановой Н.Т. (1983). Для проведения гистологических исследова ний печени рыб были приготовлены 350 микропрепаратов и исследованы под микроскопом МБИ-3. Просмотр и фотографирование гистологических препара тов осуществлены при помощи светового микроскопа Leica DMLS с цифровой камерой Leica DFS 280. Статистическую обработку полученных результатов проводили по общепринятым методам вариационной статистики. Вероятность достоверности данных устанавливали с учетом числа имеющихся наблюдений по таблице Стьюдента. Различия считали достоверными при p0,05, p0,01 и p0,001. Для обработки данных проведенных исследований использовали ста тистический пакет Statistica for Windows 6.0.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Гидрохимические показатели поверхностных вод и донных отложений Водоемы и водотоки, прилегающие к городу Сибай, в настоящее время испы тывают чрезвычайно интенсивное антропогенное воздействие, связанное с посту плением загрязняющих веществ со сточными водами и воздушными массами, а также масштабными рудодобывающими и рудообогащающими работами.
Река Худолаз (Туяляс) является правобережным притоком реки Урал. Ка чество воды в реке формируется под влиянием горнодобывающей и перера батывающей отраслей промышленности города Сибай, а также сельского хо зяйства и транспорта. Река Карагайлы является правобережным притоком р.
Худолаз, которая в течение нескольких десятилетий является основным резер вуаром сточных вод. Озеро Култубан (Яугуль) расположено в 7 км от города Сибай, занимая по площади 4-ое место в республике. Результаты исследований гидрохимических параметров показывают, что содержание солей меди, цинка, кадмия в воде р. Худолаз ниже сбросов превышает ПДК для воды рыбохозяй ственного значения в 200, 273 и 2,2 раза, а в воде р. Карагайлы 800, 252 и 2 раза соответственно. Концентрации солей свинца в воде не превышали ПДК для во ды рыбохозяйственного значения. Гидрохимический состав воды озера Култу бан по концентрации цинка и меди превышает ПДК для рыбохозяйственных во доемов в 2,6 и 5 раз соответственно.
Рис. 1. Характеристика потенциального экологического риска по тяжелым металлам в реках Худолаз, Карагайлы и озере Култубан (Зауралье РБ) Известно (Hakanson, 1980), что негативное воздействие солей тяжелых ме таллов (Cd Рb Cu Zn) на состояние водных гидробионтов усиливается с уменьшением биопродуктивности (BRI) водоема. Для определения потенци ального экологического риска создаваемого тяжелыми металлами в водных объектах, установлены коэффициенты токсичности (КТi). Озеро Култубан со ответствует низкому, река Худолаз на участке выше сброса промышленных вод значительному, а ниже впадения р. Карагайлы высокому уровню экологическо го риска (рис.1). Наибольшую экологическую опасность представляет р. Кара гайлы, в которой среднее значение индекса потенциального экологического риска составляет 2439 и соответствует экстремальному высокому уровню.
Результаты анализа отобранных проб показали высокое содержание тяжелых металлов в донных отложениях исследуемых водоемов. Исследованиями отмече но, что содержание ТМ в донных отложениях р. Худолаз на участке ниже сбросов по сравнению с концентрацией выше сбросов увеличивается по цинку в 190, по меди в 93, по кадмию в 7 раз, а в р. Карагайлы по цинку - в 36, по меди в 167, по кадмию в 118 раз, в оз. Култубан по меди и цинку в 4 раза (табл. 1).
Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях, мг/кг (n=5) Показа- Класс Озеро Култубан р. Худолаз, р. Карагайлы ПДК, тели опасности ниже сбросов с учетом фона (кларка) Медь 2 116 ± 76* 3066 ± 674* 5535 ± 886* Цинк 1 199 ± 87* 10500 ± 1890* 1969 ± 571* 36 ± 24* 46 ± 30* Свинец 1 12 ± 8 0,875* ± 0,577 3,48* ± 2, Кадмий 1 59,37 ± 25,93* 0, Примечание: *- различия достоверны при р0, Повышенное содержание токсикантов в донных отложениях свидетельст вуют об их хроническом характере загрязнения.
3.2. Оценка видового состава рыб в Зауралье РБ Основными представителями ихтиофауны верхнего течения р. Худолаз яв ляются 10 видов рыб - щука, налим, плотва, голавль, окунь, гольян, пескарь, елец, уклейка, ерш. Зарегулирование в нескольких местах стока реки, сброс неочищен ных и недоочищенных сточных вод изменили условия обитания рыб и структуру ихтиоценозов. Из состава ихтиосообщества в первую очередь выпадают такие ви ды как елец, налим, голавль, щука, а в притоках снижается численность популя ций гольяна, голавля и пескаря. При этом плотва, уклейка и ёрш доминируют по численности на городских участках реки с промышленным загрязнением. Другая выявленная особенность - появление в ней леща и сазана ниже по течению заре гулированного стока реки (Сибайское водохранилище) после впадения реки Кара гайлы. Ихтиофауна озера Култубан в настоящее время представлена в основном аборигенным видом - карасем серебряным, аутоакклиматизированным ротаном и редко встречающимися сеголетками пеляди. Естественная рыбопродуктивность в реке Худолаз выше сбросов сточных вод составляет 1,7 кг/га, а ниже сбросов- 1, кг/га. Рыбопродуктивность в озере 3,2 кг/га.
Промышленное рыболовство по Республике Башкортостан и Башкирскому Зауралью с каждым годом имеет тенденцию к увеличению. Сопоставление офи циальных данных по промышленному рыболовству показало, что почти 1/3 часть промышленного рыболовства по республике относится к зоне Башкирского За уралья.
3.3. Биоаккумуляция тяжелых металлов в органах и тканях рыб На состояние рыбных ресурсов Башкирского Зауралья отрицательно ска зывается продолжающаяся токсификация. Рыба как биологический объект яв ляется составной частью водных экосистем, причем занимает в них высшие звенья трофических цепей и поэтому зачастую оказывается одним из наиболее уязвимых компонентов биоценоза. Для сравнительной оценки уровней содер жания металлов в рыбах из разных мест вылова взята мышечная ткань, так как она занимает одно из важных мест в рационе человека и также печень, как наи более предрасположенный орган к биоаккумуляции тяжелых металлов. Содер жание металлов в мышечной ткани и печени рыб выше, чем их концентрация в воде, что обусловлено способностью данных представителей ихтиофауны к биоаккумуляции (табл. 2). Уровень накопления меди в мышечной ткани щуки, обитающей ниже сбросов сточных вод, в 1,2 раза выше по сравнению с участ ком выше сбросов, а в печени выше в 2,2 раза. Биоаккумуляция меди в мышеч ной ткани щук р. Худолаз превышает физиологическую норму в 19,8 раз, в пе чени - 67,3 раза, но не превышает ПДУ. В печени щук, выловленных из загряз ненного участка реки, среднее содержание меди близко к значению ПДУ (6, мг/кг). Содержание цинка в мышечной ткани щуки, выловленных ниже сбросов сточных вод, в 2,4 раза, а в печени - в 4,7 раза выше, чем у щуки, обитающих выше поступления загрязняющих веществ. Количество цинка в мышцах и пе чени щуки р. Худолаз не превышает физиологическую норму* (Сухопарова В.П., 1994) и ПДУ.
Установлено на участке ниже района сбросов промышленных вод по срав нению с участком выше водосброса превышение в 13,5 раза в мышечной ткани щуки кадмия, а в печени – в 9 раз. Уровень накопления кадмия в мышечной ткани щуки р. Худолаз превышает физиологическую норму в 6,6 раза, в печени - 1,35 раз. В печени щуки на участке ниже водосбросов его содержание превы шает ПДУ в 1,35 раза (0,27 мг/кг), установленных санитарными нормами и правилами для пресноводных рыб и рыбопродуктов.
Таблица 2. Содержание тяжелых металлов в органах и тканях щуки реки Худолаз (n=20) Содержание ТМ, мг/кг Показа- Район обитания рыбы Физиологическая норма ПДУ тели ( по Сухопаровой В.П. и Выше сбросов Ниже сбросов др., 1994.) мышцы печень мышцы печень мышцы печень Медь 1,98±0,04* 3,01±0,03* 2,36±0,23* 6,73±1,17* 0,1-0,12 0,1-0,2 10, Цинк 3,45±0,19 4,69±0,21 8,29±1,25 22,13±1,78 8,3-17,7 45,0-238,0 40, Свинец 0,02±0,01 0,03±0,01 0,26±0,02 0,41±0,04 1,0-3,7 1,0-38,0 1, Кадмий 0,02±0,01* 0,03±0,02* 0,12±0,02 0,003-0,1 0,001-0,7 0, 0,27±0,03* Примечание: *- различия достоверны при р0, Уровень накопления меди в мышечной ткани плотвы ниже сбросов в 1,1 раза, а в печени в 2,4 раза выше по сравнению с участком выше сбросов воды (табл. 3).
Таблица 3. Содержание тяжелых металлов в органах и тканях плотвы реки Худолаз (n=20) Показа- Содержание ТМ, мг/кг тели Район обитания рыбы Физиологическая норма ПДУ (по Сухопаровой В.П. и др., Выше сбросов Ниже сбросов 1994.
мышцы печень мышцы печень мышцы печень Медь 1,72±0,04* 2,78±0,01 2,04±0,03* 6,73±1,17* 0,3 6,4 10, Цинк 2,75±0,21 2,85±0,14 6,02±1,05 18,21±1,02 7,8 29,9 40, Свинец 0,03±0,01 0,04±0,01 0,26±0,02 0,35±0,03 0,41 0,58 1, Кадмий 0,02±0,01 0,03±0,01 0,12±0,02* 0,16±0,02* 0,06 0,10 0, Примечание: *- различия достоверны при р0, Количество меди в мышцах плотвы р. Худолаз превышает физиологическую норму в 6,8 раза, в печени- 1,05 раза, но не превышает ПДУ. Содержание цинка в мышечной ткани плотвы на участке ниже сбросов в 2,2 раза выше, а в печени в 6,4 раза, чем выше сбросов. Уровень накопления свинца в мышечной ткани плотвы в районе после сбросов, выше в 6,8 раза, чем до поступления в реку сточных вод, а в печени - 8,8 раза, но этот уровень не превышает физиологиче скую норму и ПДУ. Наряду с этим было обнаружено высокое содержание кад мия в мышцах и печени плотвы. Его количество в мышечной ткани плотвы на участке ниже сбросов в 6 раз выше, а в печени – в 5,3 раза, по сравнению с уча стком выше водосбросов. Содержание кадмия в мышцах плотвы р. Худолаз превышает физиологическую норму в 2 раза, в печени 1,6 раз.
Анализ определяемых элементов в мышечной ткани и печени карасей се ребряных позволили выявить высокое содержание меди в мышечной ткани этих рыб, т.е. превышает физиологическую норму в 6,4 раза (табл. 4). Концен трация других определяемых элементов в органах и тканях карасей не превы шает физиологическую норму и находится в допустимых пределах. В рядах ранжирования металлов лидировали медь и цинк.
Таблица 4. Содержание тяжелых металлов в органах и тканях карася серебряного озера Култубан (n=10) Содержание ТМ, мг/кг Показатели Физиологическая норма ПДУ Мышцы Печень ( по Сухопаровой В.П. и др., 1994.
Мышцы Печень Медь 1,92 ± 0,05 3,01± 0,03 0,3 6,4 10, Цинк 3,54 ± 0,28 5,73 ± 0,29 7,8 29,9 40, Свинец 0,03 ±0,02 0,04 ±0,03 0,41 0,58 1, Кадмий 0,02±0,01 0,03 ±0,02 0,06 0,10 0, По содержанию в печени и мышечной ткани металлы располагаются в такие ранжированные ряды для всех исследованных видов рыб: печень Zn Сu Pb Cd;
мышцы Zn Сu Pb Cd. Активность накопления и распределения тяжелых металлов в организме рыб выразили через коэффициент накопления (Кн).
3.4. Содержание полихлорированных дибензодиоксинов, полихлорирован ных дибензофуранов в организме рыб Содержание 2378-ТХДД (2,3,7,8,-тетрахлордибензо-n-диоксин) и 12378 ПнХДД (1,2,3,7,8-пентахлордибензо-n-диоксина) в липидах соответствуют 9, пг/г, коэффициент TEQ-WHO равен 9,49). Концентрация 123478-ГкХДД (1,2,3,6,7,8-гексахлордибензо-n-диоксина), 123678-ГкХДД и 123789-ГкХДД со ответствуют 5,25, 6,27, 6,78 пг/г соответственно, содержание 2378-ТХДФ (2378 тетрахлордибензофурана - 93,39 пг/г, при значении коэффициента токсичности 0,1), 23478-ПнХДФ (пентахлордибензофураны) - 2,84 пг/г (значение показателя TEQ-WHO 21,19). В организме содержатся, в основном, 12378-ПнХДФ и 123478 ГкХДФ. В целом, содержание диоксинов в организме рыб составляет 173,73, фуранов – 389,83, что соответствует сумме 563,56 пг/г. Токсичность этих ве ществ, рассчитанных на сырую массу составляет 0,34 пг/г. В Российской Феде рации принят норматив - 4 пг/г. Исследования показали, что в мышечной ткани щуки содержатся многие вещества из группы ПХБ. В целом суммарное содер жание бифенилов составляет 68483,3 пг/г. Токсичность пробы, приведенный на сырую массу, составляет 0,05 пг/г. В Российской Федерации норматив на это вещество отсутствует. Норма ЕС (европейский стандарт) - 4 пг/г.
3.5. Характеристика морфологических показателей крови рыб По изменениям показателей крови можно судить о характере патологиче ских процессов, происходящих в организме рыб. В лейкоцитарной формуле кро ви карасей серебряных содержание лимфоцитов снижено до 75,3 (табл. 5). Среди них понизилось содержание больших лимфоцитов, до наибольшей величины 5,3 %, увеличилось количество лимфобластов и малых лимфоцитов. Содержание нейтрофилов повысилось до 17,7 %. Среди нейтрофилов повышено количество миелобластов, промиелоцитов, увеличена доля сегментоядерных и палочкоядер ных нейтрофилов. Количество псевдобазофилов увеличено до 5,5 %.
У исследованных образцов крови щук сегментоядерный псевдоэозинофил в отличие от нейтрофилов имеет слабо рассеченное ядро. Кроме псевдоэозино филов найдены гранулоциты с псевдобазофильной зернистостью. У эритроцитов отмечен анизоцитоз клеток. В лейкоцитарной формуле выявлено следующее соотношение форменных элементов крови щуки в %: эритробласты - 1%, гемоцитобласты - 1%, миелобласты - 1%, промиелоциты - 1%, миелоциты - 2%, метамиелоциты - 6%, палочкоядерные гранулоциты - 12%, сегментоядерные гранулоциты - 15%, лимфоциты - 65%. По результатам морфологических иссле дований клеток крови плотвы отмечены клетки с вакуолизированной цитоплаз мой, это объясняется расстройством внутриклеточного обмена. Тромбоциты име ют разнообразную форму, плотное ядро окрашивается почти в черный цвет. Мо ноцит плотвы имеет относительно крупное ядро неправильной формы. Цитоплаз ма окрашена в дымчатый цвет. Из клеток эритроидного ряда отмечен базофиль ный нормобласт, имеющий узкий, почти невидимый слой цитоплазмы и зрелые эритроциты. В лейкоцитарной формуле отмечено следующее соотношение кле ток: псевдоэозинофилы - 5%, гемацитобласты - 2%, миелобласты - 1%, промиело циты - 1%, миелоциты - 2%, метамиелоциты - 2%, палочкоядерные гранулоциты 20%, сегментоядерные гранулоциты - 8%, лимфоциты - 59%. Морфологический анализ крови рыб со всей очевидностью свидетельствует о том, что показатели крови ухудшаются при ухудшении условий среды обитания.
3.6. Характеристика гематологических и биохимических показателей крови рыб Результаты анализов показывают замедление СОЭ, уменьшение количест ва эритроцитов у щук, обитающих в загрязненных участках р. Худолаз, т.е. ни же впадения р. Карагайлы (табл. 5).
Показатель гематокрита у щук, выловленных ниже сбросов, ниже (28,3%), чем обитающих в более лучших экологических условиях (21,9%).
Результаты анализов крови плотвы (табл. 6) позволили выявить замедление СОЭ крови, уменьшение количества эритроцитов у рыб, выловленных из за грязненных участков р. Худолаз. Показатель гематокрита умеренно низкий, от мечено понижение концентрации гемоглобина. У щуки и плотвы, выловленных на участке ниже впадения р. Карагайлы, содержание белка в крови существен но ниже по сравнению с этим показателем у рыб, культивируемых на фоновом участке р. Худолаз. Повышение показателей, характеризующих содержание креатинина и падение концентрации холестерина в крови щуки и плотвы при переходе от условно чистого к загрязненному участку р. Худолаз, свидетельст вуют об ухудшении физиологического состояния организма гидробионтов, вы званных негативным влиянием комплекса веществ, загрязняющих природные воды исследуемого водотока.
Таблица 5. Гематологические показатели крови щуки р. Худолаз (n=5) № Показатели Район обитания щуки Физиоло гическая Р. Худолаз Р.Худолаз, норма (выше сбросов) (после сбросов) Число эритроцитов, n.1012/л 1 1,4 ± 0,04 1,2 ± 0,3 1,0-2, 2 Скорость оседания 3,8 ± 0,2 3,4 ±0,1* 4, эритроцитов, мм/ч 3 Гемоглобин, г/л 75,3 ± 1,7 66,5 ± 2,9* 79, 4 Гематокрит, % 28,3±0,1 21,0±0,2*** 24-. 5 Число лейкоцитов, n 10 /л 41,2 ±1,8 60,5 ± 2,1** 28- 6 Общий белок сыворотки, г/л 59,4 ± 3,6 47,0 ± 2,7* 33,2-78, 7 Креатинин, мкмоль/л 22,3 ± 2,8 36,6 ±1,9* 26- 8 Холестерин, ммоль/л 2,1 ± 0,2 1,5 ± 0,3* 2, Примечание:-* -р0,05;
** p0,01;
***- p0, Таблица 6. Гематологические показатели крови плотвы р. Худолаз (n=5) № Район обитания рыбы Физиологи Показатели ческая р. Худолаз р. Худолаз, норма выше сбросов ниже сбросов Число эритроцитов, n.1012/л 1 1,2±0,1 1,1±0,1* 1, 2 Скорость оседания эритроцитов, 3,8±0,2 3,3±0,3* 4, мм/ч 3 Гемоглобин, г/л 71,3±0,2 65,4 ±0,3*** 83, 4 Гематокрит, % 20,1±0,3 14,0±0,4*** 20- 5 Число лейкоцитов, n.109/л 40,2±0,3 62,4±0,2*** 40- 6 Общий белок сыворотки, г/л 66,4±0,3 46,7±0,2*** 28,0-95, 7 Креатинин, мкмоль/л 25,1 ± 1,04 43,2 ±1,3*** 26- 8 Холестерин, ммоль/л 2,4 ± 0,2 1,3 ± 0,2** 2, Примечание:- * -р0,05;
** p0,01;
***- p0, В образцах крови карася серебряного показатель гематокрита умеренно низкий, происходит понижение концентрации гемоглобина, содержание незре лых эритроцитов уменьшено (табл. 7) Содержание белка в плазме и в сыворотке крови карася, обитающих в зоне высокой концентрации вредных веществ, увеличилось. При этом наблюдается замедление СОЭ и снижение доли лимфоцитов.
Таблица 7. Гематологические показатели крови карася серебряного (n=5) № Показатели крови Физиологическая Оз.Култубан норма Число эритроцитов, n.1012/л 1 1,6 1,4 ± 0, 2 Скорость оседания эритроцитов, мм/ч 4,0 3,7± 0, 3 Гемоглобин, г/л 75,0 68,3± 4, 4 Гематокрит, % 23,0 21,0±0, Число лейкоцитов, n.109/л 5 51,00 41,02 ±1, 6 Общий белок сыворотки, г/л 51,0 37,2 ± 2, 7 Креатинин, мкмоль/л 26-30 29,2 ± 2, 8 Холестерин, ммоль/л 2,6 2,06 ± 0, 3.7. Гистологическая характеристика внутренних органов рыб Микроскопическое строение гепатоцитов печени щук в зоне выше сбросов указывает на полноценное функционирование основных клеточных структур (рис.2). Междольковая соединительная ткань выражена слабо, она заметна только вокруг триады печени. От капсулы вглубь печени отходят очень тонкие прослойки рыхлой соединительной ткани, состоящие из вытянутой формы фибробластов и межклеточного вещества с коллагеновыми волокнами.
Рис. 2. Центральная вена, печеночные балки с гепатоцитами, междольковая соедини тельная ткань с триадой печени у щуки, выловленной выше сбросов в р.
Худолаз. Увеличение 400. Окраска гематоксилин-эозином.
Кровообращение через печень не нарушено, тканевые структуры печени рыб, выловленных выше сбросов, без существенных изменений. Между печеночными балками проходят внутридольковые капилляры синусоидного типа, они имеют достаточно широкий просвет, их стенка образована эндотелиоцитами сильно уп лощенной формы. У рыб, выловленных в загрязненных участках р. Худолаз, гид ропическая дистрофия в печени охватывает все участки долек этого депонирую щего органа (рис. 3).
Рис. 3. Деструктивно- дегенеративные процессы печени щуки, выловленной ниже сбросов в реке Худолаз. Увеличение 400. Окраска гематоксилин-эозином.
Ядро гепатоцитов имеют округлую форму, плотную консистенцию, они занимают центральное положение клетки и уменьшены в размерах. Некоторые гепатоциты полностью утратили ядра из-за кариолизиса. Паренхиматозные клетки увеличены в объеме за счет наличия вакуолей, содержащих прозрачную жидкость. В отдельных участках деструктивно измененные гепатоциты теряют оболочку, ядра рассасываются и полностью исчезают. Такие гидропические дистрофические процессы сопровождаются полным распадом клеток печени, как результат токсического гепатита с последующей печеночной недостаточно стью.
Рис. 4. Гепатоциты печени карася серебряного озера Култубан (РБ).
Увеличение 400. Окраска гематоксилин-эозином.
Исследованные органы карасей свидетельствуют о незначительном измене нии гистоструктуры печени (рис. 4). Печень покрыта соединительнотканной капсулой, от капсулы вглубь органа отходят трабекулы, делящие печень на от дельные дольки. Баллонная дистрофия печени затрагивает периферические зо ны долек печени, а в центральной части, в непосредственной близости от цен тральной вены, гепатоциты относительно менее изменены и проявляют доста точную функциональную активность.
ВЫВОДЫ 1. Сброс сточных промышленных вод Сибайского горно-обогатительного комбината, зарегулирование стока реки в нескольких местах изменили условия обитания рыб, привели к качественным и количественным изменениям в их тиофауне. Основными ее представителями верхнего течения р. Худолаз явля ются 10 видов рыб - щука, налим, плотва, голавль, окунь, гольян, пескарь, елец, уклейка, ерш. Под воздействием промышленных водосбросов горно обогатительного комбината из состава ихтиофауны выпадают такие виды как елец, налим, голавль, щука, гольян и пескарь. На городских участках реки с промышленным загрязнением по численности доминируют плотва и уклейка и ерш. В относительно чистых участках реки (Казанский мост, озерно-грядовой комплекс) показатели линейного и весового роста, коэффициенты упитанности рыб выше, чем в загрязненных участках. Естественная рыбопродуктивность в реке Худолаз выше сбросов сточных вод составляет 1,7 кг/га, а ниже сбросов 1,1 кг/га. Рыбопродуктивность в озере 3,2 кг/га.
2. В результате сброса плохо очищенных промышленных вод комбината выяв лена устойчивая загрязненность водных объектов солями тяжелых металлов.
Высокий уровень содержания меди, цинка и кадмия отмечен в воде р. Худолаз на участке ниже впадения р. Карагайлы. Концентрация этих металлов в воде р.
Худолаз в зоне водосброса горно-обогатительного комбината превышали ПДК по меди (в 200 раз), цинку (в 273 раз), кадмию (в 2,2 раза). Содержание цинка и меди в воде озера Култубан превышают ПДК для воды рыбохозяйственного значения в 2,64 и 5 раз соответственно.
3. Установлен потенциальный экологический риск по тяжелым металлам, т.е.
по оз. Култубан соответствует низкому, р. Худолаз, на участке выше сброса промышленных вод, значительному, а р. Карагайлы, ниже водосброса, высоко му уровню экологического риска.
4. Содержание меди, цинка, свинца, кадмия в мышечной ткани, печени щуки и плотвы, обитающих в р. Худолаз на участке ниже сброса промышленных точных вод, в несколько раз выше, чем у рыб, выловленных выше сброса и пре вышает физиологическую норму. Содержание меди в мышечной ткани карасей серебряных в 6,4 раза превышает физиологическую норму. В мышечных тканях щуки, обитаемых в р. Худолаз в акватории ниже сбросов сточных вод, отмече но содержание ряда диоксинов, в основном 12378-ПнХДФ и 123478-ГкХДФ.
5. Морфофизиологические показатели крови рыб, обитающих в реке Худолаз выше сбросов сточных вод комбината, находятся в рамках физиологической нормы. У рыб, выловленных в реке ниже сбросов и оз. Култубан наблюдается замедление СОЭ, уменьшение количества эритроцитов, понижение концентра ции гемоглобина, увеличение содержание белка в плазме и в сыворотке крови.
6. Гепатоциты печени у рыб, выловленных в р. Худолаз в зоне выше сбросов сточных вод, без существенных изменений по сравнению с загрязненным уча стком реки. Токсическое влияние загрязнителей в зоне в зоне водосброса гор но-обогатительного комбината характеризуется выраженными гистологически ми изменениями в печени рыб. У карасей серебряных оз. Култубан гепатоциты печени подвержены меньшим изменениям и проявляют достаточную функцио нальную активность.
РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Провести экологическую паспортизацию всех действующих предприятий на бассейне р. Худолаз и вблизи оз. Култубан с целью выявления количественно го и качественного состава всех загрязняющих веществ и прежде всего содер жащих солей тяжелых металлов.
2. Исходя из существующего уровня загрязнения реки Худолаз, озера Култу бан солями тяжелых металлов (Cu, Zn, Pb, Cd) и оценки состояния основных объектов ихтиофауны (щука, карась серебряный, плотва), рекомендовать руко водству горно-обогатительного комбината разработать мероприятия по совер шенствованию очистки сточных вод перед их сбросом в реку.
Список научных работ опубликованных по теме диссертации Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Курамшина Н.Г., Бикташева Ф.Х., Аминева Ф.А. Современное состоя ние рыбоводства в озерах РБ. – М.:- Рыбное хозяйство. 2008. №5. - С. 56-58.
2. Курамшина Н.Г., Аминева Ф.А. Оценка экологического состояния ма лых рек Зауралья Республики Башкортостан и видовой состав рыбы. М.: Рыб ное хозяйство. 2009, №6.- С. 59-61.
Статьи в региональных изданиях и материалах конференций 3. Аминева Ф.А. Влияние техногенной сферы в районе г.Сибая на состоя ние поверхностных вод рек Худолаз и Карагайлы. Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологического образования в школе и вузе», г. Бирск: БирСГПА, 2007.- С. 99-100.
4. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г., Бикташева Ф.Х. Оценка экологического риска по тяжелым металлам озера Култубан (в зоне влияния Сибайского ГОК).
Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологического образования в школе и вузе».- г.Бирск: БирСГПА, 2007. - С. 101-103.
5. Аминева Ф.А., Бикташева Ф.Х. Биоаккумуляция токсичных металлов в организме рыб в озерах Башкортостан. Сборник научных статей «Современные проблемы интенсификации производства в реализации национального проекта «Развитие АПК».- М.: Изд-во ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2007.- С. 4-7.
6. Аминева Ф.А. Биоаккумуляция тяжелых металлов в рыбе в зоне действия Сибайского медно-рудного месторождения. Материалы республиканской науч но-практической конференции «Проблемы и перспективы конкурентоспособ ного воспроизводства в Башкирском Зауралье».- Уфа: РИЦ БашГУ, 2008. С.13-16.
7. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г. Накопление тяжелых металлов компо нентами речных экосистем Сибайского рудного района. Материалы Всероссий ской научно- практической конференции «Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК» в рамках XIX Международной специали зированной выставки «Агрокомплекс-2009». Часть I. –Уфа.: БГАУ 2009. -С.
225-228.
8. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г. Биоаккумуляция тяжелых металлов (Cu, Cd, Zn, Pb) в мышцах и органах плотвы (Rutilus rutilus). Сборник научных тру дов IV международной научно-практической конференции «Актуальные эко логические проблемы». -Уфа: БГАУ, 2009.- С. 7-8.
9. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г. Оценка устойчивости рыбного сообще ства к негативным воздействиям в реке Худолаз. Сборник научных трудов IV международной научно-практической конференции «Актуальные экологиче ские проблемы». -Уфа: 2009.- С. 8-11.
10. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г. Экологическая характеристика гидро- и биоресурсов озера Култубан по тяжелым металлам. Сборник научных трудов Всероссийской научной конференции с международным участием «Безопас ность жизнедеятельности. Проблемы и пути решения в АПК».- Уфа: БГАУ, 2010.-С. 3-5.
11. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г. Гистологическая характеристика патоло гий рыб р. Худолаз Башкирского Зауралья. Материалы Всероссийской научно практической конференции в рамках ХХ юбилейной специализированной вы ставки «Агрокомплекс -2010».- Часть III.Уфа: БГАУ. 2010.- С. 191-194.
12. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г.Оценка содержания диоксинов в тканях рыб и их влияние на показатели крови (река Худолаз - Зауралье Башкортостан).
Сборник научных трудов Всероссийской научно- практической конференции с международным участием «Безопасность жизнедеятельности. Проблемы и пути решения в АПК».- Уфа: БГАУ, 2010.- С. 5-8.
13. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г., Назыров А.Д. Содержание тяжелых ме таллов в рыбах озера Култубан Башкирского Зауралья. Материалы междуна родной научно-практической конференции, посвященной 80-летию БашГАУ.
Уфа.2010.- С. 266-269.
14. Аминева Л.В., Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г. Экологическое состояние реки Худолаз и видовой состав рыб. Сборник научных трудов Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «ЕС-Россия: 7-ая Ра мочная программа в области биотехнологии, сельского, лесного, рыбного хо зяйства и пищи» в рамках Федеральной целевой программы «Научно педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы». Уфа.:БГАУ, -С. 36-37.
15. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г. Оценка содержания диоксинов в тканях рыб и их гистологическая характеристика (река Худолаз Зауралье РБ). Сборник научных трудов V международной научно-практической конференции «Акту альные экологические проблемы». Уфа: БГАУ, 2010.- С. 8-12.
16. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г., Назыров А.Д., Беляева А.С.Содержание тяжелых металлов в рыбах озера Култубан Башкирского Зауралья. Материалы научно- практической конференции «Государственная политика в области ох раны окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», в рамках XV специализированной выставки «Уралэкология. Промышленная безопасность-2010» Уфа.- 2010. -С. 54-58.
17. Аминева Ф.А., Курамшина Н.Г., Назыров А.Д., Беляева А.С. Рыбы озера Култубан Башкирского Зауралья. Научно-практический экологический журнал «Табигат», Уфа: НИИ БЖД.-2010., №11(106). - С. 10-11.
18. Курамшина Н.Г., Латыпова Г.Ф., Аминева Ф.А., Матвеева А.Ю. Состоя ние рыбных ресурсов реки Белой. Научный журнал Башкирский экологический вестник.- Уфа: НИИ БЖД, 2010., №4(25).- С. 35-39.
Подписано в печать 25.03.2011 г. Формат бумаги 60841/16. Усл. печ. л. 1, Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс». Печать трафаретная. Заказ 141. Тираж 100 экз.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Типография ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» 450001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября,