31 мая 2019г.
Все ткани и клетки живых организмов содержат в себе химические элементы в свободном состоянии, а также большое количество химических соединений. Тяжелые металлы среди химических элементов наиболее токсичны, поэтому очень важно изучать их содержание не только в почве, воде, растениях, но и в органах и тканях различных видов животных.
Известно, что рыбы чутко реагируют на изменение условий окружающей среды, в частности химического состава воды, донных отложений. Поэтому среди существующих методов индикации экологического состояния водоемов все более востребованными становятся методы биоиндикации. Так, при определении степени загрязнения водоемов тяжелыми металлами в качестве биоиндикаторов используют рыб, оценивая уровень содержания и характер накопления микроэлементов в тканях и органах.
Для диагностики отравления рыб в настоящее время используются анамнестические сведения, клинические, патологоанатомические, гистологические, гематологические, физиологические, биохимические, биофизические методы исследования, а также метод кислотных эритрограмм и метод условных рефлексов.
На уровне молекул следует вскрыть: 1) связь структуры вещества с его токсичностью; 2) места поражения или точки приложения токсиканта: субстраты в клетке, изменение биохимических процессов (например, синтез белка, окислительное фосфолирование, фотосинтез).
Соли тяжелых металлов (марганец, никель, хром, мышьяк, кадмий, свинец, железо, цинк, ртуть, медь, серебро) разрушают респираторный эпителий жабр, вплоть до полного отделения эпителия от нитей жаберных пластинок, иногда вызывают кровотечение из жабр, а также изменения со стороны пигментных клеток-хроматофоров. Кожные покровы и жабры под действием этих ядов обильно покрываются слизью, препятствующей газообмену. В результате всех этих изменений в организме у рыб возникает недостаток кислорода, накопление углекислоты.
При отравлении шестивалентным хромом в брюшной полости рыб скапливается оранжево-желтая жидкость. Свинец, сапонин, селен, гербициды и другие соединения разрушают эритроциты, в результате сыворотка крови окрашивается в красный цвет. При отравлении селеном наблюдаются дегенеративные процессы в печени вокруг центральной вены. Элементарный фосфор при хронических отравлениях приводит к дистрофическим изменениям в печени, почках (в клубочках), сердце. В брюшной полости скапливается желтоватая жидкость.
Обратимость отравления зависит от природы и химических свойств яда, времени воздействия, концентрации, степени поражения, видовых особенностей рыб и других факторов. Так, пересадка рыб в чистую воду после пребывания их в токсических растворах солей тяжелых металлов (кадмия, ртути, никеля, кобальта) не спасала их от гибели, так как в этих случаях наблюдались необратимые поражения жаберного эпителия.
В литературе имеются сведения, что у рыбы после воздействия токсикантов, особенно локального характера, понижается сопротивляемость организма к различного рода заболеваниям; часто рыба страдает сапролегниозом, как это установлено на примере действия фенола. Большинство солей тяжелых металлов, хлорорганических пестицидов, радионуклидов оказывает токсическое действие на организм рыб в малых дозах посредством кумуляции.
Содержание тяжелых металлов в организме рыб зависит от характера их питания, а также интенсивности обменных процессов. На организм человека и животных физиологическое действие металлов различно и зависит от природы металла, типа соединения, в котором он существует в природной среде, а также его концентрации.
Сущность биологических методов основана на воздействии ядовитых веществ, содержащихся в воде, на биологические тест-объекты и учет некоторых физиологических показателей (клинические признаки отравления либо гибель животного). Примерами чувствительности биологических объектов к различным ядохимикатам может служить реакция личинок хаоборуса, ракообразных, и водяных клещей к полихлорпинену (ПХП). Отравление рыб ДДТ (дихлордифенил трихлорметилметаном), его аналогами, ГХЦГ (гексахлорциклогексаном) можно установить на дрозофилах или комнатных мухах.
Для этого у отравленных рыб берут мозг, печень, селезенку и половые продукты, растирают в ступке с небольшим количеством сахара и скармливают комнатным мухам. Отравление рыб подтверждается, если все мухи погибают с типичными признаками судорог и параличей.
Чувствительность метода повышается при концентрировании яда в объекте (воде, рыбе). Это так называемый метод «сухой пленки». Подопытных насекомых выдерживают в сухой пленке токсического вещества, получаемого испарением досуха части образца объекта исследования (вода, рыба и пр.). Для этого исследуемый объект заливают ацетоном, плотно закрывают и периодически встряхивают. Экстракцию проводят при комнатной температуре в течение 8-10 часов. Ацетоновый экстракт фильтруют в чашку Петри и оставляют при комнатной температуре до полного испарения. В чашку Петри помешают 20-30 мух. Для контроля столько же мух помещают в другую чашку Петри, где находится остаток ацетонового экстракта их нормального (неотравленного) объекта. Окончательно погибших мух подсчитывают через 10 часов. Метод позволяет обнаружить 0,5 мкг тиофоса и других ФОС (фосфорорганических соединений) в пробе.
Распределение меди по органам карпа (лат. Cyprinus) выглядит следующим образом: чешуя → жабры → сердце → печень → мышцы → гонады. Наибольшая концентрация меди у карпа наблюдается в чешуе и жабрах, также отмечается значительное содержание свинца в этих органах. Установленное высокое содержание меди в печени, сердце и мышцах показывает характер еѐ аккумуляции в организме карпа. Высокое содержание хрома отмечается в мышцах, у самок его концентрация выше. Самое высокое содержание свинца обнаружено в печени и мышцах карпа.
В результате исследования установлено, что в организме щуки в пределах норматива ПДК содержатся цинк, медь, свинец. Высокое содержание меди отмечается у щуки в печени и сердце; свинца – в гонадах; хрома – в мышцах. Установленные низкие значения хрома, свинца в жабрах и чешуе щуки, возможно, свидетельствуют о трофической природе их аккумуляции.
Распределение тяжелых металлов в организмах леща (лат. Abramis brama), щуки (лат. Esox lucius) и карпа характеризуется неоднородностью, что определяется физикохимическими свойствами элементов, функциональными особенностями тканей и органов, эколого-биологическими характеристиками изучаемых видов рыб. Аккумуляция тяжелых металлов у леща наблюдается, в основном, в печени (железо, цинк, медь и свинец); в мышцах – хрома. Установленная закономерность аккумуляции ТМ у синца следующая: в печени – железо и свинец; в чешуе – цинк и медь; в мышцах и сердце – хром. Закономерность накопления металлов у щуки определяется высоким содержанием в печени – железа; в чешуе – меди; в мышцах – железа, хрома, свинца и цинка.
Список литературы
1 Голованова И.Л. Влияние тяжелых металлов на физиолого-биохимический статус рыб и водных беспозвоночных // Биология внутренних вод. 2008. № 1. С. 99–108.
2 Газина И.А. Особенности распределения и накопления тяжелых металлов в органах и тканях рыб // Известия АлтГУ. серия Химия. География. Биология. № 3. Барнаул : Изд-во АлГУ. 2005. С. 90–93.
3 Ефремов И.В. Математическое моделирование миграции радионуклидов в почвенно-растительных комплексах Оренбуржья // Вестник Оренбургского государственного университета. 2005. № 9 (47). С. 129-133.
4 Ефремов И.В. Моделирование процессов миграции тяжелых металлов в почвенно-растительных комплексах // Аграрная Россия. 2011. № 1. С. 13-20.
5 Ефремов И.В. Технология утилизации выбуренной породы // Вестник Оренбургского государственного университета. 2011. № 6 (125). С. 181-184.
6 Солопова В.А. Особенности получения воды методом конденсации на территории Оренбургской области // Вестник Оренбургского государственного университета. 2015. № 6 (181). С. 172-177.
