БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2005, том 31, № 3, с. 202-206
УДК 577.1:577.41 ЭКОЛОГИЯ
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ТКАНЯХ ДОМИНИРУЮЩИХ ВИДОВ БЕНТОСА И В ДОННЫХ ОСАДКАХ БУХТЫ ЗОЛОТОЙ РОГ ЯПОНСКОГО МОРЯ1
© 2005 г. И. Л. Давыдкова1, Н. П. Фадеева1, Л. Т. Ковековдова2, В. И. Фадеев3
1 Дальневосточный государственный университет, Владивосток 690000; 2Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр, Владивосток 690600;
3Институт биологии моря ДВО РАН, Владивосток 690041 e-mail: inmarbio@mail.primorye.ru
Статья принята к печати 17.09.2004 г.
Впервые приведены данные по содержанию тяжелых металлов в полихетах и свободноживущих нематодах, обитающих в донных осадках б. Золотой Рог в районе порта Владивосток. Выявлено высокое хроническое содержание тяжелых металлов Fe, Си, Zn и Cd как в донных осадках, так и в животных инфауны. Уровень содержания ряда токсичных элементов в тканях полихеты Dorvillea (Schistomeringos) japonica, живущей в загрязненных донных отложениях, выше, чем в тканях особей этого вида из относительно чистых районов Японского моря. Сходные высокие концентрации Fe обнаружены у полихеты Capitella capitata и свободноживущей нематоды Oncholaimium ramosum. В тканях нематоды О. ramosum отмечены наиболее высокие концентрации Fe, Zn, Си и Cd. Экстремальное загрязнение донных осадков не только обедняет видовой состав инфауны, но и формирует специфические сообщества видов, выносливых к высоким концентрациям тяжелых металлов.
Ключевые слова: полихеты, свободноживущие нематоды, донные осадки, тяжелые металлы, атомная абсорбция.
Heavy metal content in tissues of dominant benthic species and bottom sediments of Zolotoi Rog Bay, Sea of Japan. I. L. Davydkova1, N. P. Fadeeva1, L. T. Kovekovdova2, V. I. Fadeev3 (1Far Eastern State University, Vladivostok 690000; 2Pacific Fisheries Research Center, Vladivostok 690600; institute of Marine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)
Data on heavy metal contents in soft tissues of worms inhabiting bottom sediments of Zolotoi Rog Bay near the port of Vladivostok are reported. High levels of heavy metals (Fe, Cu, Zn, and Cd) were found in bottom sediments and infaunal animals. The levels of some toxic elements in tissues of the polychaete Dorvillea (Schistomeringos) japonica inhabiting polluted sediments of Zolotoi Rog Bay were higher than in tissues of worms from unpolluted areas of the Sea of Japan. Similar high concentrations of Fe were found in deposit feeders: the polychaete Capitella capitata and the nematode Oncholaimium ramosum. The highest concentrations of Fe, Zn, Cu, and Cd were found in tissues of the free-living nematode O. ramosum. Chronic pollution of marine sediments leads to a decrease in biodiversity of the infauna and formation of metal-tolerant communities. (Biologiya Morya, Vladivostok, 2005, vol. 31, no. 3, pp. 202-206).
Key words: polychaetes, free-living nematodes, bottom sediments, heavy metals, atomic absorption.
Бытовые и техногенные стоки, поступающие в порты зал. Петра Великого, привели к созданию очагов локального и регионального загрязнения, в которых наблюдается нарушение естественного хода биологических процессов (Ващенко, 2000). Концентрации тяжелых металлов в донных отложениях, поровых водах и придонном слое воды здесь намного выше, чем в водной толще (Tkalin et al., 1993; Fadeeva et al., 2003). Повышение содержания металлов в среде неизбежно ведет к накоплению их в организмах гидробионтов (Carballeira et al., 2000).
Исследование накопления тяжелых металлов донными организмами и их токсичности - составная часть комплексного изучения действия загрязнения на водные экосистемы. До настоящего времени взаимоотношения донной биоты и загрязнителей (в частности, тяжелых металлов) анализировались в основном на мик-
роорганизмах (Capone, Bauer, 1992; Das, 2000), фито- и зоопланктоне (Патин, 1979), животных-сестонофагах (Христофорова, 1989; Das, 2000, и др.) и обрастателях (Корякова и др., 2002, 2003). Мелкие представители инфауны в этом плане пока не изучены (Tkalin et al., 1993; Белан, 1999). Многощетинковые и круглые черви -важнейшие функциональные компоненты биоты толщи донных осадков. Они способны накапливать существенную биомассу и играют значительную роль в трансформации органических соединений морских грунтов (Патин, 1979; Heip et al., 1985). Однако эффект воздействия загрязнителей на метаболизм и численность их естественных сообществ практически не изучен.
Цель данного исследования - определение содержания тяжелых металлов в тканях доминирующих групп донных организмов и в морских осадках в условиях хронического загрязнения.
'Работа выполнена при финансовой поддержке грантов Российского фонда фундаментальных исследований (№ 03-04-49573), ДВО РАН (№ 04-1-П13-047) и фонда Министерства образования и науки РФ и ТО СИВ) (№ КЕС-003).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Материалом для данной работы послужили пробы илистого грунта, взятые в б. Золотой Рог (Японское море) в районе порта Владивосток с глубины 13 м у 44-го причала. Пробы донных осадков взяты в 2000-2003 гг., а животные для анализа отобраны из проб в б. Золотой Рог и зал. Восток в 2003 г.
Пробы грунта промывали морской водой через мельничный газ (размер ячеи 0.1 х 0.1 мм) и частями просматривали осадок в чашках Петри под бинокуляром на наличие в них донных червей, которых выбирали и сортировали по видам. Для анализа на содержание тяжелых металлов отбирали от 2 до 100 особей каждого вида длиной от 9 до 100 мм. Затем их отмывали от частиц осадка в морской воде и содержали в отдельных стаканах с отфильтрованной морской водой в течение 1-4 сут для очистки кишечника.
Измерение концентрации тяжелых металлов в тканях червей для каждого вида было проведено в трех пробах, количество животных в которых зависело от их размера. Подготовку проб червей к атомно-абсорбционному анализу металлов проводили методом кислотной минерализации в соответствии с ГОСТ 26929-94. Сырую массу тканей животных обрабатывали 3-5 мл концентрированной HN03 и выдерживали 24 ч при комнатной температуре, затем 3 ч пробы нагревали при температуре 120°С, охлаждали и доводили до объема 5 мл, разбавляя бидистиллированной водой.
Для подготовки проб грунта к атомно-абсорбционному определению кислоторастворимых форм металлов образцы высушивали при температуре 105°С и просеивали через пластиковое сито с диаметром ячейки 2 мм. Навеску сухого грунта массой 1 г помещали в стакан из термостойкого стекла объемом 50 мл, обрабатывали 10 мл концентрированной HN03 и выдерживали 24 ч при комнатной температуре. Затем нагревали при 120°С в течение 3 ч. В охлажденный раствор добавляли 3 мл концентрированной хлорной кислоты (HC104), смесь нагревали при 210°С до появления белых паров HCl. Остаток фильтровали и доводили до объема 25 мл, разбавляя бидистиллированной водой.
Анализ проб на содержание тяжелых металлов проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре "Nippon Jarrel Ash" модели АА-885 в пламени ацетилен-воздух. Фон корректировался дейтериевой лампой. Для контроля применяли стандартные образцы растворов металлов, внесенные
в Государственный реестр средств измерений (ГСОРМ). Относительная погрешность определения элементов составляла не более 5%.
Анализ гранулометрического состава грунта осуществляли путем разделения частиц на фракции рассеиванием через сито (для частиц более 0.1 мм) и седиментационным методом (частицы менее 0.1 мм).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Подводные ландшафты б. Золотой Рог относят к аккумулятивному типу, в донных осадках которых накапливаются мелкозернистые алевритовые и пелито-вые материалы. В связи с тем, что бухта имеет слабый водообмен и высокую скорость осадконакопления, се-диментационный поток металлов на дно выше биоассимиляционного .
Исследованные грунты были полужидкой консистенции, имели цвет от темно-серого до черного. Содержание фракции грунта диаметром частиц менее 0.05 мм составляло около 45%.
Последовательность распределения содержания тяжелых металлов в донных осадках б. Золотой Рог (табл. 1) можно представить следующим рядом: Fe > Pb > Zn > Си > Mn > Cr > Ni > Co > Cd, что не соответствует распределению этих элементов в естественной среде и подтверждает нарушение их соотношения вследствие антропогенного пресса. Высокий уровень содержания тяжелых металлов в донных отложениях сохраняется во времени (табл. 1). Мониторинг уровня тяжелых металлов в донных отложениях бухты свидетельствует о том, что их концентрации в 10-90 раз превышают фоновые, а содержание практически всех элементов значительно выше вероятно действующих концентраций (Long et al., 1995), вызывающих снижение обилия и видового разнообразия бентоса со временем.
Сильное хроническое загрязнение в кутовой части бухты является причиной изменения гидрохимических условий среды и разрушения природной структуры донных сообществ, из которых исчезают такие группы животных, как двустворчатые моллюски, ракообразные
Таблица 1. Средние концентрации (X ± стандартное отклонение) кислоторастворимых форм тяжелых металлов (мкг/г сухой массы) в донных осадках б. Золотой Рог и на фоновых станциях (зал. Восток, о-в Рейнеке) и диапазоны вероятно действующих концентраций (ВДК) для макробентоса
ВДК (Long et al., 1995) Фоновые станции Б. Золотой Рог
Элемент о-в Рейнеке (Симоконь, 2003) зал. Восток (Христо-форова и др., 2004) 2000 г. 2002 г. 2003 г.
Fe Н.д. 15000 Н.д. 20250±1417 15000±1050 16312±1142
Zn 271-410 50 90 182.5±5.5 462±14 837±25
Cu 108-270 10 17 422.5±2.5 300±6 235±5
Pb 112-218 10 45 925±28 235±7 250±8
Mn Н.д. 150 Н.д. 150±8 Н.д. Н.д.
Cr 160-370 20 Н.д. 90±9 72.5±7.3 42.5±4.3
Ni 43-52 10 20 17.5±0.5 16.2±0.5 17.5±0.5
Cd 4.2-9.6 0.1 Н.д. 9.5±7.6 4.0±0.3 4.8±0.4
Co Н.д. 8 Н.д. 7.5±0.3 6.3±0.2 6.3±0.2
Примечание. Н.д. - нет данных.
204
ДАВЫДКОВА И ДР.
и иглокожие, а преимущественное развитие получают многощетинковые черви семейств нереид (Nereis vexil-losa, N. zonata, Alitta brandti), капителлид (Capitella capitata) и дорвиллид [Dorvillea (Schistomeringos) japónica, Ophryotrocha sp.7, а также свобо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.