СОДЕРЖАНИЕ РТУТИ В МЫШЦАХ РЫБ ИЗ ВОДОЕМОВ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ: ПРИЧИНЫ ИНТЕНСИВНОГО НАКОПЛЕНИЯ И ОЦЕНКА НЕГАТИВНОГО ЭФФЕКТА НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ ЛЮДЕЙ
Комов В. Т., Степанова И.К., Гремячих В.А.
Институт биологии внутренних вод им. И.Д.Папанина РАН,
152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, vkomov@ibiw.yaroslavl.ru
Выявлена проблема ртутного загрязнения водоемов Северо-Запада РФ.
Проанализированы закономерности миграции металла в водных экосистемах. Особое внимание обращено на низкое содержание ртути в рыбе (даже на уровне ПДК), которое представляет угрозу для здоровья человека. Сравнивалась отечественная и международная оценка влияния ртути на состояние здоровья населения, приведены рекомендации по ее нормированию при употреблении в пищу рыбы из разных водоемов.ВВЕДЕНИЕ
Источники поступления ртути в окружающую среду и закономерности ее миграции в водных экосистемах.
Повышенное содержание ртути в рыбе населяющей удаленные от промышленных источников слабоминерализованные водоемы и кислые озера отмечено в Скандинавии [26, 42], Канаде [30, 45], США [22, 27] и России [11, 12, 25]. Это происходит частично за счет увеличивающегося по сравнению с доиндустриальным периодом количества выбрасываемой в атмосферу ртути [23, 36] и частично за счет интенсификации процесса образования метилированной формы ртути в слабощелочных и закисленных водах [43, 44]. Наличие локальных источников загрязнения ртутью на площади водосборного бассейна усугубляет ситуацию.
Природные поступления ртути в атмосферу в результате общей дегазации земной коры и океанов, а также вулканической деятельности оцениваются в 4-5 тыс. т в год, а количество антропогенных выбросов составляют 3-5 тыс. т в год [18]. На долю России и стран бывшего СССР приходится незначительная часть от общего объема антропогенных выбросов ртути в атмосферу. Время пребывания паров ртути в атмосфере - от 0.5 до 3 лет. В целом, фон ртути в атмосфере составляет 0.00002 мг/м3
[3].
Плотность атмосферных выпадений ртути на территории России (20-45 г/км2 в год) [5] такова, что при полном поглощении рыбой металла, выпадающего только на поверхность водоема без учета водосборного бассейна, уровень накопления ею токсиканта за 1 год может превысить предельно допустимые значения в 2-10 раз и составить 1-10 мг/кг.
В соответствии с прогнозом модели, описывающей изменения количества аккумулированной биотой метилированной формы ртути от объема поступившей в озеро неорганической формы ртути, десять лет - минимальный временной период для накопления металла в долгоживущих гидробионтах (рыбах) [35]. Столь длительный период объясняется сложностью процессов перехода в воде соединений ртути из одного состояния в другое. Ртуть в двухвалентной форме, попав в водоем: 1) восстанавливается до элементарного состояния и улетучивается в атмосферу, 2) образует прочные нерастворимые соединения (сульфиды) и откладывается в донных отложениях, 3) сорбируется на поверхности бактериальных мембран и переходит в метилированную форму (метилртуть - ртутьорганическое соединение). Содержащаяся в бактериальной биомассе метилртуть поглощается зоопланктоном, который, в свою очередь, служит пищей для молоди рыб или (после отмирания) бентосных организмов. Различия между концентрацией ртути в воде и в конечном звене пищевой цепи - рыбе достигают нескольких сотен тысяч раз (в воде - нанограммы в литре, а в мышцах - миллиграммы на килограмм веса). Для верховных хищников (крупная хищная рыба) ключевое значение имеет величина содержания ртути в корме. Как правило, содержание ртути в хищнике в 5 раз больше, чем в объектах его питания. Интенсивность линейного роста рыб может рассматриваться как существенный фактор, влияющий на бионакопление ртути. Представители быстро растущих видов, например, судак или щука, к 5-летнему возрасту в Рыбинском водохранилище достигают массы 1.0-1.5 кг, в то время как окунь - только 200 г. Окунь из ацццных озер растет еще медленнее и его вес не всегда превышает 100 г [25].Содержание ртути в рыбе из российских водоемов на уровне ПДК в настоящее время представляется не безобидным, поскольку негативный эффект этого металла в малых дозах на здоровье человека неоднократно документально подтверждался в научной литературе [32, 33,47].
Токсическое действие низких доз ртутьорганических соединений на состояние здоровья человека и животных.
Давно известна токсичность ртути и ее солей. Метилртуть - соединение гораздо более токсичное, чем неорганические формы металла. Основным и в большинстве случаев единственным источником метилртути для человека является рыба, употребляемая им в пищу, т.к. более 97% от общего содержания ртути в мышцах рыб находятся в метилированной форме [47]. При этом велик риск не столько непосредственного отравления метилртутью, сколько риск непредсказуемых последствий от хронического или дозированного контакта с небольшими количествами токсиканта, обладающего высокой способностью к накоплению в организме.Для установления безопасных для здоровья человека доз метилртути проводились и проводятся эксперименты и обследования населения, у которого рыба традиционно составляет основу рациона питания (Квебек, Сейшельские и Фарерские острова, Новая Зеландия). Степень ртутной нагрузки в экспериментах задается количеством метилртути в пище испытуемых, а при массовых обследованиях населения ориентиром для нее служит содержание метилртути в крови и волосах людей, поскольку оно коррелирует с количеством поглощенной с пищей ртути. Полученные данные, к сожалению, пока еще немногочисленны и трудно анализируемы в силу использования авторами разнообразных неунифицированных методик, а также и того обстоятельства, что метилртуть может вызывать очень отдаленные последствия.
При обследовании населения в районах, где рыба составляет один из основных источников белка в рационе питания, удалось выявить зависимость отклонений в состоянии здоровья людей от содержания ртути в их крови и волосах, которое находилось в пределах, соответственно: 0.5-10.0 мкг/л и 0.5-30.0 мг/кг [41].
Содержавшаяся в крови и молоке матерей метилртуть (плацента не является барьером для этого соединения) вызывала у детей до 1 года ослабление мышечного тонуса, формирование аномальных рефлексов и задержку таких этапов развития, как начало хождения и стояния без опоры [29, 34].
Дети дошкольного возраста, подверженные действию метилртути (питались ртутьсодержащей рыбой), имели более низкие нейрофизиологические показатели по сравнению со своими сверстниками, не испытывавшими такого воздействия, а именно: более слабое развитие речи, интеллекта, плохую пространственную ориентацию и координацию движений.
У некоторых из них наблюдалось ослабление слуха, и нарушалась четкость зрения [21, 31]. Все вышеперечисленные отклонения в развитии коррелировали с содержанием ртути в крови детей.В немногочисленных работах по изучению влияния метилртути на организм взрослого человека преимущественно анализировали усвояемость соединения, выведение его из организма человека, а также его влияние на сердечно-сосудистую, нервную и репродуктивную системы и органы чувств.
В экспериментах на добровольцах установлено, что организмом человека усваивается и не выводится в течение первых 3-4 дней 91-97% (в среднем 94% метилртути). Из всего объема усвоенного металлорганического соединения на кровь приходится от 6 до 10% [40].
Средний период полувыведения метилртути (срок, в течение которого происходит выведение из организма 50% усвоенного металла) из крови человека, согласно всем имеющимся по данному вопросу на настоящий момент публикациям, составляет 45-70 дней.
Данные о влиянии низких доз метилртути на сердечно-сосудистую систему человека единичны и свидетельствуют о связи содержания ртути в крови пациентов с повышением у них кровяного давления и риска развития острого инфаркта миокарда [37, 39]. Гораздо более подробно изучена устойчивая и имеющая отсроченные во времени эффекты нейротоксичность метилртути для жителей области Минамата (Япония). У 83-93% больных (болезнь Минамата) наблюдалось нарушение функционирования сенсорных систем, равновесия, тремор конечностей, пониженная болевая чувствительность рук и ног, головокружения.
Исследования на животных подтвердили вывод, что низкие дозы метилртути (20-30 мкг/кг в день) оказывают отдаленные эффекты, сильнее проявляющиеся с увеличением возраста [38].
Особое беспокойство вызывает возможное влияние низких доз метилртути на воспроизводство живых организмов, в том числе и человека (в настоящий момент каких-либо данных по этому вопросу нет). Исследования на грызунах свидетельствуют о серьезных нарушениях в репродуктивной системе животных под воздействием метилртути, а именно: уменьшении объема спермы, атрофии половых желез, частичной резорбции эмбрионов, снижении выживаемости потомства, увеличении количества уродств у потомков [19, 20, 28].
Единственное, что не позволяет считать метилртуть фактором высочайшего риска - это отсутствие данных по наследственным мутагенным эффектам.
Известны лишь случаи увеличения числа хромосомных аберраций в лимфоцитах людей, употреблявших в пищу ртутьсодержащие мясо и рыбу [46]. Случаи канцерогенного действия метилртути единичны и статистически недостоверны.Нормирование ртутного загрязнения. Предельно допустимые концентрации (ПДК). Ртуть и ее соединения - вещества первого класса опасности, и их содержание строго лимитируется во всех компонентах окружающей среды, питьевой воде, воздухе рабочей зоны, продуктах питания. Ниже приводятся санитарно-гигиенические нормативы, утвержденные в России (табл.1).
Таблица 1. Санитарно-гигиенические нормативы РФ по содержанию
ртути в различных средах. Тип среды Концентрация ртути Источник Атмосферный воздух 0.0003 мг/м3 I71 Вода 0.00001-0.0005 мг/л [6,9] Почва 2.1 мг/кг [4, 8] Рыба пресноводная нехищная 0.3 мг/кг [10] Рыба пресноводная хищная 0.6 мг/кг [10] Рыба морская 0.5 мг/кг I101 Тунец, меч-рыба, белуга 1.0 мг/кг [Ю] По санитарно-гигиеническим нормативам, действующим в России, сброс сточных вод, загрязненных ртутью запрещен [6]. ПДК ртути для рыбохозяйственных водоемов составляет 0.01 мкг/л, что гораздо ниже предела обнаружения металла при используемых в России методах. Поэтому считается, что действующие в нашей стране нормативы по содержанию ртути в воде следует рассматривать как перспективные [3]. Интересен опыт зарубежных стран в решении этой проблемы. Следствием пристального внимания государственных органов США является директивное внедрение новых методов анализа ртути в объектах окружающей среды и воды в том числе. Как результат - снижение ПДК ртути для водных экосистем охраняемых территорий с 25 нг/л до 1.8 нг/л [16].
Оценка негативного эффекта ртути на состояние здоровья людей. Система ПДК отражает среднестатистические величины ртути, представляющие опасность для здоровья населения. Однако очень часто система ПДК оказывается не эффективной. Особенно это относится к ПДК ртути в пищевых продуктах. При разработке отечественных ПДК ртути в рыбе учитываются как токсические свойства металла, так и средний объем той или иной рыбы, употребляемой населением.
Предполагается, что пресноводная нехищная рыба употребляется в большем количестве, чем хищная. Вместе с тем, очевидно, что в различных регионах потребление населением рыбы неодинаково, и соотношение в рационе хищной и нехищной рыбы может быть иное, чем по стране в целом. Более того, и в хищной, и в нехищной рыбе ртуть представлена одними и теми же токсичными формами. Поэтому более корректно оценивать ситуацию по величине поступающей в организм безопасной дозы ртути [47]. Рассчитывается эта доза с учетом минимального негативного эффекта на здоровье, наблюдаемого при потреблении определенного количества токсиканта, а также коэффициентов выведения и усвоения ртути в организме. За последние 30 лет величина безопасной дозы метилртути пересматривалась в зарубежных странах несколько раз в сторону ужесточения норматива.Наиболее строгие правила установлены в США, где безопасная ежедневная доза составляет 0.1 мкг метилртути в день на 1 кг веса человека (до 1995 г. она составляла 0.3 мкг) [41]. Для человека весом 70 кг безопасное ежедневное потребление равно 7 мкг. Такое количество метилртути содержится в 23 г мяса нехищной и 12 г мяса хищной рыбы, накопившей ртуть до уровней ПДК, действующих в России (0.3 мг/кг - нехищная и 0.6 мг/кг - хищная рыба). Для подростка весом 35 кг эта доза будет в два раза меньше.
По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) ежедневное поступление в организм метилртути в количестве 3-7 мкг на килограмм веса в день на 5% увеличивает возникновение неврологических заболеваний [47]. Поскольку население, как правило, не имеет представления о количестве ртути, поступающей в организм с рыбой и рыбопродуктами, ВОЗ рекомендует обращать особое внимание на состояние здоровья людей, употребляющих ежедневно 100 г рыбы и больше [47]. Рекомендация ВОЗ по Ограничению ежедневного поступления метилртути на уровне 30 мкг соответствует ограничению потребления рыбы, накопившей ртуть до уровней российских ПДК, на уровне 100 г (нехищной) или 50 г (хищной).
Следует отметить, что рекомендации ВОЗ направлены на сохранение здоровья взрослого населения, в то время как цель американских нормативов - предотвращение негативного влияния метилртути на развивающийся организм ребенка. К сожалению, в России проведено крайне мало исследований по изучению накопления ртути в рыбе и экосистеме водоема в целом, хотя рыба, населяющая многочисленные озера Северо-Запада России, традиционно и разнообразно присутствует в рационе питания местного населения.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Водоемы. Полный анализ ртутного загрязнения рыбы из водоемов области невозможно сделать в течение короткого промежутка временй. Поэтому мы сочли целесообразным выделить приоритетные для исследования водоемы, выбор которых ределялся двумя основными причинами.
Водоем должен иметь существенное рыбохозяйственное значение.
Водоем должен быть расположён на территории, где закисленные озера (с уровнем pH воды 5.0 и ниже) представляют собой неотъемлемый элемент природно-ландшафтных комплексов.
Озера с низким уровнем pH воды, как правило, населены сильно загрязненной ртутью рыбой, преимущественно окунем [12, 25]. Обнаружение повышенного содержания ртути в рыбе в таких водоемах свидетельствовало бы о потенциальной угрозе здоровью определенных слоев населения, в первую очередь детей, беременных и кормящих грудью женщин, а также профессиональных рыбаков и членов их семей.
К водоемам соответствующим первому требованию отнесены Шекснинское, Иваньковское, Рыбинское водохранилища, озера Белое, Кубенское, Воже, Суоярви, Вегарусярви. На них проводились и проводятся гидробиологические исследования. Гидрологические, гидрохимические, гидробиологические и ихтиологические показатели этих водоемов опубликованы в научных изданиях [2, 14, 15].
Среди многочисленных водоемов, соответствующих второму требованию, отобраны малые лесные озера и одна речка Вологодской области. Все они не имели на берегах и площадях водосборных бассейнов локальных источников загрязнения ртутью, т.е. последнее было непосредственно связано с атмосферными выпадениями. Малые озера Череповецкого района исследовались нами с 1986 г. [11, 13]. Поэтому они представляли интерес как базисные при анализе причин и многолетней динамики накопления ртути рыбами.
Отлов рыбы, отбор проб и их хранение. Ихтиофауна региона насчитывает не один десяток видов. Опыт изучения накопления ртути в мышцах рыб из стран Америки, Скандинавии и России свидетельствовал, что приоритетными следует считать хищные виды, имеющие промысловое значение или представляющие интерес для любительского рыболовства. В Швеции и Финляндии для этих целей используют щуку и окуня, в США - судака и окуня (помимо местных видов). В водоемах России больше подходил окунь.
Рыбу в водоемах отлавливали на удочку, неводом и ставными сетями, затем помещали в полиэтиленовые пакеты и замораживали (_4 14°С). В таких условиях рыбу хранили в течение двух недель до определения в ней содержания ртути. Перед анализом рыбу взвешивали, измеряли ее длину, определяли пол.
Анализ содержания ртути в пробах. Пробоподготовка и инструментальный анализ содержания металла в образцах проводили в соответствии с международными требованиями, установленными Комиссией ООН по Продовольствию и Сельскому Хозяйству [17]. Отклонение от принятых стандартов могло повлечь за собой загрязнение проб (следовательно, завышение измеряемых величин) или потерю металла в процессе пробоподготовки (следовательно, занижение измеряемых величин). Правилами не предусматривалось и концентрирование проб.
В выборках рыб из разных водоемов было от 4 до 30 экземпляров. При размораживании рыбу помещали в эмалированные кюветы и 2-4 г скелетных мышц вырезали с левой стороны, начиная от спинного плавника до начала ребер вдоль тела. Весь инструмент и стеклянную посуду мыли 5-10 процентной азотной кислотой и ополаскивали дистиллированной водой. Пробу мышц от каждой рыбы делили на две части и делали три определения из каждой пробы. Для этого навеску в 1-2 г, после взвешивания заливали (в стеклянном стаканчике) смесью азотной кислоты и перекиси водорода в соотношении 1:1 (мокрое сжигание или мокрое озоление пробы) [17]. После мокрого сжигания раствор охлаждали и разбавляли до 25 мл дистиллированной водой. Общее содержание ртути в 1-2 мл образца определяли на анализаторе Юлия 5-К с использованием резонансной линии 253.7 нм. В качестве восстановителя применяли двухлористое олово. Сертифицированный биологический материал DORM II (мышцы акулы) со стандартным содержанием ртути получали в Институте химии окружающей среды (Канада). В каждой серии определений обязательно была и холостая проба. Различия между повторностями составили в среднем 5.7 % (в пределах 1.7-9.7%).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Абсолютные уровни содержания ртути в мышцах рыб.
Абсолютные значения содержания ртути в мышцах рыб из водоемов Вологодской, Ивановской, Костромской, Тверской областей варьировали в широких пределах: от 0.03 мг/кг у окуня из Рыбинского водохранилища (ст. Бабьи Горы, Ярославская область) до 1.06 окуня из оз. Темное (Вологодская область). Ниже приводятся средние значения содержания ртути в мышцах по каждой рыбе в отдельности с указанием превышения ПДК (табл. 2).
По допущению авторов соответствующих нормативных документов более высокие ПДК накопленной ртути у хищных видов рыб связаны с тем, что они представлены в рационе питания населения в меньшей степени. Последнее обстоятельство не в полной мере применимо к изучаемому нами окуню. Поэтому, анализируя данные по накоплению ртути в мышцах окуня из разных водоемов, мы сравнивали их с ПДК для хищных и нехищных рыб.
Превышение ПДК для хищной рыбы (0.6 мг/кг) зарегистрировано у окуня из озер Дубровское, Мотыкино, Темное, Утешково и у щуки из оз. Вегарусярви и р. Молоти.
Превышение ПДК для нехищной рыбы (0.3 мг/кг) отмечено для окуня из озер Дорожив, Змеиное, Кубенское, Нажмозеро, Вигагусярви, Вуонтеленярви, Голубая Ламба, Грушина Ламба, Кабозеро, Ламба Вегарус и Русиловское, а также Уводьского, Иваньковского и Рыбинского водохранилищ; для щук из озер Ипякялкянрви, Ламба Вегарус и Рыбинского водохранилища.
Анализ величин содержания ртути в мышцах разных рыб из разных водоемов показал, что при меньшем весе окунь накапливал металла столько же или больше, чем щука.
Таким образом, на территории Северо-Запада России имеются водоемы, населенные рыбами, в мышцах которых содержание ртути превышает ПДК.
Распределение ртути по органам и тканям. Распределение ртути по органам и тканям не зависело от видовой принадлежности рыб и имело следующий вид (от максимального значения к минимальному): мышцы > печень > кишечник > селезенка > мозг > гонады. Содержание ртути в печени не превышало 80% (а у окуня - 50%) от уровня ее содержания в мышцах. К органам с минимальным содержанием ртути печени не превышало 80% (а у окуня - 50%) от уровня ее содержания в мышцах. К органам с минимальным содержанием ртути
Таблица 2. Содержание ртути в мышечной ткани окуня и щуки из водоемов Северо-Запада России Водоем (станция) Год Число
особей Масса рыб, г' Hg, мг/кг сырой массы' Источник Окунь Вологодская обл. Озера Белое 2002 7 154.7±49.4 0.1040.03 Прим. 3 Воже 2002 11 170.8489.2 0.2140.03 Прим. 3 Дубровское 1989 10 26.740.6 0.6440.07»* 24, 25 Дубровское 1990 7 67.0±21.0 0.5840.07* 12, 5, Дубровское 1998 10 37.047.0 0.5940.07* 15 Дубровское 2002 9 26.049.6 0.5740.04* Прим. 3 Дорожив 1989 10 62.044.9 0.5040.023* 24, 25 Змеиное 2002 7 79.9413.2 0.4840.05* Прим. 3 Кубенское 2002 26 216.74110.7 0.4840.02* Прим. 3 Мотыкино 1989 10 59.542.7 0.5740.034* 24, 25 Мотыкино 1990 7 65.046.0 0.4640.06* 12, 15 Мотыкино 1998 11 48.049.0 0.6140.10** 15 Мотыкино 2002 5 102.6418.6 0.4740.06* Прим. 3 Нажмозеро 2002 5 75.8412.3 0.4140.06* Прим. 3 Отно 2002 4 350.5499.1 0.1940.06 Прим. 3 Темное 1989 10 154.6437.7 1.0640.22** 24,25 Утешково 1989 5 44.649.2 0.7840.048** 24, 25 Утешково 2002 5 77.8417.1 0.6540.06** Прим. 3 Хотавец 1989 10 62.347.0 0.11 40.006 24 Хотавец 1990 7 146.0477.0 0,0940.01 12, 15 Хотавец 1991 17 14.8845.45 0.08240.06 Прим. 3 Хотавец 2002 10 20.1416.3 0.0540.04 Прим. 3 Река
Яна I 2002 I 5 Г 80.8472.4 | 0.2340,05 I Прим. 3
Рыбинское водохранилище Шекснинский плес, устье р. Суда 1998 5 193.0417.0 0.1240.05 15 Рыбинское в-ще 2002 22 503.64244.8 0.3340.02’ Прим. 3 Шекснинское в-ще 2002 21 192.24127.5 0.2340.02 Прим. 3 Ивановская область
Уводьское водохранилище Верховье I 1997 I 9 | 176.0422.0 | 0.4Q4Q.Q5* | ~Л Число
особей
Hg, мг/кг сырой массы'
Водоем (станция)
Год
Масса рыб, г'
Источник
Озера Половчиновское 1992 5 59.42119.58 0.17І0.05 Прим. 3 Рыбаловское 1992 5 23.66±6.36 О.ЮіО.04 Прим. 3 Русиловское 1992 10 43.47±17.09 О.ЗЗіО. 18* Прим. 3 Скомороховское 1992 5 57.18U5.19 0.2U0.11 Прим. 3 Чухломское 1992 5 22.2il.68 О.ОбіО.ОІ Прим. 3 Тверская область
Иваньковское водохранилище Устье р. Созь 1998 . 7 72.0±6.0 0.38±0.01* 15 Рыбинское водохранилище Моложский плес, д. Противье 1998 9 177.0І54.0 О.ОбіО.ОЗ 15 Ярославская область
Рыбинское водохранилище Бабьи Горы 2000 4 16.0І2.0 О.ОЗіО.ОІ 15 Брейтово 2000 4 17.0І3.0 0.04І0.01 15 Волжский плес 1998 11 138.0І25.0 0.17І0.01 15 (Коприно) Главный плес 1998 5 140.0І53.0 0.04І0.03 15 (Горькая Соль)
Г лав. и Волж. плесы 1998 6 295.01163.0 0.26±0.07 15 (Горькая Ссшь-Коприно) Глав, и Волж. плесы 2001 9 840.0І201.0 0.46і0.05* 15 (Горкая Соль-КЬприно) г. Рыбинск 1992 9 85.8І8.4 0.19I0.03 24 Карелия
Озера Вигвиарусяр 1991 10 26 (17-45) 0.34 (0.20-0.44)* 25 Вигарусярви 2003 7 26.49i9.05 0.17І0.035 Прим. 3 Вендерское 1991 9 41(12-107) 0.15(0.10-0.02) 25 Вуонтеленярви 1991 9 43(16-196) 0.53(032-1.03)* 25 Вуонтеленярви 2003 8 52.03i25.72 0.28І0.25 Прим. 3 Голубая Ламба 1991 10 22(18-28) 034(026-0.44)* 25 Г рушина Ламба 1991 7 38 (28-48) 0.30(020-0.43)* 25 Илякялкянярви 1991 10 35(20-78) 0.28 (0.19-0.36) 25 Кабозеро 1991 10 35(24-47) 0.31(029-0.39)* 25 Ламба Вегарус 1991 8 55 (28-80) 0.40(030-0.52)* 25 Водоем (станция) Год Число
особей Масса рыб, г1 Hg, мг/кг сырой массы1 Источни Леукуниярви 1991 10 30(8-54) 0.21 (0.17-0.24) 25 Саргозеро 1991 10 18(8-27) 0.12(0.09-0.18) 25 Суоярви 1991 10 98 (53-131) 0.29 (0.190.38) 25 Суоярви 2003 4 50.5*16.2 0.11*0.03 Прим. 3 У рос 1991 10 19(14-21) 0.12 (0.06-0.18) 25 Чучьярви 1991 10 59(18-133) 0.10 (0.08-0.13) 25 Чучьярви 2003 10 40.5*10.8 0.07*0.02 Прим. 3 Щука
Вологодская область
Рыбинское водохранилище Шекснинский плес, 1990 5 892.0*236.0 0.52*0.02* 12, 15 устье р. Суда Река Суда 1991 5 832.0*300.7 0.10*0.02 Прим. 3 Тверская область
Рыбинское водохранилище Моложский плес I 1990 | 6 | 4286.0*1510 | 0.17*0.07 | 12, 15
Ярославская область Река
Молога I 1991 | 7 | 4285.7*1509 | 1.097*0.43** | Прим. 3
Карелия Вегарусярви 1991 2 720.0*210.0 0.73*0.09** Прим. 2 Верхнее Куйто 1997 5 648.0*385.2 0.156*0.002 Прим. 3 Илякялкянярви 1991 3 145.0*69.6 0.55*0.07* Прим. 2 Кабозеро 1991 1 77 0.27 Прим. 2 Ламба Вегарус 1991 5 292.0*167.0 0.52*0.13* Прим. 2 Костомукшский горно-обогатительйый комбинат Водохранилище | 1997 | 5 | 634*167.0 | 0.262*0.09 | Прим. Y
Прим. 1. В таблице приводятся средние значения массы рыб и содержания ртути с указанием доверительных интервалов или минимального и максимального значений соответствующих величин в выборке, в скобках.
Прим. 2. Анализ содержания ртути выполнен при участии доктора Т А. Хайнса и доктора Ч. Джаго (США).
Прим. 3. Данные публикуются впервые.
- превышение ПДК для нехищной рыбы,
* - превышение ПДК для хищной рыбы
относились мозг и гонады. Мозг, как жизненно важный орган, защищен гематоэнцефалическим барьером, ограничивающим накопление нейротоксических соединений, в том числе, метилированных форм ртути. Гонады у рыб формируются ежегодно, поэтому их рассматривали как самый обновляемый орган (рис. 1).
Окунь печень селезенка МЫ1. ииы кишечник ~
: Т мс >зг гонады i I Рис. 1. Содержание ртути в органах и тканях окуня массой до 300 г из Рыбинского водохранилища.
Многолетние исследования на закисленных озерах Череповецкого района (Вологодской обл.), населенных только окунем (20-110 г), свидетельствовали, что уровень накопления ртути в мышцах одноразмерных рыб - величина довольно постоянная во времени. Наблюдалась лишь тенденция к снижению этого показателя (табл. 3).
Таблица 3. Содержание ртути (мг/кг сырой массы) в мышечной ткани окуней. Озеро 1989 г. 1990 г. 1998 г. 2002 г. Мотыкино 0.57+0.03 0.46+0.06 0.61+0.1 0.47+0.06 Дубровское 0.64+0.07 0.58+0.07 0.59+0.05 0.57+0.04 Утешково 0.78+0.05 - - 0.65+0.06 Таким образом, мышцы рыб содержат максимальное количество ртути, что свидетельствует о хроническом поступлении металла в организм. С большой долей вероятности можно прогнозировать на ближайшие годы сохранение существующей тенденции - накопления ртути в рыбе из водоемов Северо-Запада России.
Зависимость накопления ртути от размеров (возраста) рыбы (по данным наиболее представительной выборки рыб из озер Вологодской оласти). Анализ содержания ртути в мышцах рыб из крупных водоемов выявил статистически значимую зависимость этого показателя от массы тела исследуемой рыбы. Чем больше была масса окуня - тем выше концентрация металла в мышцах. При этом зависимость накопления ртути в мышцах окуня от массы тела носила нелинейный характер. Для выборки рыб из
оз. Кубенское коэффициент корреляции линейной зависимости был ниже (г = 0.75, Rsq = 55%), чем логарифмической (г = 0.79, Rsq = 63%) (рис. 2 а, б). Для удобства восприятия на графике даны две параллельные линии, соответствующие ПДК для нехищной (0.3 мг/кг) и хищной (0.6 мг/кг) рыбы.
Аналогичная зависимость имела место и в случае с окунем из Рыбинского и Шекснинского водохранилищ. В меньшей степени это выражено для выборки окуня оз. Белое, вероятно, из- за отсутствия в ней достаточного количества крупных особей. Для окуня из Рыбинского водохранилища зависимость накопления ртути в мышцах от массы тела была менее значима по сравнению с зависимостью от возраста. Определить в короткие сроки возраст окуня из крупных озер Вологодской области не удалось. Однако представляется весьма вероятным, что зависимость накопления ртути окунем от возраста окажется также более значимой, чем от его размера. Кроме того, установленная логарифмическая зависимость позволила предположить ограничение накопления ртути рыбой при достижении определенного веса (возраста): для окуня из Шекснинского в-ща - 200-300 г, Рыбинского в-ща - 300-400 (рис. 2 в, г).
Окунь, населяющий ацидные озера Череповецкого района, как правило, не превышал в размерах 100-150 г и скорость его роста была не высока, а определение возраста затруднительно.
из
О 100 200 300 400 500
Вес рыбы, г
Hg, мг/кг Hg, мг/кг
оз. Кубенское
Вес рыбы, г
Рис. 2 (а, б). Зависимость содержания ртути в мышцах окуня от массы тела.
Вес рыбы, г
Шекснинское водохранилище
Вес рыбы, г
Рис. 2 (в, г). Зависимость содержания ртути в мышцах окуня от массы тела.
Оценка негативного эффекта металла на состояние здоровья людей (по результатам исследования водоемов Вологодской области). С учетом всех вышеуказанных особенностей накопления ртути окунем мы предложили анализировать полученные данные дифференцированно: в случае крупных водоемов - разбивать выборку на размерные группы, а в случае ацидных озер - анализировать как одноразмерную. Для этого весь объем статистически обработанных данных по содержанию ртути в мышцах окуня был сгруппирован по размерным показателям: до 150, более 150 и крупный окунь - более 300 г (табл. 4).
Таблица 4. Содержание ртути (мг/кг сырой массы) в мышечной ткани разноразмерных окуней водоемов Вологодской области (по данным 2002 г). Водные объекты п В среднем по выборке Окунь массой до 150 г Окунь, более 150 г Окунь, более 300 г Шекснинское в-ще 21 0.2310.02 0.2010.02 0.2610.02 033Ю.03* Рыбинское в-ще 29 0.3310.02* 0.08Ю.05 0.36Ю.02* 036Ю.01* 03. Воже И 0.21Ю.03 0.1710.03 0.24Ю.03 0.40Ю.07* оз. Белое оз. 7 О.ЮЮ.ОЗ 0.0810.05 0.1110.03 - оз. Кубенское 26 0.4810.02* О.ЗОЮ.ОЗ* 0.59Ю.02* 0.66Ю.03** оз. Хотавец. 10 0.05Ю.04 0.0510.03 - - оз. Мотыкино 5 0.4710.06* 0.4710.04* - - оз. Змеиное 7 0.4810.05* 0.48Ю.04* - - оз. Дубровское 9 0.5710.04* 0.5710.04* - - оз. Утешково 5 0.65Ю.06** 0.64Ю.04** - - оз. Нажмозеро 5 0.4110.06* 0.4110.04* - - оз. Отно 4 0.1910.06 - 0.1910.05 0.17Ю.05 р. Яна 5 0.2310.05 0.2010.05 0.3610.11* - * - превышение ПДК для нехищной рыбы, ** - превышение ПДК для хищной рыбы,
в выборке отсутствуют экземпляры такого размера.
Для всей выборки из 13 водоемов только окунь ИЗ 03. Утешково в среднем содержал ртуть в количестве, превышающем ПДК для хищной рыбы. Уровень ПДК для нехищной рыбы был превышен в окуне из Кубенского оз., Рыбинского в-ща, ацидных озер Череповецкго р-на и оз. Нажмозеро Бабаевского р-на.
Мелкий окунь массой до 150 г накапливал ртуть до уровней ПДК хищных рыб только в оз. Утешково, а превышение ПДК для нехищных рыб было таким же, как и для всей выборки, за исключением Рыбинского водохранилища. В этом водоеме мелкий (до 150 г) окунь содержал металла меньше ПДК для нехищных
рыб.
Окунь массой более 150 г не встречался в закисленных озерах, а в оз. Кубенское и Рыбинском водохранилище накапливал ртуть до уровней, превышающих ПДК для нехищных рыб. В этой размерной группе представлены рыбы с массой тела от 150 до 1250 г.
Таблица 5. Количество рыбы из водоемов Вологодской области, допустимое для ежедневного употребления (граммы) Водный объект Рыба до 150 г Рыба, крупнее 150 г Рыба, крупнее 300 г 1 2 1 2 1 2 Шекснинское в-ще 38 160 31 130 23 100 Рыбинское в-ще 88 380 21 90 21 90 оз. Кубенское 29 120 13 60 11 50 оз. Воже 51 220 33 140 18 80 оз. Белое 98 420 64 270 - - оз. Хотавец 187 800 - - - - оз. Мотыкино 16 70 - - - - оз. Змеиное 15 60 - - - - оз. Дубровское 13 60 - - - - оз. Утешково 11 50 - - - - оз. Нажмозеро 18 80 - - - - оз. Отно - - 40 170 44 190 р. Яна 38 160 19 80 - - - в соответствии с требованиями ЕРА США
- в соответствии с требованиями ВОЗ
в выборке отсутствуют экземпляры соответствующего размера.
Не очень часто встречался окунь весом более 300 г - желанная добыча любого рыбака. В оз. Кубенском такой окунь содержал ртуть в концентрациях, превышающих ПДК для хищной рыбы, а в оз. Воже, Рыбинском и Шекснинском в-щах - ПДК для нехищной рыбы.
В соответствии с самыми жесткими требованиями (ЕРА, США) и рекомендациями Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) ежедневное употребление рыбы из обследованных водоемов не должно превышать приведенных в таблице значений (табл. 5).
Если не брать в расчет окуня из ацидных озер, оз. Нажмозеро и оз. Кубенское, то мелкий (до 150 г) окунь при употреблении в пищу не представлял особой опасности в отличие от более крупного.
ВЫВОДЫ
В водоемах Северо-Запада России существует проблема ртутного загрязнения рыбы, поскольку для некоторых озер и водохранилищ зарегистрировано превышение действующих в России ПДК ртути в рыбе.
Употребление в пищу окуня по сравнению с другими видами рыб представляет наибольшую опасность здоровью населения, так как в основном он накапливает ртуть в мышцах до уровней, превышающих ПДК.
К потенциально опасным относятся ацидные озера, которые населены только окунем. Мелкий по размерам окунь из этих озер способен накапливать ртуть до уровней ПДК. Единственный источник ртути в экосистемах этих озер - атмосферные выпадения.
В соответствии с рекомендациями ВОЗ, имеющими целью сохранение здоровья взрослого населения, ежедневное употребление крупного окуня из больших водоемов и мелкого из ацидных не должно превышать 50-100 г. В противном случае увеличивается риск возникновения заболеваний.
В соответствии с рекомендациями ЕРА -USA, ежедневное употребление крупного окуня из больших водоемов и мелкого из ацидных и оз. Кубенское не должно превышать 10—30г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Введен с 01.01.1990.
Кубенское озеро. Л., Наука, 1974, 31 с.
Лапердина Т.Г. Определение ртути в природных водах. Новосибирск, Наука, 2000, 222 с.
Методические указания. МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999, 38с.
Обзор фонового состояния окружающей природной среды в СССР за 1988 год. М. 1989., 89 с.
Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно
допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно
безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: ВНИРО, 1999, 304 с.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ГН 2.1.6.695-98
Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве (ПДК). № 2264-80 от 30.10.80.
Санитарные правила и нормы. “Питьевая вода.
Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.
Контроль качества”. СанПиН 2.1.4.559-96. М.:
Госкомэпиднадзор России, 1996, 111с.
Санитарные правила и нормы. “Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов”. СанПиН 2.3.2. 560-96. М.: Госкомэпиднадзор России, 1997, 269 с.
Степанова И.К., Комов ВТ. Ртуть в абиотических и биотических компонентах озер Северо-Запада России // Экология. 1996. Т. 27. № 3. С. 198-203.
Степанова И.К., В.Т. Комов. 1997. Накопление ртути в рыбе из водоемов Вологодской области // Экология. 1997. Т. 28, №
С. 196-202.
Структура и функционирование экосистем ацидных озер. JI:. Наука, 1994, 212 с.
Современное состояние экосистемы Шексиинского водохранилища. Ярославль, 2002,368 с.
Экологические проблемы Верхней Волги. Ярославль, 2001, 427 с.
Environmental Protection Agency (U.S. ЕРА, 1995).Final water quality guidance for the Great Lakes system: Final Rule. Fed. Regist.60(56): 15366-15425 (March 23,1995).
FAO/SIDA. Manual of methods in aquatic environment research. Part 9. Analyses of metals and organochlorines in fish. FAO Fish. Tech. Pap. 212. 1983. 33p.
Fitzgerald W.F. Is Mercury Increasing in the Atmosphere? The Need for an Atmospheric Mercury Network (AMNET)// Water, Air and Soil Pollution. 1995. V. 85. P. 245-254.
Fuyuta М., T. Fujimoto, and S. Hirata. Embryotoxic effects of methylmercuric chloride administered to mice and rats during organogenesis // Teratology. 1978. V. 18. № З P.353-366.
Fuyuta М., T. Fujimoto, and E. Kiyofuji. Teratogenic effects of a single oral administration of methylmercuric chloride in mice // Acta Anat (Basel). 1979. V. 104. №3. P. 356-362.
Grandjean P., P. Weihe, R. White, F. Debes, S. Arak, K. Yokoyama, K. Murata, N. Sorensen, R. Dahl, and P. Jorgensen. Cognitive deficit in 7-year-old children with prenatal exposure to methylmercury//Neurotoxicol. Teratol. 1997. V. 20. P.l-12.
Greib, Т., С.Driscoll, S.Gloss, C. Schofield, G. Bowie , and D. Procella. Factors affecting mercury accumulation in fish in the upper Michigan peninsula // Environ.Toxicol.Chem. 1990. №9. P. 919-930.
Johnson,М., L.Culp and S.George. Temporal and spatial trends in metal loadings to sediments of the Turkey lakes, Ontario // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1986. V. 43. P. 754-762.
Haines T.A., Komov V.T., Jagoe C.H. Lake acidity and mercury content of fish in Darvin National Reserve, Russia // Environ. Pollut. 1992. V. 78. P. 107-112.
Haines T.A., Komov V.T., Jagoe C.H. Mercury Concentration in Perch (Perea fluviatilus) as Influenced by Lacustrine Physical and Chemical Factors in Two Regions of Russia // Mercury Pollution Integration and Synthesis. (Eds. J. Watras and W. Huckabee). Lewis Publishers. NY, 1994. P.397-407.
Hakanson L., T.Andersson, A.Nilsson. Mercury in fish in Swedish lakes - linkages to domestic and European sources of emissions // Water Air Soil Pollut. 1990. V. 50. P. 171-191.
Heiskary S. and D.Helwig. Mercury levels in northern pike, Esox lucius, relative to water chemistry in northern Minnesota lakes// Lake Reserv. Manage. 1986. № 2. P. 33-37.
Khera K.S. Reproductive capability of male rats and mice treated with methylmercury// Toxicol. Appl. Pharmacol. 1973. V. 24. №
P. 167—177.
McKeown-Eyssen G., J. Ruedy, and A. Neims. Methyl mercury exposure in northern Quebec. II. Neurologic findings in children // Am. J. Epidemiol. 1983. V. 118. P. 470-479.
McMurtry М., D. Wales, W.Scheider, G.Beggs and P.Dimond. Relationship of mercury concentrations in lake trout (Salvelinus namaycush) and smallmouth bass (Micropterus dolomieui) to the physical and chemical characteristics of Ontario lakes // Can. J.Fish.AquatSci. 1989. V. 46. P. 426-434.
Mur ata К., P. Weihe, S. Araki, E. Budtz-Jorgensen, and P. Grandjean. Evoked potentials in Faroese children prenatally exposed to methylmercury // Neurotoxicol. Teratol. 1999. V. 21. P. 471-472.
Myers G., D. Marsh, P. Davidson, С. Cox, C. Shamlaye, M. Tanner, A. Choi, E. Cernichiari, O. Choisy, and T. Clarkson. Main neurodevelopmental study of Seychellois children following in utero exposure to methylmercury from a maternal fish diet: outcome at six months // Neurotoxicology. 1995a. V. 16. P. 653- 664.
Myers G.J., P.W. Davidson, C. Cox, C.F. Shamlaye, M.A. Tanner,
O. Choisy, J. Sloane-Reeves, D O. Marsh, E. Cernichiari, A. Choi, M. Berlin, and T. W. Clarkson. Neurodevelopmental outcomes of Seychellois children sixty-six months after in utero exposure to methylmercury from a maternal fish diet: pilot study // Neurotoxicology. 1995. V.16. P. 639-652.
Myers G.J., P.W. Davidson, and C.F. Shamlaye. A review of methylmercury and child development // Neurotoxicology. 1998. V. 19. №2. P. 313-328.
Porcella D.B. Mercury in in the Environment: Biogeochemistry// In: Mercury Pollution Integration and Synthesis. Watras, C.J. and J.W.Huckabee (eds.). 1994. P. 3-19.
Rada R., J. Wiener, M. Winfrey and D. Powell. Recent increses in atmospheric dfposition of mercury to North Central Wisconsin lakes inferred from sediment analyses // Arch. Environ. Contam.Toxicol. 1989. V. 18. P. 175-181.
Salonen J.T., К. Seppanen, К. Nyyssonen, H. Korpela, J. Kauhanen, M. Kantola, J. Tuomilehto, H. Esterbauer, F. Tatzber, and R. Salonen. Intake of mercury from fish, lipid peroxidation, and the risk of myocardial infarction and coronary, cardiovascular, and any death in Eastern Finnish men // Circulation 1995. V. 91. № 3. P.645-655.
Sato T. and F. Ikuta. Long-term studies on the neurotoxicity of small amount of methyl mercury in monkeys (first report) // T. Tsubaki. Studies on the Health Effects of Alkylmercury in Japan. Ed.Environment Agency: Japan, 1975. P. 63-70.
Sorensen N., K. Murata, E. Budtz-Jorgensen, P. Weihe, and P. Grandjean. Prenatal methylmercury exposure as a cardiovascular risk factor at seven years of age // Epidemiology. 1999. V. 10. P. 370-375.
Stern A H. Estimation of the interindividual variability in the one- compartment pharmacokinetic model for methylmercury: implications for the derivation of a reference dose // Regul. Toxicol. Pharmacol. 1997. V. 25. P. 277-288.
U.S. EPA. 1997. Mercury study report to Congress. V. IV: an assessment of exposure to mercury in the United States. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards and Office of Research and Development. EPA/452/R-97-006.
Veria М., S.Rekolainen and K.Kinnunen. Causes of increased fish mercury levels in Finnish reservoirs // Publications of the Water Research Institute, National Board of Waters, Finland. 1986. V. 65. P. 44-58.
Wiener J., W. Fitzgerald, C.Watras and R. Rada. Partitioning and bioavailability of mercury in an experimentally acidified Wisconsin lake // Environ. Toxicol. Chem. 1990. V. 9. P. 909- 918.
Winfrey M. and J.Rudd. Environmental factors affecting the formation of methylmercury in low pH lakes H Eniron. Toxicol. Chem. 1990. V. 9. P. 853-869.
Wren C. and H. MacCrimon. Mercury levels in the sunfish (Lepomis gibbosus) relative to pH and other environmental variables of Precambrial Shield lakes // Can. J. Fish.Aquat.Sci. 1983. V.40. P. 1737-1744.
Wulf H.C., N. Kromann, N. Kousgaard, J.C. Hansen, E. Niebuhr, and K. Alboge. Sister chromatid exchange (SCE) in Greenlandic Eskimos. Dose-response relationship between SCE and seal diet, smoking, and blood cadmium and mercury concentrations // Sci. Total. Environ. 1986. V. 48. № 1-2. P. 81-94.
WHO (World Health Organization). 1990. Environmental Health Criteria 101: Methylmercury. Geneva.
MERCURY CONTENT IN MUSCLES OF FISH FROM NORTH-WEST RUSSIA: CAUSES OF INTENSIVE ACCUMULATION AND ASSESSMENT OF NEGATIVE EFFECT ON HUMAN HEALTH
Komov V.T., Stepanova I.K., Gremyachikh V.A.
D. Papanin Institute for Boilogy of Inland Waters, RAS 152642 Borok, Nekouz, Yaroslavl, vkomov@ibiw.yaroslavl.ru
The problem of mercury pollution of waterbodies in the North-West Russia is stated. The patterns of metal migration in aquatic ecosystems are analyzed. Special attention is paid to a low mercury content in fish (even at the MPC level) which nevertheless poses the threat to human health. Assessments of the mercury effect on the health of human population made by Russian and foreign experts are compared, recommendations are given on standards for safe use of fish from different waterbodies as food for the population. УДК 574.64.574.24