VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Аннотация: в статье рассматривается проблема загрязнения рыбохозяйственных водоемов азотосодержащими веществами, изучаются источники соединений азота, их биологическое действие на рыб и гидробионты. Рассматривается общее санитарное состояние водоема, всесторонне изучается действия токсического вещества и внешние симптомы отравления рыб, способы снижения токсического воздействия.

Ключевые слова: продовольственная программа, ветеринарно-санитарная экспертиза, азотосодержащие соединения, аммонийно-нитратные аммиачные, аммиако-содержащие, клонические судороги.

В настоящее время и в ближайшем будущем не предвидится такой технологии, которая бы обеспечивала безотходное производство, и как следствие этого прекращение загрязнения водоемов. В связи с этим в настоящее время вопрос охраны окружающей среды и, в частности, рыбохозяйственной ценности внутренних водоемов является актуальным. Причем, в последние годы, в связи с решением продовольственной программ развитию рыболовства на внутренних водоемах в нашей стране уделяется особенно большое внимание [1].

Продукция водоемов используется пищевой промышленностью во все возрастающих масштабах. В этом плане следует рассматривать рыб, раков крабов, кальмаров, креветок, лангустов и другой съедобной зоо - и фитопланктон и проводить продовольственной программ с тем, чтобы допускать в пищу только экологически чистые и биологически полноценные продукты пресноводных и морских водоемов.

Изучение особенностей поведения рыб в токсических растворах, содержащих различные компоненты промышленных сточных вод, представляет интерес в первую очередь в связи с необходимостью всестороннего описания картины действия токсического вещества и внешне обнаруживаемых симптомов отравления рыб.

Цель: Изучить источники соединений азота, их биологическое действие на рыб, а также методы определения и способы снижения азотосодержащих соединений в сырье и пищевых продуктах.

Азотосодержащие соединения представляют наибольшую опасность для гидробионтов и общего санитарного состояния водоемов, так как резко ухудшают газовый и гидрохимический состав воды и приводят к накоплению нитритов и нитратов в теле рыб, что делает ее непригодной в пищу. Аммиачные отравления водоемов и ее обитателей не столь редкое явление и для обитателей водоема и для человека, употребляющего такие гидробионты. Загрязнение рыбохозяйственных водоемов азотосодержащими соединениями происходит в результате сброса сточных вод хозяйственно-бытовых, индустриальных, сельскохозяйственных сточных вод с полей животноводческих ферм и комплексов.

Азотные удобрения с поверхностными и внутрипочвенными стоками в значительных количествах попадают в рыбохозяйственные водоемы и являются мощным фактором, оказывающим негативное влияние на гидробионтов. Внесение тонны минеральных удобрений на 1 га поля означает повышение их концентрации до 300 мг/л почвенного раствора в 20 сантиметровом слое почвы, подсчитано, что с поверхностными стоками уносится до 13 % удобрений, вносимых на поля [7].

В сельскохозяйственном производстве применяются многие виды азотных удобрении: аммонийно-нитратные (аммиачная селитра или нитрат аммония, известково – аммонийная селитра); аммиачные (сульфат аммония, хлористый аммоний, безводный аммиак, аммиачная вода, углеаммианты); нитратные (калийная селитра, натриевая селитра, кальциевая селитра); амидные (мочевина, цианамид кальция, мочевино-формальдегидные удобрения, аммофоска и др.) [2,3].

Из промышленных загрязнений рыбохозяйственных водоемов наибольшую опасность представляют стоки азото-туковой и аммиачно-содовых предприятий. В сточных водах азото-тукового производства всегда присутствует аммиак, аммоний (NH^-₄) в концентрации 50 мл/л, соли азотистой кислоты, (нитриты NO^-₂) до 0,4 мг/л, соли азотной кислоты (нитраты NO^-₃) до 0,4-2,0 мг/л и другие соли аммония.

Азотные удобрения содержат следующий процент аммония:

аммиачная селитра – 34,0 - 0,34,5 % азота;

карбамид (мочевина) – 46,0%;

сульфат аммония – 20,8 - 21,0%;

сульфат-нитрат-аммоний – 26,0%;

натриевая селитра – 15,0 - 16,0%;

кальциевая селитра – 17,5%;

известковая аммиачная селитра – 20,0 - 28,0%.

Азотные удобрения подвергаются в среде медленной биодеградации, что повышает их неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Наибольшую опасность для гидробионтов оказывают три соединения азота: аммиак, нитриты и нитраты. Относительная токсичность растворов аммиака

(NH^-₄ +Н^-₂ О) = NH₄ + Н₃О⁺ + Н₃О⁺= Н⁺ + Н₂О для рыб увеличивается с возрастанием рН среды. Эта зависимость от рН связана с возрастанием отношения неионизированного аммиака к ионизированному NH₃:NH^-_4.

Такие биологические мембраны, как жабры рыб, в большинстве случаев более проницаемы для неионизированных соединений, чем для ионизированных. Отношение NH₃:NH^-₄ растворе зависит от рН температуры и ионной силы [2,3.4].

Рыбы относятся к группе аммониотелических животных у которых конечные продукты белкового обмен является аммиак NH₃, образовавшиеся в различных органах, обезвреживается с помощью глютаминовой кислоты. Аммиак – конечный продукт метаболизма белков, и если он накапливается в теле, то оказывает токсическое воздействие. Следовательно, аммиак должен либо выводиться, либо превращаться в менее токсическое соединение, такие как мочевина или глютамин. Аммиак является также и субстратом, в некоторых тканях он в большей степени накапливается, чем используется. В целом в организме рыб производиться, и выделяется аммиак или менее токсичная мочевина. Повышение содержания аммиака во внешней среде связанное с попаданием в водоем аммиако-содержащих сточных вод, снижает его выделение, что приводит к накоплению NH₃, в теле рыб.

Если аминокислот больше, чем необходимо для синтеза белков, они в печени рыб превращаются в аммиак. Трансаминазы в печени превращают аминокислоты в глютомат для дальнейшей трансформации в аммиак. Аммиак образуется также путем дезаминирования аденилатов в мышцах рыб. Главным органом продуцирования аммиака, является по всей вероятности печень. Большая часть аммиака находиться в тканях с низким рН – а именно в мышцах. В 1 кг рыбы может содержаться до 0,5 – 0,7 ммоль NH_3. Большая часть продуцируемого рыбой аммиака выводится через жабры.

Опасность азотных соединений для гидробионтов обусловлена не только накоплением нитратов и нитритов в рыбе, но и обнаружением (N- дифенил-нитрозамин, N- нитрозодиэтиламин (НДЭА) N-нитрозодиметиламин (РДМА) и др.) обладающих высокой токсичностью и выраженным тератогенным и канцерогенным действием. Нитрозамины – самые активные из известных канцерогенов [2,3,4].

Нитрозамины образуются в водоеме в результате взаимодействия нитритов с низкомолекулярными аминами. Последние поступают в водоем при внесении карбаматных пестицидов (севин, эптам, дикрезил, ялана, бентиокарба) и производных дихлорфеноки упаренных кислот (амидной соли 2,4%), Ряд производных карбаминовой и дитиокарбаминовой кислот оказывает эмбриотоксическое, мутагенное, аллергенное и бластомогенное действия, конечным продуктом распада которых является амины.

Эндогенные нитрозамины образуются в кишечнике рыб при взаимодействии окислов азота с биогенными аминами, образующимися из аминокислот под влиянием ферментов декарбоксилаз кишечной палочки, сальмонелл и других патогенных бактерий. Качество рыбной продукции значительно снижается, особенно когда у рыб в кишечнике появляются опухоли, природа которых может быть злокачественной.

Токсикометрические данные. В основу характеристик токсикометрических данных внесена количественная оценка токсической опасности химических веществ, согласно экспериментальным данным по определению их CL50 и DL50 и ПДК. Пользуясь этой классификацией, данное токсическое вещество можно отнести к определенному разряду, характеризующему его большую или меньшую опасность [2,3].

Аммиак – сильнейший яд для рыб. Норма аммиака для рыбохозяйственных водоемов 0,01 – 0,07 мг/л допустимое значение пороговое аммиака 0,1 мг/л. В концентрациях 0,2 – 1,0 мг/л он токсичен для большинства рыб. Острое отравление аммиаком происходит при концентрации: для голавлей 11,0 – 1,2 мг/л, для молоди форели 0,3 – 0,4 мг/л NH_3. Поражающая граница аммиака для разных видов рыб, следующая: для молоди форели (30 дней) – 0,2 мг/л, для радужной форели – 0,6 мг/л; для ручьевой форели 0,8; для речного окуня – 0,6; для голавля – 1,0; для карпов и линей – около – 2,0 мг/л. В значительной степени на продолжительность жизни рыб в растворах аммиака влияет содержание кислорода в воде [2,4].

Минимальная концентрация аммиака, которая вызывает гибель чувствительных рыб 0,5 – 1.0 мг/л. Для молоди форели пороговое содержание составляет 0,3 – 0,4 мг/л (при t -14 C и содержания кислорода 9,0 – 10 мг/л). Отравление аммиакосодержащими сточными водами обусловлено присутствием в воде свободного аммиака.

Плотва и окунь к аммиаку более чувствительны, чем лосось, карп и пелядь. Аммиак в концентрации 10,0 мг/л задерживает эмбриональное развитие плотвы, при концентрации 5,0 мг/л аммиака отмечена значительная гибель эмбрионов выклюнувшихся личинок. Известно, что эмбрионы рыб имеют высокую устойчивость к аммиаку, при концентрации NH₃ – 0,91 мг/л количество выклюнувшихся личинок не отличается от контроля. Но на 3-4 день у этой группы личинок выявлено большое количество уродств. При переходе на внешнее питание отмечается 100% гибель. При концентрации аммиака 0,49 мг/л отмечается замедление роста личинок. А при 0,22 мг/л отклонения от нормы не отмечены. Особенно чувствительна к соединениям азота икра рыб. Токсичность аммиака и нитритов возрастает с увеличением рН и температуры воды, внесение хлористого натрия понижает токсичность аммиака [2,4,7].

Аммонийный азот – норма для рыбохозяйственного водоема при удобрении до – 1,0 мг/л, при рН – 8,0 мг/л и менее. Концентрация аммонийного азота в значительной степени зависит от степени развития планктона.

Нитриты – норма не более 0,2 мг/л. Допустимый предел – 0,3 мг/л. Наличие в воде нитритов свидетельствует о свежем загрязнении избыточным количеством азотосодержащих органических соединений. Возникает угроза, замора рыб. Нитриты (соли и анионы азотистой кислоты) – промежуточные продукты биохимического окисления аммиака и других азотосодержащих органических веществ. Повреждающая концентрация Na NO^-₂ 0,23 – 0,5 мг/л, концентрация 0,08 – 0,2 мг/л NO₂ вызывает у рыб нарушение динамики и развитие трофических изменений паренхиматозных органах. Уровень устойчивости рыб к NO₂ коррелирует с содержанием гемоглобина и концентрацией NO₂ в плазме крови.

Пороговая концентрация NH⁺₄ оказывающая отрицательный эффект на скорость метаболизма и роста рыб, лежит в пределах 0,125 – 0, 375 мг/л токсичность нитритов резко снижается ионами хлора.

Таблица 1 – Допустимые концентрации нитритов в присутствии хлоридов

Хлориды мг/л	1	5	10	20	40
Нитриты мг/л	0,02	0,1	0,18	0,24	0,30

В зависимости от наличия хлоридов допускается следующие концентрации нитритов. Концентрация азотистого натрия 8 – 64 мг/л сильно поражает организм рыб, азотнокислый натрий менее токсичен. В рыбоводных прудах для карповых и других видов рыб предусматриваются концентрации нитритов в присутствии хлоридов представленных в таблице 1.

Нитраты – норма для всех рыбохозяйственных водоемов 0,2 – 2,0 мг/л. Допустимый предел – 3,0 мг/л.

Содержание нитратов для рыбохозяйственных водоемов в мышцах рыб не допускается. У людей при отравлении нитратами ухудшается аппетит, нарушается координация движений, одышка. Сердцебиение, слепота и пр. Большие концентрации нитратов вызывает токсический цианоз (метгемоглобинемию), у детей. Допустимая суточная доза нитратов для человека 300 – 325 мг/л.

Мочевина – [(NH_{2) 2}CО] повременная концентрация для рыб 625 мл. Концентрация мочевины 80 мг/л может считаться безвредной для рыб. Из углеаммонийных солей на первом месте по токсичности стоит карбонат аммония. Сульфат аммония в 29 раз токсичнее мочевины. Безопасная концентрация сульфата аммония – 0,1875 мг/л. Двух замещенный фосфат аммония – 0,6 г/л при 96 часовой экспозиции вызывает гибель теляпии. Углекислый аммоний более токсичен, чем хлорид, сульфат и ацетат аммония, о менее чем гидроокись алюминия. Концентрация перхлората аммония 8 мг/л угнетает развитие дафний. Более чувствительны к перхлорату аммония представители планктона и икра рыб. Пограничный концентрат для рыб является 2,0 – 2,5 мг/л. Более токсичен сульфат аммония (NH_{4) 2} S вызывает гибель рыб при концентрации 0,2 мг/л.

Клиническая картина. Аммиачное и нитратное отравление рыб характеризуется поражением у рыб нервно-мускулярного аппарата, у рыб вначале отмечается сильные клонические судороги, дрожание плавников. Среди симптомов острого отравления нитритами - учащенное дыхание; рыбы держатся у поверхности воды и дышат с трудом. Кроме того, наблюдаются судороги, особенно у мелких рыб. Ткани жабр вместо нормального здорового ярко-красного цвета могут приобрести совсем другой цвет – от фиолетового до коричневого. Иногда отмечается кровотечение из жабр. Жабры и кожа обильно покрываются слизью. Через несколько часов или дней - в зависимости от выносливости данного вида – может наступить смерть. Личинки мальки особенно уязвимы [4,7].

Таким образом, какими бы ядами в сточных водах не было бы вызвано отравление, практически всегда это сопровождается морфологическими и клиническими изменениями, а также изменениями в поведении рыб и гидробионтов. Следует подчеркнуть, что чувствительность рыб к аммиачному и нитратному отравлению сильно варьирует в зависимости от вида, возраста и физиологического состояния организма рыб и гидробионтов.

Литература

1. Лузгин В.К.Морфофизиологические изменения дафний при кратковременном воздействии солей тяжелых металлов, их обратимость и влияние на продуктивность популяции. Диссертация соискание к.б.н. 03.00.18. ЛГУ. 1983. – 24 с

2. Meтелев В.В., Канаев А.И., Дзасохов Н.Г. Водная токсикология. – М.: Колос, 1971. – 247 с.

3. Потрохов А.С. Разнородность выживаемости карповых рыб при токсическом действии аммония. Гидробиологический журнал. № 4. Т. 46. 2010. – С. 75 – 83.

4. Симптомы отравления рыб. Общие и специфические проявления интоксикации. Тюмень. ГАУ Северного Зауралья Институт биотехнологии и ветеринарной медицины. 2014. – 10 с.

5. Филенко О.Ф. Водная токсикология. Черноголовка. МГУ, 1988. – 156 с

6. Филенко О.Ф. Михеева И.В. Основы водной токсикологии. М.: Колос, 2007. – 144 с.

7. Tilak K.S., Lakshmi S.J, Susan T.A. The toxicity of ammonia, nitrite and nitrateto the fish, Catla catla (Hamilton) // J. Environ. Biol. – 2002. – Vol. 23,

N 2. – P. 147 – 149.

Код для цитирования: Скопировать