Река Лена является основным кормильцем Республики Саха, а в главную очередь арктических групп улусов, находящихся в её пределах, так как транспортная сеть в Якутии слабо развита. В связи с тем, что экологическая обстановка окружающей среды с каждым годом обретает все более неблагоприятный характер, важное практическое значение имеет мониторинг экосистем. Загрязнение водных объектов в Республике, в первую очередь затрагивает интересы рыбного хозяйства, поскольку рыба является основным пищевым продуктом питания населения Республики. Ихтиофауна имеет свойство аккумулировать в себе все загрязняющие вещества, в число которых входят и тяжелые металлы, которые были рассмотрены в данной статье.

Рассматриваемые загрязнители: железо, медь и цинк, могут являться крупной угрозой не только для гидробионтов, но и для здоровья человека. Тяжелые металлы не разрушаются в любых условиях, а лишь меняют форму нахождения, постепенно накапливаясь в различных компонентах экосистемы, в том числе и в рыбах [4].

Цельюданной статьи является изучение состояния воды реки Лена в нижнем течении, а также оценка промысловых сиговых рыб по аккумуляции тяжелых металлов (Fe, Cu, Zn) в мышечных тканях.

Проанализирована информация о содержании тяжелых металлов в воде нижней Лены, таких как железо, медь и цинк. Определено нынешнее состояние качества воды бассейна нижнего течения реки Лена. Изучены концентрации тяжелых металлов в мышечной ткани основных промысловых рыб Булунского района, таких как арктический омуль, сибирская ряпушка и нельма. Полученные результаты о содержании тяжелых металлов в мышечной тканях основных промысловых видах сиговых, могут быть использованы для последующих исследований, для оценки экологического состояния р. Лена, а также для разработки различных рыбохозяйственных мероприятий.

В статье представлены данные за 15 лет о концентрации тяжелых металлов в воде нижней Лены. Были выбраны следующие вещества: железо (Fe), медь (Cu) и цинк (Zn), так как они являются более крупными загрязнителями акватории.

Для выявления нормы или повышения концентрации были применены рыбохозяйственные ПДК, так как они являются наиболее точными при оценке воздействия на ихтиофауну.

Предельно допустимая концентрация вещества в воде рыбохозяйственного водного объекта (эколого-рыбохозяйственная ПДК) представляет собой максимальную концентрацию загрязняющего вещества в воде водного объекта, при которой в водоеме не возникает последствий, снижающих его рыбохозяйственную ценность в ближайшее время и в перспективе или затрудняющих его рыбохозяйственное использование [59].

В данном случае, нельзя не отметить, что требования к качеству воды разных видов ихтиофауны могут быть разными: некоторые виды рыб могут существовать лишь в тех водоемах, в которых маленькое содержание солей и органических веществ. Другие представители, наоборот, в насыщенной органикой воде чувствуют себя комфортно.

Взвешенные вещества в твёрдом состоянии, которые находятся в воде, имеющей естественную природу, включают в себя следующие компоненты: глиняные частички, песок, ил, суспендированные частицы, имеющие органическое и неорганическое происхождение, планктон и прочие микроорганизмы. На то, насколько сконцентрированы в воде перечисленные составляющие, влияют факторы смены сезонов и режим поступления сточных вод с поверхности. Также немаловажную роль играет процесс таяния снега и состава пород, которые формируют русло / донную часть водоёма. Кроме того, не стоит недооценивать и влияние факторов, имеющих антропогенное происхождение – проведение сельскохозяйственных работ, горнодобывающие работы [6].

В ниже представленной таблице указаны загрязнители (тяжелые металлы), класс опасности и их норма содержания в воде (ПДК) (таблица 1).

Таблица 1

Значения ПДК загрязняющих веществ в воде рыбохозяйственного водного объекта

Загрязнитель	Класс опасности	ПДК
Железо	IV	0,1
Медь	III	0,001
Цинк	III	0,01
Взвешенные вещества	IV	10,0

Железо попадает в воду при растворении горных пород подземными водами. Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот, так называемое, органическое железо. Насыщенными железом оказываются подземные воды в толщах юрских глин. В глинах много пирита FeS, и железо из него относительно легко переходит в воду. Значительные количества железа поступают в водоемы со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками. Концентрация железа в воде зависит от рН и содержания кислорода в воде [7].

Медь в основном попадает из сточных вод. Особенно часто, когда рядом с водоемами находятся различные химические предприятия и другие похожие организации, которые занимаются металлургией. Так же источниками могут служить предприятия, использующие шахтные воды и альдегидные реагенты. Альдегидные реагенты используют в качестве ликвидаторов лишних водорослей в водных объектах. Так же огромная вероятность появления меди в воде это в результате коррозии трубопроводов, сделанных из меди, в системах водоснабжения.

Цинк содержится в 66 известных минералах, таких как цинкит, каламин, сфалерит и прочие. При естественном разрушении и вымывании пород он активно распространяется в подземных и поверхностных водах. Для Мирового океана особую опасность представляют шламы сточных вод и сами сточные воды химического, деревообрабатывающего, текстильного, бумажного, цементного производств, а также рудников, горно-обогатительных и плавильных заводов, металлургических комбинатов. Серьезным источником поступления цинка в воду является вымывание его горячей водой из оцинкованных водопроводных труб до 1,2 -2,9 мг с поверхности 1 дм² в сутки [8].

Следующие таблицы показывают содержание Fe, Cu, Zn в Нижней Лене и его превышение ПДК соответственно (таблица 2,3,4).

Таблица 2

Концентрация железа, мг/л

Год	Содержание	ПДК
2003	0,61	0,1
2004	0,65	0,1
2005	0,52	0,1
2006	0,53	0,1
2007	0,35	0,1
2008	0,34	0,1
2009	0,387	0,1
2010	0,696	0,1
2011	0,614	0,1
2012	0,48	0,1
2013	0,53	0,1
2014	0,61	0,1
2015	0,54	0,1
2016	0,6	0,1
2017	0,453	0,1
2018	0,521	0,1

Как мы можем наблюдать в таблице 2, с 2003 по 2006 года более-менее стабильная концентрация железа. В 2007 году резкий спад содержания металла до 0,35 мг/л, похожие концентрации оставались вплоть до 2009 года. Увеличение концентраций Fe в два раза, по отношению к прошлому году, произошли в 2010-2011 годах. С 2012 по 2018 года содержание железа колеблется от 0,48 мг/л до 0,61 мг/л.

Таблица 3

Концентрация меди, мг/л

Год	Содержание	ПДК
2003	0,006	0,001
2004	0,003	0,001
2005	0,004	0,001
2006	0,005	0,001
2007	0,014	0,001
2008	0,006	0,001
2009	0,006	0,001
2010	0,010	0,001
2011	0,003	0,001
2012	0,002	0,001
2013	0,003	0,001
2014	0,003	0,001
2015	0,004	0,001
2016	0,003	0,001
2017	0,004	0,001
2018	0,005	0,001

Как и железо, медь ежегодно превышает рыбохозяйственный ПДК в воде Нижней Лены. Своего пика концентрация меди достигает в 2007 году и составляет 0,14 мг /л. После 2010 года, когда содержание меди снова повысилось, следует спад и более-менее постоянная концентрация металла.

Таблица 4

Концентрация цинка, мг/л

Год	Содержание	ПДК
2003	0,007	0,001
2004	0,007	0,001
2005	0,007	0,001
2006	0,008	0,001
2007	0,007	0,001
2008	0,008	0,001
2009	0,006	0,001
2010	0,012	0,001
2011	0,006	0,001
2012	0,005	0,001
2013	0,004	0,001
2014	0,005	0,001
2015	0,004	0,001
2016	0,006	0,001
2017	0,004	0,001
2018	0,006	0,001

Концентрация цинка в воде Нижней Лены практически идентична с концентрацией железа. С 2003 года по 2009 содержание Zn относительно стабильна. В 2010 году цинк достигает своего пика – 0,012 мг/л, что превышает ПДК в 12 раз. С 2011 по 2018 года также концентрация металла практически стабильна.

Механизм действия тяжелых металлов на организм рыб тесно связан с их включением в различные звенья биохимических процессов. Проникая в организм, тяжелые металлы нарушают проницаемость биологических мембран, связываясь с аминогруппами белков, вызывают угнетение активности ферментов, что приводит к снижению иммунитета и резистентности организма к стресс-факторам [2].

Превышение тяжелых металлов в мышцах рыбной продукции определял, опираясь на “Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах” (Таблица 1) [5].

Таблица 1

ПДК тяжелых металлов в рыбах, мг/кг

Пищевой продукт	Fe	Cu	Zn
Рыба свежая охлажденная и мороженая пресноводная	5,0	10,0	40,0

Таблица 2 представляет собой данные о концентрации тяжелых металлов в мышечной ткани арктического омуля.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в арктическом омуле, мг/кг

Омуль
Года	Fe	Сu	Zn
2003	3,6	0,4	2,6
2004	3,4	0,4	2,2
2005	3,5	0,5	2,4
2006	3,7	0,51	2,07
2007	4,13	1,34	3,19
2008	3,6	0,5	2,85
2009	3,2	0,4	2,4
2010	3,3	0,3	2,3
2011	3,5	0,7	2,3
2012	3,7	0,7	2,2
2013	3,4	0,4	2,5
2014	2,8	0,8	2,4
2015	3,8	0,5	1,9
2016	3,4	0,3	2,3
2017	3,7	0,6	2,4
2018	3,6	0,3	2,6

Из таблицы 2 можно сделать некоторые выводы:

Наибольшей концентрации все тяжелые металлы достигали в 2007 году и составляли 4,13 мг/кг у железа, 1,34 мг/кг у меди и 3,19 мг/кг у цинка. Содержание металлов в мышцах арктического омуля довольно стабильные на протяжении всего времени изучения.

Железо, цинк и медь активно участвуют в процессах легочного и тканевого дыхания, а также в процессах кроветворения и синтезе гемоглобина.

Довольно высокие концентрации железа и цинка, по сравнению с медью, свидетельствует о том, что данные металлы активно участвуют в метаболических процессах.

В таблице 3 показана динамика содержания тяжелых металлов в мышечной ткани сибирской ряпушки.

Таблица 3

Содержание тяжелых металлов в сибирской ряпушке, мг/кг

Ряпушка
Года	Fe	Сu	Zn
2003	1,5	1,4	3,1
2004	1,2	1,3	3,4
2005	1,4	1,5	4,0
2006	1,69	1,19	4,11
2007	0,99	1,38	3,89
2008	1,3	1,2	4,1
2009	1,1	1,4	3,9
2010	1,3	1,5	4,2
2011	1,4	1,3	4,0
2012	1,3	1,2	4,1
2013	1,3	1,4	3,7
2014	1,07	1,4	3,8
2015	1,2	1,5	3,7
2016	1,4	1,2	2,7
2017	1,3	1,34	4,1
2018	1,3	1,4	4,2

Таблица 3 показывает, что цинк является преобладающим металлом в мышечной ткани ряпушки. Максимальные концентрации Zn замечены в 2010 и 2018 гг. и составляют 4,2 мг/кг. Содержание железа и меди стабильное на протяжении 15 лет, а цинк колеблется от 2,7 мг/кг до 4,2 мг/кг.

Известно, что цинк является одним из основных участников многих биологических процессов в организме рыбы, таких как дыхание, метаболизм и белковый обмен.

Содержание тяжелых металлов в мышечной ткани нельмы показано в таблице 4.

Таблица 4

Содержание тяжелых металлов в нельме, мг/кг

Нельма
Года	Fe	Сu	Zn
2003	4,4	12,0	3,6
2004	4,1	11,2	3,4
2005	4,3	9,8	3,5
2006	4,57	12,14	3,4
2007	3,92	12,52	2,74
2008	4,35	11,1	3,4
2009	3,8	9,4	3,6
2010	4,2	9,8	3,5
2011	4,3	9,0	3,4
2012	3,8	9,7	3,6
2013	4,1	9,8	4,01
2014	4,2	9,9	3,3
2015	4,3	10,6	3,8
2016	4,1	10,0	3,5
2017	4,1	10,8	3,4
2018	4,2	10,9	3,7

Исходя из выше представленной таблицы видно, что Fe и Zn так же имеют более стабильную динамику на протяжении 15 лет, как и у вышеупомянутых представителей сиговых и не превышают ПДК, а Cu, в свою очередь, с 2003 по 2018 гг. периодически превышал предельно допустимую концентрацию.

Форма, в которой медь находится в водной среде, определяет его накопление в органах и тканях рыб [4].

Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов [3]. При дефиците цинка задерживается рост, появляется гипогонадизм, нарушается обмен веществ, возникает инсулиновая недостаточность. Недостаток цинка возникает при употреблении пищи с большим содержанием фитиновой кислоты, которая препятствует всасыванию солей цинка из кишечника. Биологическая роль цинка определяется его необходимостью для нормального роста, развития и полового созревания, поддержания репродуктивной функции, для кроветворения, вкусовосприятия и обоняния, нормального течения процессов заживления ран и др. [1].

Накопление тяжелых металлов в тканях рыб обуславливается тем, что они являются микроэлементами и элементами антропогенного воздействия.

После анализа среднегодовых данных об изменениях концентраций тяжелых металлов можно сделать единый вывод: что наивысшее содержание в воде данных загрязнителей приходится на весенне-летний период. Основными причинами являются конечно же, таяние снега и половодье.

Для определения класса загрязнения воды нижней Лены, данные о концентрации загрязнителей были разделены на их рыбохозяйственный ПДК, чтобы узнать кратность превышения. Так как все тяжелые металлы, представленные в дипломной работе, относятся к III и IV классам опасности, их классификация идентична.

Таблица 6

Характеристика уровня загрязненности III и IV класса опасности

Кратность превышения ПДК	Характеристика уровня загрязнённости
(1-2)	Низкий
[2-10)	Средний
[10-50)	Высокий
[50-∞)	Экстремально высокий

Опираясь на таблицу 6, можно сделать следующие выводы:

Концентрация железа (Fe) превышает ПДК в среднем в 3 - 7 раз;

Концентрация меди (Cu) превышает ПДК в среднем в 3 - 14 раз;

Концентрация цинка (Zn) превышает ПДК в среднем в 6 - 12 раз;

По представленным данным можно сделать единый вывод, что вода нижней Лены, относится к среднему и высокому уровню загрязненности.

Мониторинг содержания тяжелых металлов производится на основании требований СанПиНа в целях определения безопасности продуктов. Так, предельно допустимая концентрация железа 5 мг/кг, меди 10 мг/кг, а содержание цинка не должно превышать 40мг/кг. Концентрация содержания меди в мышцах нельмы незначительно превышает ПДК. По всем остальным параметрам рыба Нижней Лены не превышает норм продовольственного сырья и пищевых продуктов.

К основной причине высокой концентрации меди можно отнести, то, что содержание Cu в окружающей среде велико. Содержание меди в природных пресных водах колеблется от 2 до 30 мкг/дм3, в морских водах - от 0.5 до 3.5 мкг/дм3.

Небольшое количество меди в мышцах арктического омуля и сибирской ряпушки связано, скорее всего, с тем, что медь обычно аккумулируется в печени рыбы.

Научный руководитель: к.б.н., доцент кафедры паразитологии эпизоотологии факультета ветеринарной медицины ЯГСХА Платонов Т.А.

Литература

Малыжева Т. Д. Метаболизм цинка у карпа при различных экологических условиях: дис. … канд. биол. наук. – Киев, 1981. – С. 195.

Маляровская, А.Я. Накопление и распределение тяжелых металлов в тканях промысловых рыб верхней части Кременчугского водохранилища / А.Я. Маляровская, Ф.М. Карасина// Первая Всесоюзная конф. по рыбохозяйственной токсикологии: Тез. Докл. Рига, 1989.- ч.2.- С.29-30.

Метелев В. В. Водная токсикология. – М.: Колос, 1987. – 230 с.

Сытник, Ю.М. Формы нахождения Cu и Mn в воде и их содержание в органах и тканях рыб Дуная/ Ю.М. Сытник, Н.И. Осадчая, Н.Ю. Евтушенко// Вторая Всесоюзная конф. по рыбохоз. Токсикологии: Тез. докл.-СПб., 1990.Т.2.- С

Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200114682 Дата обращения: 11.03.2019

Промышленные системы водоподготовки [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://water2you.ru/articles/khimicheskie-elementy-v-vode-i-pokazateli-kachestva-vod/vzveshennye-veshchestva-v-vode/ Дата обращения: 01.05.2019

ГУ Минский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gigiena.minsk-region.by/ru/obraz/statyi?id=1064 Дата обращения: 01.05.2019

ПК “Комплексные решения”. Системы водоочистки и водоподготовки [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://voda.kr-company.ru/analiz/issleduemye-pokazateli/sink/ Дата обращения: 03.05.2019

Код для цитирования: Скопировать