Metale ciężkie w środowisku wodnym : właściwości toksyczne, biologiczne dostępność i kumulacja w tkankach zwierząt

Abstract

Zbadano zawartość metali ciężkich Cd, Cu, Pb, Zn, Fe w narządach skójki zaostrzonej (Unio tumidus), błotniarki stawowej (Lymnaea stagnaiis), jazia (Leuciscus idus), okonia (Perca fluviatilis), karasia (Carassius carassius) i leszcza (Abramis brama) występujących na kilku stanowiskach w Polsce południowej woj. małopolskiego, tj. rzeka Wisła (Nowe Brzesko), starorzecze Wisły (Wawrzeńczyce), staw hodowli ryb (Słupów), Jezioro Rożnowskie, oraz świętokrzyskiego (starorzecze Nidy, Pińczów). W zbiornikach objętych badaniami oznaczono całkowite stężenie Cd, Cu, Pb, Fe oraz stężenie ich form rozpuszczonych i nierozpuszczonych w wodzie i osadach dennych. Druga część badań poświęcona była oddziaływaniu substancji organicznych znajdujących się w środowisku wodnym i promieniowania UV na dostępność biologiczną metali ciężkich tj. Cd, Cu, Pb dla skójki zaostrzonej (Unio tumidus), błotniarki stawowej (Lymnaea stagnaiis) i larw żaby trawnej (Rana temporaria). Zebrane próbki osadów dennych zawierały najwięcej żelaza (72,98±15,53 - 97,54±22,06 ppm s.m.). W najmniejszym stężeniu w osadach występował kadm (0,48±0,09 - 0,76±0,14 ppm s.m.). W wodzie dominowały nierozpuszczone formy metali. W badanych próbkach wody w największym stężeniu występowało żelazo (2,37±0,47 - 1,61+0,19 ppm). Najniższe były stężenia kadmu (0,09+0,03 - 0,06±0,03 ppm). Kumulacja metali ciężkich w organizmach zwierząt była zależna od ich stężenia w środowisku. W największym stężeniu u badanych gatunków ryb występowały cynk i żelazo. Szczególnie wysoką zawartość cynku stwierdzono w skrzelach karasia (339,32±54,62 ppm s.m.). Żelazo w największym stężeniu występowało w wątrobie leszcza (147,34±54,25 - 624,48±148,10 ppm s.m.). Spośród metali o charakterze ksenobiotyków w największym stężeniu występował ołów. Wysoką zawartość tego metalu miały narządy leszcza ze stawu hodowlanego w Słupowie (3,13±0,59 ppm s.m. - mięśnie; 29,77±10,36 ppm s.m. - kości), co było związane z najwyższym skażeniem ołowiem tego zbiornika. Badane zwierzęta wykazywały zróżnicowanie gatunkowe pod względem zawartości niektórych pierwiastków. Biorąc pod uwagę skażenie mięśni, stwierdzono, że największą zawartość metali toksycznych (Pb - 4,44±1,43; Cd - 0,42±0,16 ppm s.m.) zawierały narządy jazia. Spośród badanych mięczaków błotniarka stawowa kumulowała w gruczole trzustkowątrobowym więcej kadmu (6,40±2,40 ppm s.m.) niż skójka zaostrzona (3,39±0,18 ppm s.m.). Badane metale wykazały charakterystyczny rozkład w narządach. Błotniarka stawowa kumulowała najwięcej metali w gruczole trzustkowątrobowym, natomiast skójka zaostrzona z reguły miała najwyższą zawartość metali w skrzelach. U ryb najwyższa zawartość metali była odnotowywana w skrze- lach, kościach i wątrobie. Badania nad biologiczną dostępnością metali ciężkich wykazały, że kwas humusowy obniża dostępność kadmu dla błotniarki stawowej i zwiększa dostępność tego metalu dla skójki zaostrzonej. Promieniowanie UV nasila wychwyt i przyspiesza usuwanie kadmu, hamuje wychwyt miedzi i nie ma wpływu na kumulację ołowiu u larw żaby trawnej. Promieniowanie to zwiększa również dostępność kadmu dla skójki zaostrzonej hodowanej w obecności kwasu humusowego. Zjawisko to związane jest ze zmianą specjacji chemicznej kadmu w wodzie naświetlanej UV. Przeprowadzone badania wykazują, że metale ciężkie występują w środowisku wodnym głównie w postaci form nierozpuszczonych. Największe stężenia metali występują w osadach dennych. Kumulacja metali w tkankach zwierzęcych związana jest z ich zawartością w środowisku. Zwierzęta wodne wykazują zróżnicowanie gatunkowe pod względem zawartości metali w poszczególnych narządach. Czynniki chemiczne (np. kwas humusowy) i fizyczne (promieniowanie UV) mają istotny wpływ na dostępność biologiczną metali ciężkich w środowisku wodnym.