Vliv nejvýznamnějších zdrojů znečištění českého úseku řeky Labe na ryby T. Randák 1, V. Žlábek 1, J. Kolářová 1, Z. Široká 2, Z. Svobodová 1,2, J. Pulkrabová 3 and M. Tomaniová 3 1 University of South Bohemia, České Budějovice, RIFCH, Czech Republic 2 University of Veterinary and Pharmaceutical Sciences, Brno, Czech Republic, 3 Institute of Chemical Technology, Prague, Czech Republic
Ovlivňují koncentrace cizorodých látek, které jsou zjišťovány ve složkách vodního prostředí řeky Labe, vodní organismy (ryby)? Jak v této souvislosti působí hlavní známé zdroje znečištění řeky Labe? Jsou ve vodním prostředí sledovány skutečně ty látky, které mají nejvýznamnější biologické účinky?
Biochemické markery kontaminace: Biochemické markery kontaminace jsou vybrané biochemické parametry, jejichž měřitelné změny jsou odpovědí na expozici organismu cizorodými látkami. Tyto markery obvykle reagují na skupiny látek se stejným mechanismem toxického působení. Nejsou tedy až na výjimky specifické pro jednotlivé xenobiotické látky. Předností biochemických markerů je jejich schopnost vypovídat o vlivu znečištění komplexně, tzn. podchytit celkové účinky jednotlivých komponent, podílejících se na znečištění. Významně doplňují výsledky chemického monitoringu
Sledované biochemické ukazatele a cizorodé látky Indikátorový druh - jelec tloušť (Leuciscus cephalus L.) VTG, 11-KT, GSI - markery kontaminace vodního prostředí endokrinními disruptory (steroidní léčiva a jejich metabolity, alkylfenoly, syntetické analogy pižma, Hg, PAH, některé POPs, atd.). CYP1A, EROD, GSH, GST jaterní markery signalizující kontaminaci vodního prostředí PAH, NPAH, PCB, dioxiny a některými pesticidy. V organismu se účastní 1. fáze metabolismu xenobiotik (cizorodých látek). sledované cizorodé látky: Hg, Cd, Pb, As, POPs (PCB, HCH, HCB, DDT, OCS) alkylfenoly (4-terc-oktylfenol a 4-terc-nonylfenoly) syntetické analogy pižma ( musk sloučeniny) steroidní léčiva
Teoretická charakteristika parametrů zjištěných u indikátorových organismů v nezatížené lokalitě samec minimální (nulový) obsah VTG a vysoký obsah 11-KT v krevní plazmě, vysoký GSI, minimální hodnoty CYP1A, EROD, GSH a GST. Obsah sledovaných polutantů pod mezí detekce analytických metod. samice - vysoký obsah VTG a nízký obsah 11-KT v krevní plazmě, vysoký GSI, minimální hodnoty CYP1A, EROD, GSH a GST. Obsah sledovaných polutantů pod mezí detekce analytických metod.
Lokality sledované v roce 23 Obsah PCB v tuku jelce tlouště 12 1 8 6 4 2 PCB 18 PCB 153 PCB 138 PCB 118 PCB 11 PCB 52 PCB 28 mg.kg -1 Hřens ko Děčín Obř ístv í Lys á V aly Něm čice V erdek Zelčín P odolí B lanice
Lokality sledované v roce 24 12 11 EROD (pmol/mg proteinu/min) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 11 12 21 22 31 32 99 Lokalita 28 11-ketotestosteron (pg/ml) 26 24 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 11 12 21 22 31 32 99 Lokalita 11 Labe pod Spolchemií 12 Bílina nad Spolchemií 21 Labe pod Spolanou 22 Labe nad Spolanou 31 Labe pod Synthesií 32 Labe nad Synthesií 99 Vltava kontrola
Lokality sledované v roce 24 Hg (mg/kg sval.) 2, 1,8 1,6 1,4 1,2 1,,8,6,4,2 11 Labe pod Spolchemií 12 Bílina nad Spolchemií 21 Labe pod Spolanou 22 Labe nad Spolanou 31 Labe pod Synthesií 32 Labe nad Synthesií 99 Vltava kontrola, 11 12 21 22 31 32 99 Lokalita Medián PCB (μg/kg tuku) 14 13 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 11 12 21 22 31 32 99 Lokalita DDT (μg/kg tuku) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 11 12 21 22 31 32 99 Lokalita Medián
Lokality sledované v roce 25 EROD (nmol/mg proteinu/min) 24 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Vodňany Podolí Podbaba Vraňany 24 22 14 suma ind. PCB (μg/kg sval) 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Vodňany Podolí Podbaba Vraňany suma DDT (μg/kg sval.) 12 1 8 6 4 2 Vodňany Podolí Podbaba Vraňany
7 14 6 12 suma alkylfenoly (μg/kg sval.) 5 4 3 2 suma Musk (μg/kg sval.) 1 8 6 4 1 2 Vodňany Podolí Podbaba Vraňany Vodňany Podolí Podbaba Vraňany Obsah estrogeních látek v sedimentech řeky Vltavy (mg.kg -1 sušiny) zkratka DES DIE E2 E1 EE2 LOD = mez detekce název Diethylstilbestrol Dienestrol 17β-estradiol Estron Ethinyl estradiol LOD 1 1 1 1,5 Podolí <LOD <LOD <LOD 2,6 <LOD Podbaba <LOD <LOD <LOD <LOD 2,6 Klecany <LOD <LOD 1,8 <LOD 1,8 LOD = mez detekce
Příklady patologických změn na gonádách indikátorových ryb
Poměr pohlaví odlovených indikátorových ryb (jelec tloušť) ve sledovaných lokalitách ČR (26) Lokalita samci (n) : samice (n) poměr (m/f) Blanice - kontolní lokalita 1 9 1,1 : 1 Vltava 1 23 1 : 2,3 Orlice 6 19 1 : 3,2 Chrudimka 1 11 1 : 1,1 Cidlina 9 23 1 : 2,6 Ohře 13 31 1 : 2,4 Bílina 1 3 3,3 : 1 Jizera 3 22 1 : 7,3 Labe - Obříství 12 21 1 : 1,75 Labe - Děčín 1 23 1 : 2,3 Ohře 13 31 1 : 2,4 Otava 1 2 1 : 2 Sázava 12 27 1 : 2,25 Lužnice 12 26 1 : 2,2 Berounka 12 33 1 : 2,75 Svratka 12 3 1 : 2,5 Dyje 3 18 1 : 6 Odra 1 22 1 : 2,2 Morava 8 17 1 : 2,1
Závěry: Pomocí analýz biochemických markerů kontaminace a porovnáním s kontrolními lokalitami bylo zjištěno, že úroveň zatížení sledovaných profilů cizorodými látkami negativně ovlivňuje organismus ryb. Nejvýznamnější reakce rybího organismu na znečištění byly pozorovány pod velkými chemičkami a aglomeracemi. Zvýšené hodnoty biochemických markerů ve většině případů korespondovaly se zvýšenými hodnotami sledovaných polutantů. Nejvýznamnějším kontaminantem z řady klasicky sledovaných byla jednoznačně rtuť. Hodnoty obsahu tohoto kovu ve svalovině nedravých ryb velmi často překračovaly hygienický limit. Nejvyšší koncentrace tohoto kovu v rybách byly nalézány v lokalitách Lysá a Obříství. Ve všech sledovaných profilech na Labi a dolní Vltavě byly zjišťovány významně vyšší koncentrace POPs ve svalovině ryb v porovnání s kontrolními lokalitami.
Závěry: Analýzami svaloviny ryb a sedimentu byl prokázán výskyt biologicky aktivních látek - alkylfenolů, musk sloučenin a steroidních léčiv ve vodním prostředí. Tyto látky vstupují do vodního prostředí především komunálními odpadními vodami. Působení různých dosud nesledovaných biologicky účinných skupin látek vstupujících do vodního prostředí prostřednictvím běžných komunálních odpadních vod je ve světě vsoučasnosti předmětem intenzivního výzkumu. Je pravděpodobné, že právě tyto dosud opomíjené skupiny látek působí na vodní organismy významněji než neustále se snižující koncentrace běžně sledovaných průmyslových polutantů.