Comparative characteristics of the trace elemental composition of chum salmon Oncorhynchus keta Walbaum, 1792 from the Sea of Japan and the Sea of Okhotsk
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Abstract
Content of trace elements (iron, zinc, copper, nickel, lead, and cadmium) was determined in the most popular species of Pacific salmon on the consumer market – chum salmon Oncorhynchus keta, which is the second largest catch in Russian waters (after pink salmon O. gorbuscha). Metal content in fish organs and tissues (muscle tissue, liver, and gonads) was determined by the atomic absorption method using a Shimadzu AA-6800 spectrophotometer in flame and flameless atomizers from sample extracts; the latter ones were obtained by decomposition of weighed portions of concentrated HNO3 (high purity) in a MARS 6 complex using standard samples with known concentrations. The data was statistically processed in SPSS Statistics 21. Sexually mature individuals of chum salmon (five specimens of males and females on each spot) were sampled in autumn 2018 in storage cages of salmon hatcheries on the Firsovka River (southeastern Sakhalin, Gulf of Patience) and Reidovaya River (Iturup Island, Kuril Islands), as well as in October 2019 in breeder holding cages on the Poima River (southwestern Primorye, the Sea of Japan). Muscle tissue, liver, and gonads were sampled from every individual. The elements determined were clearly divided according to content values into two groups depending on the sampling spot: Cd and Pb prevailed in organs and tissues of chum salmon from the Sakhalin-Kuril Region of the Sea of Okhotsk, whereas Fe, Zn, Cu, and Ni prevailed in the Sea of Japan fish. The reason for heavy metal contrasting distribution in fish organs and tissues is obviously environmental geochemical conditions formed in salmon feeding areas and on migration routes. In the Sea of Japan, practically enclosed, poorly connected with the Pacific Ocean by several shallow straits, the aquatic environment is under significant anthropogenic, technogenic, and terrigenous load (household and industrial drains, surface washing from coastal areas, and combustion of hydrocarbon fuel by ships). In the Sakhalin-Kuril basin, it is affected by natural phenomena: surface and underwater volcanism and post-volcanism of the Kuril Islands, as well as upwellings, which carry from the depths of the Kuril–Kamchatka Trench into the surface layer practically the entire set of chemical elements of the Mendeleev’s periodic table. At the same time, Pb, with its unusually high sorbability, is retained on any suspended particles, both living and non-living, and enters fish organisms with food. The distribution of trace elements over chum salmon organs and tissues differs significantly. Specifically, in fish muscle tissues, the lowest metal content is observed, regardless of the catch spot. The liver is characterized by increased levels of all metals, except for Ni, with the highest Fe, Zn, and Cu content recorded in the Sea of Japan fish liver. The distribution of metals in fish gonads is characterized by its own specificity, with very clear manifestation in the Primorye salmon. Thus, in female gonads, Fe, Zn, and especially Cu predominated: Cu content in female gonads from the Poima River was the same as in liver. Female gonads of the Sea of Japan chum salmon had the highest Ni concentration, although male gonads were characterized by a high, albeit very variable, content of this element as well. As for Pb and Cd, the most toxic elements monitored by sanitary services (for technical reasons, we determined their amount in the Sea of Okhotsk fish only), a well-known pattern was observed in their distribution in organs and tissues: maximum content was found in fish liver. Pb content exceeded the sanitary standard only in some individuals that came to spawn in the Firsovka River in the southeastern Sakhalin. Cd concentration in Sakhalin fish liver was 2.5–4.0 times higher than threshold limit value, and in Kuril fish liver, 2.1–5.0 times higher.
Authors
References
Атлас распространения в море различных стад тихоокеанских лососей в период весенне-летнего нагула и преднерестовых миграций / под ред. О. Ф. Гриценко. Москва : ВНИРО, 2002. 190 с. [Atlas rasprostraneniya v more razlichnykh stad tikhookeanskikh lososei v period vesenne-letnego nagula i prednerestovykh migratsii / O. F. Gritsenko (Ed.). Moscow : VNIRO, 2002, 190 p. (in Russ.)]
Бирман И. Б. Морской период жизни и вопросы динамики стад тихоокеанских лососей. Москва : Агропромиздат, 1986. 208 с. [Birman I. B. Morskoi period zhizni i voprosy dinamiki stad tikhookeanskikh lososei. Moscow : Agropromizdat, 1986, 208 p. (in Russ.)]
Горяинов А. А., Шатилина Т. А., Цициашвили Г. Ш., Радченкова Т. В., Лысенко А. В. Климатические причины снижения запасов амурских лососей в 20-м столетии // ДВ Экспресс информация / Дальрыбтехника. Владивосток, 2006. № 6. С. 1–17. [Goryainov A. A., Shatilina T. A., Tsitsiashvili G. Sh., Radchenkova T. V., Lysenko A. V. Klimaticheskie prichiny snizheniya zapasov amurskikh lososei v 20-m stoletii. In: DV Ekspress informatsiya / Dal’rybtekhnika. Vladivostok, 2006, no. 6, pp. 1–17. (in Russ.)]
Горяинов А. А., Шатилина Т. А., Лысенко А. В., Заволокина Е. А. Приморская кета (рыбохозяйственный очерк) : монография. Владивосток : ТИНРО-Центр, 2007. 197 с. [Goryainov A. A., Shatilina T. A., Lysenko A. V., Zavolokina E. A. Primorskaya keta (rybokhozyaistvennyi ocherk) : monografiya. Vladivostok : TINRO-Tsentr, 2007, 197 p. (in Russ.)]
ГОСТ 26929-94. Сырьё и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения токсичных элементов : межгосударственный стандарт : утверждён и введён в действие Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 21.02.1995 № 78 : взамен ГОСТ 26929-86 : дата введения 01.01.1996 / разработан Всероссийским научно-исследовательским институтом консервной и овощесушильной промышленности (ВНИИКОП) и др. Москва : Стандартинформ, 2010. 12 с. [GOST 26929-94. Raw Material and Food-stuffs. Preparation of Samples. Decomposition of Organic Matters for Analysis of Toxic Elements : mezhgosudarstvennyi standart : utverzhden i vveden v deistvie Postanovleniem Komiteta Rossiiskoi Federatsii po standartizatsii, metrologii i sertifikatsii ot 21.02.1995 No. 78 : vzamen GOST 26929-86 : data vvedeniya 01.01.1996 / razrabotan Vserossiiskim nauchno-issledovatel’skim institutom konservnoi i ovoshchesushil’noi promyshlennosti (VNIIKOP). Moscow : Standartinform, 2010, 12 p. (in Russ.)]
ГОСТ 30178-96. Сырьё и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов : межгосударственный стандарт : утверждён и введён в действие Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 26.03.1997 № 112 : введён впервые : дата введения 01.01.1998 / разработан Институтом питания Российской академии медицинских наук. Москва : Стандартинформ, 2010. 10 с. [GOST 30178-96. Raw Material and Food-stuffs. Atomic Absorption Method for Determination of Toxic Elements : mezhgosudarstvennyi standart : utverzhden i vveden v deistvie Postanovleniem Komiteta Rossiiskoi Federatsii po standartizatsii, metrologii i sertifikatsii ot 26.03.1997 no. 112 : vveden vpervye : data vvedeniya 01.01.1998 / razrabotan Institutom pitaniya Rossiiskoi akademii meditsinskikh nauk. Moscow : Standartinform, 2010, 10 p. (in Russ.)]
Дударев В. А., Байталюк A. A., Мокрин Н. М., Шелехов В. А. Современное состояние сырьевой базы рыболовства в северо-западной части Японского моря // Вопросы рыболовства. 2004. Т. 5, № 3 (19). С. 405–417. [Dudarev V. A., Baitalyuk A. A., Mokrin N. M., Shelekhov V. A. Sovremennoe sostoyanie syr’evoi bazy rybolovstva v severo-zapadnoi chasti Yaponskogo morya. Voprosy rybolovstva, 2004, vol. 5, no. 3 (19), pp. 405–417. (in Russ.)]
Марковцев В. Г. Состояние рыбного хозяйства стран АТР и перспективы международного рыбохозяйственного научно-технического сотрудничества // Известия ТИНРО. 2006. Т. 144. С. 365–397. [Markovtsev V. G. State of fish industry in countries of Asia-Pacific Region and perspectives of international fishery research cooperation. Izvestiya TINRO, 2006, vol. 144, pp. 365–397. (in Russ.)]
Официальная информация о рыбоводных предприятиях Приморского края по состоянию на 01.02.2020. Владивосток : Приморский филиал ФГБУ «Главрыбвод», 2020a. 2 с. [Ofitsial’naya informatsiya o rybovodnykh predpriyatiyakh Primorskogo kraya po sostoyaniyu na 01.02.2020. Vladivostok : Primorskii filial FGBU “Glavrybvod”, 2020a, 2 p. (in Russ.)]
Официальная информация о рыбоводных предприятиях Сахалинской области по состоянию на 01.02.2020. Южно-Сахалинск : СКТУ ФАР, 2020b. 15 с. [Ofitsial’naya informatsiya o rybovodnykh predpriyatiyakh Sakhalinskoi oblasti po sostoyaniyu na 01.02.2020. Yuzhno-Sakhalinsk : SKTU FAR, 2020b, 15 p. (in Russ.)]
СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Москва : Госкомсанэпиднадзор РФ, 2002. 156 с. [SanPiN 2.3.2.1078-01. Gigienicheskie trebovaniya bezopasnosti i pishchevoi tsennosti pishchevykh produktov. Moscow : Goskomsanepidnadzor RF, 2002, 156 p. (in Russ.)]
Семенченко А. Ю., Крупянко Н. И., Золотухин С. Ф. Лососи рода Oncorhynchus в российской экономической зоне Японского моря. Биология // Вопросы ихтиологии. 1997. Т. 37, № 4. С. 482–489. [Semenchenko A. Yu., Krupyanko N. I., Zolotukhin S. F. Lososi roda Oncorhynchus v rossiiskoi ekonomicheskoi zone Yaponskogo morya. Biologiya. Voprosy ikhtiologii, 1997, vol. 37, no. 4, pp. 482–489. (in Russ.)]
Смирнов А. И. Биология, размножение и развитие тихоокеанских лососей. Москва : Изд-во ВНИРО, 1975. 337 с. [Smirnov A. I. Biologiya, razmnozhenie i razvitie tikhookeanskikh lososei. Moscow : Izd-vo VNIRO, 1975, 337 p. (in Russ.)]
Христофорова Н. К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения морских вод тяжёлыми металлами. Ленинград : Наука, 1989. 192 с. [Khristoforova N. K. Bioindikatsiya i monitoring zagryazneniya morskikh vod tyazhelymi metallami. Leningrad : Nauka, 1989, 192 p. (in Russ.)]
Христофорова Н. К., Литвиненко А. В., Цыганков В. Ю., Ковальчук М. В. Концентрации микроэлементов в симе Oncorhynchus masou из юго-западной части Охотского моря // Биогеохимия – научная основа устойчивого развития и сохранения здоровья человека : материалы Междунар. биогеохимической школы. Тула : Изд-во Тульского государственного педагогического университета, 2019a. С. 53–56. [Khristoforova N. K., Litvinenko A. V., Tsygankov V. Yu., Kovalchuk M. V. Kontsentratsii mikroelementov v sime Oncorhynchus masou iz yugo-zapadnoi chasti Okhotskogo morya. In: Biogeokhimiya – nauchnaya osnova ustoichivogo razvitiya i sokhraneniya zdorov’ya cheloveka : materialy Mezhdunar. biogeokhimicheskoi shkoly. Tula : Izd-vo Tul’skogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta, 2019a, pp. 53–56. (in Russ.)]
Христофорова Н. К., Литвиненко А. В., Цыганков В. Ю., Ковальчук М. В. Сравнение микроэлементного состава горбуши Oncorhynchus gorbuscha Walbaum, 1792 из Сахалино-Курильского региона и Японского моря // Сохранение биоразнообразия Камчатки и прилегающих морей : материалы междунар. конф. Петропавловск-Камчатский : Изд-во «Камчатпресс», 2018a. С. 386–390. [Khristoforova N. K., Litvinenko A. V., Tsygankov V. Yu., Kovalchuk M. V. Comparison of microelement content of the pink salmon Oncorhynchus gorbuscha Walbaum, 1792 from Okhotsk Sea and Sea of Japan. In: Sokhranenie bioraznoobraziya Kamchatki i prilegayushchikh morei : materialy mezhdunar. konf. Petropavlovsk-Kamchatskii : Izd-vo “Kamchatpress”, 2018a, pp. 386–390. (in Russ.)]
Христофорова Н. К., Чернова Е. Н. Сравнение содержания тяжёлых металлов в бурых водорослях и морских травах // Доклады Академии наук. 2005. Т. 400, № 4. С. 571–573. [Khristoforova N. K., Chernova E. N. Comparison of the content of heavy metals in brown algae and seagrasses. Doklady Akademii nauk, 2005, vol. 400, no. 4, pp. 571–573. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1007/s10630-005-0044-7
Христофорова Н. К., Шулькин В. М., Кавун В. Я., Чернова Е. Н. Тяжёлые металлы в промысловых и культивируемых моллюсках залива Петра Великого. Владивосток : Дальнаука, 1994. 296 с. [Khristoforova N. K., Shulkin V. M., Kavun V. Ya., Chernova E. N. Heavy Metals in Industrial and Cultivated Mollusks of Peter the Great Bay. Vladivostok : Dalnauka, 1994, 296 p. (in Russ.)]
Шунтов В. П., Бочаров Л. Н., Волвенко И. В., Иванов О. А., Измятинский Д. В., Глебов И. И., Кулик В. В., Старовойтов А. Н., Мерзляков А. Ю., Свиридов В. В., Темных О. С. Нектон северо-западной части Японского моря. Таблицы численности, биомассы и соотношения видов. Владивосток : ТИНРО-Центр, 2004. 225 с. [Shuntov V. P., Bocharov L. N., Volvenko I. V., Ivanov O. A., Izmyatinskii D. V., Glebov I. I., Kulik V. V., Starovoitov A. N., Merzlyakov A. Yu., Sviridov V. V., Temnykh O. S. Nekton of the Northwestern Part of Japan (East) Sea. Abundance, Biomass and Species Ratio. Vladivostok : TINRO-Tsentr, 2004, 225 p. (in Russ.)]. https://doi.org/10.13140/2.1.2488.8007
Шунтов В. П., Темных О. С. Тихоокеанские лососи в морских и океанических экосистемах : монография. Владивосток : ТИНРО-Центр, 2008. Т. 1. 481 с. [Shuntov V. P., Temnykh O. S. Tikhookeanskie lososi v morskikh i okeanicheskikh ekosistemakh : monografiya. Vladivostok : TINRO-Tsentr, 2008, vol. 1, 481 p. (in Russ.)]
Шунтов В. П., Темных О. С. Тихоокеанские лососи в морских и океанических экосистемах : монография. Владивосток : ТИНРО-Центр, 2011. Т. 2. 473 с. [Shuntov V. P., Temnykh O. S. Tikhookeanskie lososi v morskikh i okeanicheskikh ekosistemakh : monografiya. Vladivostok : TINRO-Tsentr, 2011, vol. 2, 473 p. (in Russ.)]
Kelly B. C., Ikonomou M. G., Higgs D. A., Oakes J., Dubetz C. Mercury and other trace elements in farmed and wild salmon from British Columbia, Canada. Environmental Toxicology and Chemistry, 2008, vol. 27, no. 6, pp. 1361–1370. https://doi.org/10.1897/07-527
Khristoforova N. K., Tsygankov V. Yu., Boyarova M. D., Lukyanova O. N. Concentrations of trace elements in Pacific and Atlantic salmon. Oceanology, 2015, vol. 55, no. 5, pp. 679–685. https://doi.org/10.1134/S0001437015050057
Khristoforova N. K., Emelyanov A. A., Efimov A. V. Bioindication of heavy-metal pollution in the coastal marine waters off Russky Island (Peter the Great Bay, Sea of Japan). Russian Journal of Marine Biology, 2018b, vol. 44, pp. 572–579. https://doi.org/10.1134/S1063074018070040
Khristoforova N. K., Litvinenko A. V., Tsygankov V. Yu., Kovalchuk M. V., Erofeeva N. I. Trace element content in the pink salmon Oncorhynchus gorbuscha (Walbaum, 1792) from the Sakhalin–Kuril region. Russian Journal of Marine Biology, 2019b, vol. 45, pp. 221–227. https://doi.org/10.1134/S1063074019030064
Kobzar A. D., Khristoforova N. K. Monitoring heavy-metal pollution of the coastal waters of Amursky Bay (Sea of Japan) using the brown alga Sargassum miyabei Yendo, 1907. Russian Journal of Marine Biology, 2015, vol. 41, no. 5, pp. 384–388. https://doi.org/10.1134/S1063074015050065
Salo E. O. Life history of cham salmon (Oncorhynchus keta). In: Pacific Salmon Life Histories / C. Groot, L. Margolis (Eds). Vancouver : UBC Press, 1991, pp. 233–309.
