Organochlorine compounds in scorpion fish Scorpaena porcus Linnaeus, 1758 in the Sevastopol marine area (Black Sea): spatial distribution and biological response

Main Article Content

L. V. Malakhova

http://orcid.org/0000-0001-8810-7264

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=751658

E. N. Skuratovskaya

http://orcid.org/0000-0003-4501-5065

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=773702

T. V. Malakhova

http://orcid.org/0000-0002-9653-7341

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=988614

A. R. Boltachev

http://orcid.org/0000-0003-2998-8959

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=277771

V. V. Lobkо

Abstract

Despite the ban on the use of organochlorine compounds (OCs), they are still widely distributed in various components of the Black Sea ecosystem, including fish. Sevastopol marine area, as a region of active economic use, is a subject of significant anthropogenic impact. The levels of OCs contamination in the scorpion fish Scorpaena porcus Linnaeus, 1758, which leads a sedentary life, can serve as an indicator of such impact. The organochlorine compounds were determined in 58 samples of white muscles, gonads and liver of the scorpion fish captured in 2016–2017 in the various bays of Sevastopol (Aleksandrovskaya, Balaklava, Kazach’ya, Streletskaya, Laspi), as well as in the open coastal water area (the area of the Lyubimovka village). The qualitative and quantitative analyses of organochlorine pesticides and six indicator congeners of polychlorinated biphenyls were performed by gas chromatography with a micro-electron capture detector. To determine the response of scorpion fish to the contamination level, such biochemical markers, as alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase, catalase activities, albumin content, level of oxidative protein modification and malondialdehyde concentration, were studied in the liver of fish from these areas. The OCs content in fish depended on the contamination of the fish habitat. The highest OCs level is in fish organs from bays (Alexandrovskaya, Streletskaya, Balaklava), and the smallest – in the fish organs from open Laspi Bay. The accumulation of OCs in the scorpion fish organs differed according to the lipid content in their tissues. The maximum rates of OCs concentrations were in the liver of fish catch from all investigated regions, the minimum – in the gonads (from bays samples) and in the white muscles (from open areas samples). The obtained relationships between the OCs content and biochemical parameters indicate the weakening of antioxidant protection and the increasing of oxidative stress in fish as a result of the xenobiotic accumulation.

Article Details

Keywords
scorpion fish, Scorpaena porcus, PCB, DDT, biochemical markers, Sevastopol marine area, Black Sea
Section
Scientific communications

References

1. Барабой В. А. Механизм стресса и перекисное окисление липидов // Успехи современной биологии. 1991. Т. 111, вып. 6. С. 923–931. [Baraboi V. A. Mekhanizm stressa i perekisnoe okislenie lipidov. Uspekhi sovremennoi biologii, 1991, vol. 111, iss. 6, pp. 923–931. (in Russ.)].

2. Дубинина Е. Е., Бурмистров С. О., Ходов Д. А., Поротов И. Г. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения // Вопросы медицинской химии. 1995. Т. 41, № 1. С. 24–26. [Dubinina E. E., Burmistrov S. O., Khodov D. A., Porotov I. G. Okislitel’naya modifikatsiya belkov syvorotki krovi cheloveka, metod ee opredeleniya. Voprosy meditsinskoi khimii, 1995, vol. 41, no. 1, pp. 24–26. (in Russ.)].

3. Игнатьева О. Г., Овсяный Е. И., Романов А. С., Малахова Л. В., Костова С. К. Комплексная оценка загрязнения донных отложений Севастопольской бухты // Система контроля окружающей среды: мониторинг и модели : сб. науч. тр. / НАН Украины, Мор. гидрофиз. ин-т. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2003. С. 93–95. [Ignat’eva O. G., Ovsyanyi E. I., Romanov A. S., Malakhova L. V., Kostova S. K. Kompleksnaya otsenka zagryazneniya donnykh otlozhenii Sevastopol’skoi bukhty. Sistema kontrolya okruzhayushchei sredy: monitoring i modeli: sb. nauch. tr. / NAN Ukrainy, Mor. gidrofiz. in-t. Sevastopol: EKOSI-Gidrofizika, 2003, pp. 93–95. (in Russ.)].

4. Королюк М. А., Иванова Л. И., Майорова И. Г., Токарев В. Е. Метод определения активности каталазы // Лабораторное дело. 1988. № 1. С. 16–19. [Korolyuk M. A., Ivanova L. I., Maiorova I. G., Tokarev V. E. Metod opredeleniya aktivnosti katalazy. Laboratornoe delo, 1988, no. 1, pp. 16–19. (in Russ.)].

5. Малахова Л. В. Современный уровень загрязненности хлорорганическими соединениями донных отложений украинского шельфа Чёрного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2012. Т. 26, № 1. С. 64–74. [Malakhova L. V. Current level of organochlorine pollution in sediments in the Ukrainian Shelf of the Black Sea. Ekologicheskaya bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon i kompleksnoe ispol’zovanie resursov shel’fa, 2012, vol. 26, iss. 1, pp. 64–74. (in Russ.)].

6. МВИ М. Н. 2352–2005. Методика одновременного определения остаточных количеств полихлорированных бифенилов и хлорорганических пестицидов в рыбе и рыбной продукции с помощью газожидкостной хроматографии. Минск : ГУ «РНПЦ гигиены» МЗ РБ. [MVI M. N. 2352–2005. Metodika odnovremennogo opredeleniya ostatochnykh kolichestv polikhlorirovannykh bifenilov i khlororganicheskikh pestitsidov v rybe i rybnoi produktsii s pomoshch’yu gazozhidkostnoi khromatografii. Minsk: GU “RNPTs gigieny” MZ RB. (in Russ.)].

7. Немова Н. Н., Мещерякова О. В., Лысенко Л. А., Фокина Н. Н. Оценка состояния водных организмов по биохимическому статусу // Труды КарНЦ. 2014. № 5. С. 18–29. [Nemova N. N., Meshcheryakova O. V., Lysenko L. A., Fokina N. N. The assessment of the fitness of aquatic organisms relying on the biochemical status. Trudy KarNTs, 2014, no. 5, pp. 18–29. (in Russ.)].

8. Осадчая Т. С., Малахова Л. В. Углеводородное загрязнение в прибрежной зоне (Чёрное море) // Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем : материалы междунар. конф. (Ростов н/Д, Россия, 9–12 окт. 2006 г.). Ростов-на-Дону, 2006. С. 302–304. [Osadchaya T. S., Malakhova L. V. Uglevodorodnoe zagryaznenie v pribrezhnoi zone (Chernoe more). Problemy ustoichivogo funktsionirovaniya vodnykh i nazemnykh ekosistem: materialy mezhdunar. konf. (Rostov n/D, Russia, 9–12 Oct., 2006). Rostov-on-Don, 2006, pp. 302–304. (in Russ.)].

9. Пашина Е. В., Золотавина М. Л. Альбумин в оценке эндогенной интоксикации // Наука и современность. 2014. Вып. 33. С. 23–28. [Pashina E. V., Zolotavina M. L. Al’bumin v otsenke endogennoi intoksikatsii. Nauka i sovremennost’, 2014, iss. 33, pp. 23–28. (in Russ.)].

10. Поликарпов Г. Г., Егоров В. Н. Морская динамическая радиохемоэкология. Москва : Энергоатомиздат, 1986. 151 с. [Polikarpov G. G., Egorov V. N. Morskaya dinamicheskaya radiokhemoekologiya. Moscow: Energoatomizdat, 1986, 151 p. (in Russ.)].

11. Поликарпов Г. Г., Жерко Н. В. Экологические аспекты изучения загрязнения Чёрного моря хлорорганическими ксенобиотиками // Экология моря. 1996. Вып. 45. С. 92–100. [Polikarpov G. G., Zherko N. V. Ecological aspects of studying of pollution of the Black Sea by organochlorine xenobiotics. Ekologiya morya, 1996, iss. 45, pp. 92–100. (in Russ.)].

12. Попова Г. В., Шамрова Л. Д. Накопление пестицидов в воспроизводительной системе рыб и их гонадотоксические воздействия // Экспериментальная водная токсикология. 1987. № 12. С. 191–201. [Popova G. V., Shamrova L. D. Nakoplenie pestitsidov v vosproizvoditel’noi sisteme ryb i ikh gonadotoksicheskie vozdeistviya. Eksperimental’naya vodnaya toksikologiya, 1987, no. 12, pp. 191–201. (in Russ.)].

13. Стальная И. Д., Гаришвили Т. Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии. Москва : Медицина, 1977. С. 66–68. [Stal’naya I. D., Garishvili T. G. Metod opredeleniya malonovogo dial’degida s pomoshch’yu tiobarbiturovoi kisloty. Sovremennye metody v biokhimii. Moscow: Meditsina, 1977, pp. 66–68. (in Russ.)].

14. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011). Утверждён Решением Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. № 880. [Tekhnicheskii reglament Tamozhennogo soyuza “O bezopasnosti pishchevoi produktsii” (TR TS 021/2011). Utverzhden Resheniem Komissii Tamozhennogo soyuza ot 9 Dec., 2011, no. 880. (in Russ.)].

15. Ballesteros M. L., Rivett N. G., Morillo D. O., Bertrand L., Amé M. V., Biston M. A. Multi-biomarker responses in fish (Jenynsia multidentata) to assess the impact of pollution in rivers with mixtures of environmental contaminants. Science of the Total Environment, 2017, vol. 595, pp. 711–722. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.03.203.

16. Bondarev I. P., Malakhova L. V. The total concentration of carotenoids in Rapana venosa gonad. International Journal of Marine Science, 2016, vol. 6, iss. 11, pp. 1–7. https://doi.org/10.5376/ijms.2016.06.0011.

17. Bozcaarmutlu A., Sapmaz C., Aygun Z., Arinç E. Assessment of pollution in the West Black Sea Coast of Turkey using biomarker responses in fish. Marine Environmental Research, 2009, vol. 67, iss. 4–5, pp. 167–176. https:doi.org/10.1016/j.marenvres.2008.12.009.

18. Cogliano J. V. Assessing cancer risk from environmental PCBs. Environmental Health Perspectives, 1998, vol. 106, iss. 6, pp. 317–323.

19. Egorov V. N., Gulin S. B., Malakhova L. V., Mirzoeva N. Yu., Popovichev V. N., Tereshchenko N. N., Lazorenko G. E., Plotitsina O. V., Malakhova T. V., Proskurnin V. Yu., Sidorov I. G., Stetsyuk A. P., Gulina L. V. Rating Water Quality in Sevastopol Bay by the Fluxes of Pollutant Deposition in Bottom Sediments. Water Resources, 2018, vol. 45, iss. 2, pp. 222–230. https://doi.org/10.1134/S0097807818020069.

20. Javed M., Usmani N., Ahmad I., Ahmad M., Studies on the oxidative stress and gill histopathology in Channa punctatus of the canal receiving heavy metal-loaded effluent of Kasimpur Thermal Power Plant. Environmental Monitoring and Assessment, 2015, vol. 187, iss. 1, pp. 4179 (11 p.). https://doi.org/10.1007/s10661-014-4179-6.

21. Kaptaner B., Kankaya E., Doğan A., Çelik I. Histopathology and oxidative stress in the liver of Chalcalburnus tarichi living in lake Van, Turkey. Life Science Journal, 2014, vol. 11, iss. 8, pp. 66–77.

22. Malakhova L., Giragosov V., Khanaychenko A., Malakhova T., Egorov V., Smirnov D. Partitioning and level of organochlorine compounds in the tissues of the Black Sea turbot at the south-western shelf of Crimea. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 2014, 14, pp. 993–1000. https://doi.org/10.4194/1303-2712-v14_4_19.

23. Rudneva I. I., Skuratovskaya E. N., Chesnokova I. I., Shaida V. G., Kovyrshina T. B. Biomarker response of Black Sea scorpion fish Scorpaena porcus to anthropogenic impact. In: Advances in Marine Biology. Vol. 1 / A. Kovács, P. Nagy (Eds). New York: Nova Sci. Publs, 2016, ch. 5, pp. 119–147.