Действительно ли это в воде? Критическое переосмысление токсичных металлов: Часть 2

В прошлом месяце мы начали повторное рассмотрение спора о тяжелых металлах в рифовых аквариумах с изучения серии статей, которые появились в журнале Reefkeeping Magazine в прошлом году. (Shimek 2002a, 2002b, 2002c) В этом месяце мы продолжим исследование, рассмотрев выводы и рекомендации автора.

Данные, собранные по 23 аквариумам любителей, привели автора к выводу, что средний рифовый аквариум сильно загрязнен тяжелыми металлами, которые, в лучшем случае, могут ухудшить состояние некоторых обитателей типичного рифового аквариума и, возможно, даже в конечном итоге убить некоторых обитателей. “Вода из среднего рифового аквариума явно опасна для организмов, помещенных в него”. (Shimek 2000c) Он выразил убеждение, что уровень этих металлов может объяснить необъяснимые случаи смерти в рифовом аквариуме. Его вывод заключался в том, что мы должны периодически ломать рифовый аквариум, удаляя все камни, песок и воду, и начинать все заново. Эти выводы, безусловно, обескураживают и, если они верны, наводят туман на все рифоводство. Утверждение о том, что практически все рифовые аквариумы в конечном итоге обречены из-за накопления токсичных уровней тяжелых металлов, вызвало значительный ажиотаж в среде рифоводов и оставило многих любителей в замешательстве и тревоге.

Убедительно ли автор обосновал свою интерпретацию результатов? Подтверждены ли выводы автора данными? Как объяснялось в первой части, существует несколько ошибок и погрешностей, которые ставят под сомнение ценность данных, а поскольку выводы основаны на этих данных, необходимо поставить под сомнение выводы. У нас нет возможности узнать, являются ли протестированные аквариумы репрезентативными для “среднего” рифового аквариума. Выводы автора игнорируют тот факт, что в некоторых аквариумах не было обнаружено уровней наиболее токсичных металлов. Существует также вопрос интерпретации автором того, что представляет собой токсичный уровень. Даже если некоторые тяжелые металлы содержатся в рифовых аквариумах в более высоких концентрациях, чем в природной морской воде, означает ли это, что средний рифовый аквариум является токсичным?

Что еще более важно, можем ли мы быть уверены в точности представленных данных? Как было показано в первой части, ICP, метод, используемый для определения уровня металлов, не является лучшим выбором для точного определения концентрации металлов в морской воде. Ни одно из исследований, определяющих чрезвычайно низкие уровни металлов, обнаруженных в природной морской воде, не использовало ICP-сканирование для определения уровней. В научной статье автор обычно уделяет некоторое место обоснованию выбранной методологии. Автор подкрепляет свое решение, приводя данные, подтверждающие, что методика может делать то, что, как утверждает автор, она может делать. К сожалению, в случае с этими статьями единственным обоснованием использования ICP было то, что он дешевле, чем более чувствительные методы. Учитывая реалии исследования содержания рифов, стоимость является обоснованной проблемой, но необходимость точности должна перевешивать необходимость сохранения низких затрат. Если мы хотим сделать выводы об уровне содержания металлов в рифовом аквариуме, нам необходимо сначала увидеть ICP-сканирование природной морской воды. Концентрация металлов в морской воде является эталоном, по которому мы можем судить о рифовых аквариумах.

Учитывая, что металлы, вызывающие наибольшую озабоченность, содержатся в морской воде в чрезвычайно низких концентрациях, и учитывая относительную неситуативность ИСП-сканирования в обнаружении этих металлов в очень низких концентрациях, можно утверждать, что измерение природной морской воды – бессмысленное занятие. Возможно, но обязанность исследователя – доказать, что это бессмысленное занятие. Мы должны знать, что в водах коралловых рифов, которым мы подражаем, содержание металлов не обнаруживается, если мы хотим серьезно относиться к утверждению, что наши рифовые аквариумы сильно загрязнены тяжелыми металлами. И это сравнение должно быть проведено с использованием той же методологии. Возможно, по сравнению с опубликованными данными о морской воде, рифовые аквариумы действительно имеют повышенный уровень металлов, но что, если естественные коралловые рифы тоже имеют такой уровень?

Методология

Зная, что нам нужны более точные данные о воде естественных коралловых рифов, чтобы сделать выводы о здоровье рифовых аквариумов, я взял воду из рифов на Фиджи и Филиппинах в Тихом океане, а также с наветренной стороны острова Бонайре в Карибском бассейне. В каждом месте было собрано несколько литров воды в предварительно вымытые пластиковые бутылки из-под питьевой воды. Затем собранные бутылки охлаждались и перевозились обратно в США. По возвращении вода либо замораживалась для транспортировки в лабораторию, либо сохранялась в соответствии со стандартными методами анализа воды.

Я также собрал воду из своего 2000-галлонного рифового аквариума, используя те же методы сбора, что и для воды естественного рифа. Аквариуму объемом 2000 галлонов три года, и в таблице он обозначен как новый аквариум. Его конструкция описана в журнале Reef and Saltwater Annual за 2001 год, а также в недавнем Advanced Aquarist. (Harker 2003) Я также проанализировал воду, собранную из моего 300-галлонного аквариума и замороженную два года назад. На момент сбора воды 300-галлонному аквариуму было восемь лет. Этот аквариум представлен в новой книге Майкла Палетты “Ultimate Marine Aquariums: Системы мечты для соленой воды и как они создаются. Если металлы действительно накапливаются в рифовом аквариуме, мой 300-галлонный аквариум будет вероятным кандидатом. В обоих аквариумах с момента их создания используется Instant Ocean. Для долива воды используется вода из обратного осмоса, а для подмен воды – отстоянная водопроводная вода.

Отобранные пробы воды были проанализированы с помощью эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP scan), метод EPA 200.7, идентичный методу, использованному в рассматриваемых статьях. Поэтому полученные данные напрямую сопоставимы с ранее опубликованными, за исключением одного момента. Автор нормализовал данные по каждому из 23 рифовых аквариумов таким образом, чтобы все аквариумы показывали одинаковые уровни натрия. Какой бы фактор ни использовался для корректировки уровня натрия, он применялся и к другим компонентам, поэтому фактическая концентрация того или иного металла в каждом аквариуме может отличаться от приведенной в статьях. Такая нормализация несколько сомнительна. Методы, используемые любителями для поддержания уровня кальция в аквариуме, такие как добавление хлорида кальция и бикарбоната натрия, могут изменить соотношение натрия к хлориду и соотношение хлорида натрия к другим компонентам. Представленные здесь данные никак не скорректированы и не нормализованы. Не указанные в таблице металлы были ниже уровня обнаружения в обоих рифовых резервуарах и во всех трех естественных рифах. Результаты, полученные на трех рифах, существенно не отличались, поэтому для целей таблицы они были усреднены. Значения показаны со знаком “меньше” (<) are below detection levels.

Результаты

Как видно из приведенной ниже таблицы, результаты ICP-сканирования свидетельствуют о том, что в природных коралловых рифах уровень тяжелых металлов значительно выше, чем в научной литературе и в статьях. Это поднимает интересный вопрос. Является ли разница между опубликованными данными по морской воде и водой коралловых рифов, протестированной здесь, артефактом методологии тестирования, ICP сканирования, или вода над коралловым рифом действительно имеет более высокие уровни металлов? Если ограничения методологии приводят к более высоким видимым концентрациям металлов в природной морской воде, то то же самое, вероятно, верно и для воды рифовых резервуаров. Следовательно, мы не знаем, содержатся ли в рифовых резервуарах токсичные уровни металлов. Единственный способ определить это – проверить воду в резервуаре с помощью более чувствительных методов, которые ученые используют для изучения морской воды. Только тогда мы сможем сравнить опубликованные концентрации металлов с рифовыми аквариумами. С другой стороны, если вода коралловых рифов действительно содержит более высокие уровни металлов, чем открытая морская вода, протестированная учеными, то обитатели коралловых рифов адаптировались к этим уровням, и, возможно, у нас нет токсичных условий, о которых нам говорили.

Самое примечательное в этой таблице то, насколько рифовые аквариумы похожи на средний природный риф. Некоторые компоненты повышены, но незначительно. Литий в десять раз превышает естественный уровень в моем новом аквариуме, но только на треть от естественного уровня в аквариуме восьмилетней давности. Кадмий, селен и титан немного превышают уровень обнаружения в моем новом аквариуме, но не в старом. Во многих отношениях аквариум восьмилетней давности больше похож на естественный риф, чем новый аквариум. Возможно, что естественная эволюция рифового аквариума постепенно снижает и без того низкие концентрации тяжелых металлов до еще более низких концентраций. Это говорит о том, что периодическое разрушение рифового аквариума и создание его заново может привести к сохранению более высоких уровней металлов, а не к их снижению, как предполагает автор.

Сторонники автора могут возразить, что я просто доказал, что современные естественные коралловые рифы загрязнены, что я сравниваю токсичные естественные рифы с токсичными рифовыми аквариумами. По моим наблюдениям, все три области выглядели нетронутыми, без признаков деградации или ухудшения состояния. Я выбрал эти места для забора воды из-за здоровых рифов и отсутствия природных или антропогенных повреждений рифов. Если эти здоровые на вид рифы на самом деле загрязнены, то, возможно, действительно здоровых рифов не существует. У меня была возможность исследовать множество выдающихся рифов, и эти – одни из лучших.

Итак, что же мы имеем?

Нам говорили, что в среднем рифовом аквариуме концентрация тяжелых металлов во много раз выше, чем в природной морской воде. Нам говорили, что наши аквариумы токсичны и опасны для многих их обитателей. Эти данные говорят об обратном. Используя те же методы, что и для доказательства токсичности рифовых аквариумов, я показал, что мои рифовые аквариумы не более токсичны, чем коралловые рифы со всего мира. Более того, эти данные свидетельствуют о том, что концентрация тяжелых металлов в рифовом аквариуме со временем может снижаться, а не расти.

Так нужно ли нам беспокоиться о тяжелых металлах? Да, но не больше, чем мы должны беспокоиться о накоплении органических соединений и других потенциальных загрязнителей. В замкнутой системе существует возможность того, что любое вещество, которое попадает в систему, будет накапливаться, и многие вещества могут стать токсичными в достаточной концентрации. Исходя из этих данных, накопление металлов – это не та мистификация, в которую нас заставляли верить. Тяжелые металлы следует рассматривать в более широком контексте, как один из многих потенциальных источников стресса в рифовом аквариуме. Ключом к успешному рифу является снижение стрессовых факторов. Несоответствие параметров воды какому-либо источнику увеличивает стресс и делает обитателей аквариума более уязвимыми для других стрессовых факторов. Если бы раздражение, вызванное токсичными тяжелыми металлами, было перенаправлено на более сбалансированное снижение широкого спектра потенциальных стрессовых факторов, многие рифовые аквариумы, вероятно, были бы более здоровыми, чем сегодня.

В третьей части мы продолжим рассмотрение споров о тяжелых металлах, обратив свое внимание на вопрос токсичности. Являются ли уровни металлов, обнаруженные в этом исследовании, все еще достаточно высокими, чтобы вызывать беспокойство? В недавней статье Хабиба Сехи в журнале Advanced Aquarist отмечается, что металлы, обнаруженные в морской воде, не обязательно находятся в форме, которая делает их токсичными для организмов. В морской воде металлы обычно связаны с рядом веществ, включая органические вещества, карбонат кальция и химические соединения, которые делают их гораздо менее токсичными, чем в их элементарной форме. Мы рассмотрим литературу по токсикологии тяжелых металлов в контексте вышеизложенных выводов и определим, ухудшают ли тяжелые металлы здоровье и даже убивают ли они обитателей наших рифовых аквариумов.

Ссылки

1. Harker, R. 2003. Featured Aquarium: The Aquarium of Richard Harker . Advanced Aquarist том 2 выпуск 8. Август 2003.
2. Палетта, Майкл С. 2003. Ultimate Marine Aquariums: Saltwater Dream Systems and How They Are Created . TFH Publications.
3. Сеха, Х. 2003. Токсичность микроэлементов: правда или миф. Advanced Aquarist том 2 выпуск 5 май 2003.
4. Шимек, Р.Л. 2002a. It’s (in) the water . Reefkeeping.com. Том 1 номер 1. Февраль 2002.
5. Шимек, Р.Л. 2002b. It’s still the water . Reefkeeping.com. Том 1 номер 2. Март 2002.
6. Шимек, Р.Л. 2002c. Our coral reef aquaria-Our own personal experiments in the effects of trace element toxicity . Reefkeeping.com. Том 1 номер август 2002.

Source: reefs.com