О.В. Толстикова
Сравнительная экологическая оценка водных объектов территорий с различной степенью токсичности

Постоянно увеличивающееся антропогенное загрязнение окружающей среды выдвигает на первый план разработку и применение надежных способов контроля за ее состоянием. Из-за большого числа различных соединений естественного и техногенного происхождения при оценке качества среды, помимо обычного химического анализа наиболее распространенных загрязнителей, необходимо проводить суммарную токсикологическую оценку среды, основанную на сочетании различных методов биотестирования [1].

Под биотестированием понимают приемы исследования, при котором о качестве среды, факторах, действующих самостоятельно или в сочетании с другими, судят по выживаемости, состоянию и поведению специально помещенных в эту среду организмов – тест-объектов. При выборе таких организмов приходится соблюдать определенные требования, среди которых возможно фиксировать четкий, воспроизводимый и объективный отклик на воздействие внешних факторов, чувствительность этого отклика на малые содержания загрязнителей и др.

Биотестирование можно проводить на уровне молекул, клеток, органов и систем органов, организмов, популяций и даже биоценоза. При проведении биологического тестирования на уровне организмов выбор биологических переменных предполагает, что отклик должен коррелировать с изменениями на экосистемном уровне. Повышение уровня организации живой природы может приводить к усложнению, неоднозначности взаимосвязи биологического отклика с антропогенными факторами исследуемой среды, поскольку на них могут накладываться и природные факторы. Однако такие показатели организмов, как рост особей, их продуктивность, выживаемость, состояние органов дыхания, состава крови и плазмы удается использовать для биологического тестирования состояния среды.

При мониторинге природных и сточных вод предприятий оказались наиболее чувствительные к исследуемым загрязнителям организмы – фитопланктон, дафнии, инфузории. Показателем при этом служит выживаемость гидробионта.

Биотестирование открывает широкие возможности для индикации качества воды на количественной основе. Так как оно дает возможность получать конкретные цифры, характеризующие степень токсичности водной среды для гидробионтов.

Наиболее быстрым, достоверным и доступным является метод биотестирования с использованием в качестве тест-объектов короткоцикличных животных – инфузорий. Простейшие биомодели для тестирования удобны во многих отношениях: они дешевы, имеют короткий цикл размножения, так что быстро достигается высокая численность популяции, просты в содержании. Известно, что чем ниже стоит животное на эволюционной лестнице, тем меньшим числом адаптационных механизмов оно обладает и тем больше его чувствительность ко многим факторам среды, поэтому чувствительность биотестов на беспозвоночных часто значительно превышает таковую на высших животных. Попытки применять инфузорий на протяжении последних десятилетий производились неоднократно. В России разработан и внедрен биотест на инфузориях Tetrahymena pyriformis, который применяется в сельскохозяйственной практике. Довольно широко известен также биотест на Paramecium caudatum.

Инфузории Paramecium caudatum, несмотря на простоту организации, сочетают в себе признаки отдельной клетки и целостного организма. В аналитическом аспекте они интересны тем, что могут рассматриваться как простые рецепторно-эффекторные системы, обладающие способностью реагировать на химическое воздействие целым комплексом биологических, физиологических и биохимических изменений. Поэтому в условиях неопределенности о наличии возможного токсического действия исследуемых объектов биотестирование дает первую приближенную оценку и служит основой для выбора стратегии дальнейшего анализа [2].

Для наглядности и продуктивности данного метода был осуществлен анализ загрязнения природных вод ингредиентами смоляного озера, находящегося на территории стекольного завода. Определялось изучение токсичности смоляных отходов, а также проб почвы по направлению от смоляных озер к реке Чагодоща и проб воды, взятых из реки Чагодоща (таблица 1).

В качестве группы сравнения использовалась пробы воды, взятые из Лоз-Азатского озера, сероводородного и железистого источника на территории учебно-исследовательского полигона ВоГТУ, как экологически наиболее благополучной гидроэкосистемы, расположенной на территории Белозерского района Вологодской области.

Это исследование осуществлялось автоматизированным методом биотестирования с использованием простейших организмов – инфузорий. Данная методика допущена для целей государственного экологического контроля (ПНД ФТ 16.2:2.2.3-98), рассмотрена и одобрена Главным управлением аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности (ГУАК) и Главным метрологом Госкомэкологии России, 1998 год.

Основой методики явилась способность тест-объектов реагировать на присутствие в исследуемом материале веществ, представляющих опасность для их жизнедеятельности.

Исследование выполнялось на приборе «БиоЛат» серии «Биотестер» при режиме экспозиции 82 часа. Для характеристики жизнедеятельности инфузорий определялось соотношение количества инфузорий после экспозиции со всеми исследуемыми пробами в течение 82 часов к исходному (до экспозиции) количеству, а также индекс токсичности [3].

Результаты биотестирования приведены в таблице 1.

Полученные результаты позволили установить диапазон варьирования показателей отрицательной реакции тест-объекта на химический состав проб воды, взятых с поверхности смоляных озер – полная гибель инфузорий. В результате выдвигаются предположения, что дождевая вода, просачивающаяся в силу большего удельного веса через поры в смоляной массе приобретает высокую степень токсичности, относящуюся к 3 группе.

Почвенные пробы, взятые непосредственно вблизи малого (западного) смоляного озера обладают высокой степенью токсичности. Проба №6, взятая вблизи большого, восточного озера показала допустимую степень токсичности (1 группа).

Пробы воды №9 и №12 незначительно отличаясь друг от друга, характеризовались умеренной степенью токсичности (2 группа) [3].

Результаты биотестирования проб воды из Лоз-Азатского озера и сероводородного источника характеризовались высокими показателями прироста инфузорий, что говорит о благоприятных экологических условиях для водных организмов в исследуемых водных объектах, исключением является проба из железистого источника. Резкое снижение численности инфузорий можно объяснить высоким содержанием железа, избыток которого отрицательно влияет на жизнедеятельность водных организмов. Для сравнения и наглядной демонстрации негативного влияния промышленного объекта эти результаты были сопоставлены с пробой воды, взятой из реки Чагодоща в непосредственной близости от Чагодощенского стеклозавода. Данная проба характеризовалась отрицательным приростом и угнетением жизнедеятельности инфузорий. [2].

Подводя итог, можно отметить относительно убывающий градиент токсичности вод в направлении от смоляных озер к реке Чагодоща.

Литература:

1. Евгеньев С.И. Тест-метод и экология / С.И. Евгеньев // Соровск. образоват. журнал. – 1999. – №11. – С.29-35.

2. Рувинова Л.Г. Геоэкологические аспекты учебного полигона ВоГТУ в Белозерском районе / Л.Г. Рувинова и др. // Вестник ВоГТУ. – 2002. – №3. – С.44-46.

3. Рувинова Л.Г. Оценка воздействия на окружающую среду смоляных отходов Чагодощенского стекольного завода и разработка рекомендаций по их обезвреживанию и использованию / Л.Г. Рувинова, А. В. Белый // Информационная записка о выполнении 1 этапа научно-исследовательской работы. – Вологда, 2003.

Источник: Толстикова О.В. Сравнтельная экологическая оценка водных объектов территорий с различной степенью токсичности / О.В. Толстикова, Е.А. Попова, Л.Г. Рувинова // Вузовская наука – региону : материалы всерос. науч.-техн. конф. Т. 1 // [отв. ред. А.А. Плеханов]. – Вологда, 2011. – С. 307-309.