Обоснование методических подходов к выбору и использованию тест-объектов для биомониторинга загрязнения водных объектов соединениями мышьяка

Мальцева, Светлана Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Обоснование методических подходов к выбору и использованию тест-объектов для биомониторинга загрязнения водных объектов соединениями мышьяка
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование методических подходов к выбору и использованию тест-объектов для биомониторинга загрязнения водных объектов соединениями мышьяка"

На правах рукописи

. /Л

¡МАЛЬЦЕВА СВЕТЛАНА АЛЕКСАНДРОВНА

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ВЫБОРУ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ ДЛЯ БИОМОНИТОРИНГА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ СОЕДИНЕНИЯМИ МЫШЬЯКА (НА ПРИМЕРЕ ОУХО «МАРАДЫКОВСКИЙ» КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

03.02.08. - Экология (биология)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 9 И ЮЛ2012

Ульяновск — 2012

005046458

Работа выполнена на кафедре экологии в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Вятский государственный гуманитарный университет»

доктор медицинских наук, профессор Охапкина Вероника Юрьевна

доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой биологии и биоэкологии ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет»

Каменек Валерий Михайлович

доктор биологических наук, директор МОУ ДОД «Ульяновский детский экологический центр»

Благовещенская Нина Васильевна

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет», г. Саратов Защита диссертации состоится «20» июня 2012 г. в 1230 на заседании диссертационного совета Д 212.278.07 при ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет» по адресу: г. Ульяновск, ул. Набережная реки Свияги, д. 106, корпус 1, ауд. 703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного университета, а с авторефератом - на сайте ВУЗа http://www.uni.ulsu.ru и на сайте Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации http://vak.ed.gov.ru

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 432017, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, д. 42, Ульяновский государственный университет, управление научных исследований

Автореферат разослан «19» мая 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей составной частью экологического мониторинга окружающей природной среды является биологический мониторинг, главные достоинства которого заключаются в интегральной оценке качества окружающей среды, экспрессности получения результатов, достаточно высокой чувствительности большинства индикаторных организмов. Относительная простота реализации многих биотестов, экономическая целесообразность их применения и, самое главное, возможность получения информации, которую не могут дать традиционные методы химического анализа делают биомониторинг незаменимым элементом контроля и предупреждения загрязнения.

Согласно данным Агентства окружающей среды США (ЕРА), биотестирование осуществляется с использованием более 100 тест-объектов и около 5 ООО тест-реакций. Однако ни один из предлагаемых организмов не может служить универсальным индикатором загрязнения водных объектов, в равной степени чувствительным ко всем токсикантам из-за имеющейся видовой избирательности к их действию. Поэтому задача выбора показательных тест-объектов и оптимальных условий их применения в оценке состояния водных объектов является актуальной.

Для получения полной и достоверной информации о состоянии водных объектов химический анализ и биотестирование природных вод (ПВ) должны осуществляться одновременно с анализом донных отложений (ДО), т.к. при возникновении определенных условий ДО могут служить потенциальным источником вторичного загрязнения. В настоящее время назрела необходимость создания единых подходов, стандартизации и унификации методической базы для адекватной оценки токсичности донных отложений (Бакаева, 2009).

Применяемые в рамках программы экологического контроля и мониторинга объекта по уничтожению химического оружия (ОУХО) в Кировской области аттестованные методы биотестирования ПВ имеют ряд существенных недостатков, а для биотестирования ДО используют только одну методику, основанную на регистрации реакций инфузорий. К тому же оценка экологического состояния ПВ осуществляется без учета состояния ДО, что не дает возможности получения

полной и достоверной информации о экотоксикологическом статусе водных объектов.

Целью диссертационной работы является обоснование методических подходов к выбору и использованию тест-объектов для биомониторинга загрязнения водных объектов соединениями мышьяка.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Установить информативность острых и хронических биотестов с использованием С. а[[т\з и 5. диас1пса11с1а для обнаружения загрязнения водных объектов арсенитом натрия в конкретных условиях (на примере ОУХО «Марадыковский» в Кировской области).

2. Выявить закономерности токсического действия арсенита натрия на С. аДПтя и циас1пса11с1а и провести аналогичные исследования в отношении другого приоритетного токсиканта (нитрата ртути) для подтверждения правомерности установленной зависимости.

3. Экспериментально обосновать условия, позволяющие повысить экспрессность и чувствительность методик биотестирования с использованием С. afflnis и 5. диас1псаис{а в качестве тест-обьектов, а также унифицировать процедуру выражения результатов биотестирования.

4. С помощью оптимизированных методик биотестирования осуществить оценку состояния водных объектов в районе ОУХО «Марадыковский» Кировской области.

5. Обосновать целесообразность практического внедрения оптимизированных методических подходов в систему биомониторинга водных объектов (на примере ОУХО «Марадыковский» в Кировской области).

Научная новизна диссертационного исследования:

1. Предложен интегральный показатель токсичности (В^) проб ПВ и ДО, который дает возможность ранжировать уровни антропогенных нагрузок на водные объекты.

2. Разработана и апробирована балльная система определения класса экотоксикологического состояния водного объекта. Проведена оценка экотоксикологического состояния водных объектов территории ОУХО «Марадыковский» в Кировской области.

3. Выведена математическая модель, описывающая закономерности воздействия соединений мышьяка (арсенита натрия) на чувствительные виды тест-организмов, которая может использоваться для прогностической оценки уровня загрязнения водных объектов по изменению тест-функций индикаторов.

Основные результаты н положения, выносимые на защиту:

1. Оптимизирована система экотоксикологической оценки водных объектов в районе ОУХО «Марадыковский». Выбор в качестве биотесг-объектов С. о/^/ш и диас1псаис!а и применение разработанных методических приемов позволяют уменьшить трудоемкость анализа, повысить его чувствительность и экспрессность. Балльная система определения класса эксггоксикологического состояния водного объекта позволяет унифицировать процедуру выражения результатов биотестирования.

2. Практические предложения, включающие изучение хронической токсичности соединений мышьяка на популяционном уровне с использованием для оценки более чувствительного пятого поколения рачков, а также применение модифицированной питательной среды для получения контрольной культуры микроводорослей позволяют оптимизировать процедуру биотестирования.

3. Уравнения регрессии, описывающие зависимость «концентрация-эффект» при воздействии соединений мышьяка на тест-объекты, позволяющие осуществлять прогностическую оценку степени загрязнения водных объектов.

Практическая значимость Результаты диссертационного исследования, а именно: практические предложения по оптимизации процесса биотестирования природных вод и донных отложений; интегральный показатель токсичности проб природных вод и донных отложений, который дает возможность определить класс экотоксикологического состояния водного объекта и ранжировать уровни антропогенных нагрузок на экосистему; балльная система определения класса экотоксикологического состояния водных объектов с учетом степени токсичности природных вод и донных отложений; математическая модель для прогностической оценки уровня загрязнения водных объектов по изменению тест-функций индикаторов внедрены в практику деятельности лаборатории биомониторинга и биотестирования РЦГЭКиМ по Кировской области. Использование указанных результатов позволило оптимизировать процедуру биотестирования, повысить

эффективность и качество биомониторинга водных объектов в районе действующего ОУХО «Марадыковский».

Материал, представленный в работе, получен при выполнении исследований в рамках ФЦП «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации».

Личный вклад автора. Автором проведено планирование экспериментальных исследований, подбор методов для достижения поставленной цели и осуществление всех следующих этапов работы: анализа литературных источников, проведения исследований в лабораторных условиях, а также обработка и интерпретация полученных результатов с разработкой в итоге практических предложений по оптимизации системы экотоксикологической оценки водных объектов района исследования.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (г. Киров: 2007, 2008, 2009 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции «Региональные и муниципальные проблемы природопользования» (г. Кирово-Чепецк, 2008г.), на Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Экотоксикология» (Пущино, 2009), на Всероссийской научной школе для молодежи «Инновационные методы и подходы в изучении естественной и антропогенной дииамики окружающей среды» (г. Киров, 2009 г.), на II Всероссийской научной конференции «Научное творчество XXI века» с международным участием (г. Красноярск, 2010 г.), на XVII Всероссийской молодежной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии» (г. Сыктывкар, 2010 г.), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биологический мониторинг природно-техногенных систем» (г. Киров, 2011 г.), на научно-практической конференции молодежи «Экология родного края - проблемы и пути их решения» (г. Киров: 2008, 2009, 2010 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 2 - в рецензируемых журналах из списка изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения, списка литературы. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 11 рисунков, 53 таблицы и 1 приложение. Список литературы включает 131 источник, из них 16 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Современное состояние проблемы биотестирования водных объектов, загрязненных соединениями мышьяка и тяжелых металлов

(обзор литературы) В главе изложены понятия мониторинга, биомониторинга и биотестирования. Приводятся основные требования к биотестам, а также принципиальная схема и методология биотестирования. Дается краткий обзор существующих биотестов, тест-реакций и сравнительной чувствительности тест-объектов. Обсуждаются проблемы биотестирования и пути их решения. Рассмотрены особенности действия тяжелых металлов и мышьяка на тест-объекты, а также особенности биотестирования ПВ и ДО, загрязненных этими токсикантами. Приведены сведения о чувствительности организмов к соединениям мышьяка и ртути.

Показано, что в настоящее время биотестирование оформилось в актуальное научно-прикладное направление и является незаменимым элементом экологического контроля и мониторинга природных сред и объектов, однако, нуждается в дальнейшем усовершенствовании и развитии.

Глава 2. Материалы и методы исследований Материалом для исследования служили пробы ПВ и ДО условно чистые и искусственно загрязненные в лабораторных условиях соединениями мышьяка и ртути, отобранные на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и зоны защитных мероприятий (ЗЗМ) ОУХО «Марадыковский» за период с 2007 по 2010 гг. Отбор и обработку материала проводили по прописи нормативных документов (ГОСТ 27065-85 СТ СЭВ 5184-85; ГОСТ 17.1.5.05-85; ГОСТ 17.1.5.01-80; ГОСТ 17.1.5.04-81; ГОСТ Р 52592-2000). Точки пробоотбора располагаются в типичных биоценозах в соответствии с сетью государственного экологического контроля и мониторинга с учетом рельефа территории и расстояния от источников загрязнения.

Химико-аналитические исследования проб ПВ и ДО выполнены на базе аккредитованной лаборатории РЦГЭКиМ. Токсичность проб ПВ и ДО оценивали по аттестованным методикам (Жмур, 2001, 2007) в аккредитованной лаборатории биомониторинга и биотестирования РЦГЭКиМ с помощью стандартных лабораторных тест-культур С. qffinis и S. quadricauda. Культивирование этих тест-объектов осуществлялось по прописи справочников, практикумов, рекомендаций (Р 52.24.566-94; Временное методическое руководство..., 2002; Руководство..., 2002; Методические рекомендации..., 1983; Справочник..., 1989; Чаус, 1995; Градова, 1998).

Для проведения исследований применяли средства измерений, материалы и реактивы, рекомендуемые методиками (Жмур, 2001, 2007).

Статистическую обработку результатов, в том числе пробит-анализ осуществляли с помощью встроенного статистического пакета Excel (MS Office 2007) в соответствии с РД 52.24.669-2005 и прописи методик (Жмур, 2001, 2007). Для выполнения картографических материалов использовали программу «Surfer 9».

Глава 3. Физико-географическая и гидрологическая характеристика территории действующего объекта по уничтожению химического оружия

«Марадыковский»

В главе изложена физико-географическая характеристика района исследования, а также химико-биологическая характеристика ПВ и ДО территории действующего ОУХО «Марадыковский». Приводится краткий обзор основных источников загрязнения окружающей природной среды в районе ОУХО и мониторинговая сеть наблюдения ПВ и ДО.

Обоснован вывод о наличии некоррелятивных различий между содержанием соединений мышьяка в ПВ и ДО в районе ОУХО «Марадыковский».

Приведена классификация уровней загрязнения ДО с помощью индекса загрязнения (ИЗДО). Если за исходное (фоновое) содержание мышьяка в ДО принять величину 0,5 мгкг"1, исходя из этого, по результатам химико-аналитических исследований, можно рассчитать индекс загрязнения ДО (ИЗДО) соединениями мышьяка (формула 1).

ИЗДО = С;/0,5 мг-кг"1, (1)

где ИЗДО - индекс загрязнения ДО, С; - содержание мышьяка в ¡-ой пробе ДО, мг-кг"1. Все значения ИЗДО распределили на 5 классов (табл. 1).

Таблица 1

Классы ИЗДО

Количественная величина ИЗДО Класс ИЗДО

Менее 1,00 I

От 1,00 до 1,49 II

От 1,50 до 1,99 III

От 2,00 до 2,49 IV

2,50 и более V

Построена картограмма загрязнения ДО, на основании которой установлено, что превышения фонового содержания мышьяка в пробах обнаружены в точках, находящихся как вблизи ОУХО, так и вблизи населенных пунктов (рис. 1). Такое хаотичное распределение ИЗДО не дает возможности определить степень вклада работы ОУХО в загрязнение территории исследования мышьяком.

Показана необходимость в разработке и применении интегрального показателя, учитывающего степень токсичности ПВ и ДО в совокупности с целью получения полной и достоверной информации об экотоксикологическом состоянии водного объекта.

Глава 4. Исследование влияния соединений мышьяка и ртути на тест-объекты

На основании данных литературы (РД 52.24.669-2005; Бакаева, 2006; Брагинский, 1979; Чупис, 2007) и исходя из наличия стандартных культур тест-объектов в лаборатории, в исследованиях использовались традиционные и достаточно чувствительные тест-объекты: планктонный рачок, фильтратор С. а/ртэ и микроводоросли 5. quadricauda. За основу были взяты существующие аттестованные методики биотестирования с применением этих тест-объектов, которые нуждаются в оптимизации с целью повышения экспрессности, чувствительности, унификации, снижения трудоемкости биотестов.

С целью установления информативности острых и хронических биотестов с использование С. сфтв и X циа(1г1саийа в отношении токсического загрязнения водных объектов соединениями мышьяка в конкретных условиях были проведены следующие эксперименты.

Исследование влияния арсеннта натрия на ЛелеЛ^/ш/у цишМсаийа, СегШарИта (¡¡¡¡пЬ в опытах на острую токсичность

Испытание действия арсенита натрия на рачков С. а)рмх проводили согласно аттестованной методике, предложенной Н.С. Жмур, основанной на определении смертности и изменении плодовитости третьего поколения рачков в токсичной среде по сравнению с контрольной выборкой в чистой воде.

Исходя из среднестатистического содержания мышьяка в пробах ДО и ПВ, отобранных с территории СЗЗ и ЗЗМ ОУХО «Марадыковский» за период с 2007 по 2010 гг., определен диапазон изучаемых концентраций от 0,03 IЩКХП до 3000 ПДКхп, которые можно обнаружить как при начальном незначительном антропогенном воздействии на водные объекты, так и при аварийных сбросах. В качестве тест-функции в опытах на острую токсичность арсенита натрия учитывали 50-процентную гибель рачков в течение 48 ч.

Полученные данные свидетельствовали, что в диапазоне изученных концентраций острое токсическое действие соединений мышьяка на популяцию С. а^ртъ проявилось только в концентрациях от 15 мгдоГ3 (300 ПДКхп) и более (табл. 2). Результаты исследований указывают, что даже дополнительная функциональная нагрузка не позволила выявить острое токсическое действие арсенита натрия в диапазоне от 0,03 ПДКХГ, до 30 ПДКхп.

Таблица 2

Уровень смертности С. а$тз в зависимости от концентраций мышьяка в опыте на

острую токсичность, Х±г95, N-4

Концентрация мышьяка, мг-доГ3 Среднее число выживших рачков, экз. Смертность рачков, процент

Контроль 10,00 0,00

0,0015 10,00 0,00

0,0150 9,75 2,50±1,00

0,1500 10,00 0,00

1,5000 10,00 0,00

15,0000 0,00 100

150,0000 0,00 100

Испытание действия арсенита натрия на водоросли S. quadricauda проводили согласно методике, основанной на снижении роста численности водорослей в токсичной среде, по сравнению с контрольной культурой в чистой воде. В качестве тест-функции в опытах на острое действие арсенита натрия учитывали 50-процентное подавление роста культуры водорослей.

Острое действие токсиканта на культуру S. quadricauda проявилось только в больших концентрациях - 150 мг-дм~3 и более. В условиях дополнительной функциональной нагрузки чувствительность культуры микроводорослей к соединениям мышьяка увеличилась примерно в два раза (табл. 3).

Таблица 3

Подавление роста культуры микроводорослей в условиях дополнительной

функциональной нагрузки, N=2

Вариант питательной среды Численность водорослей, тыс. клеток-см~3 Относительное изменение численности клеток водорослей по отношению к контролю, процент

3 сут 4 сут 3 сут 4 сут

С добавлением 1,5 мг- дм~3 мышьяка 244,0±78,1 493,0±157,8 1,2±0,4 35,4±11,3

С исключением фосфатов и железа и добавлением 1,5 мг-дм 3 мышьяка 235,0±75,2 281,2±90,0 5,0±1,6 63,1±20,2

Контроль 247,0±79,0 763,0±244,2 0,0 0,0

Таким образом, в острых экспериментах при однократном кратковременном воздействии можно выявить только достаточно большие концентрации соединений мышьяка от 15 мг-дм~3 и более. Указанные обстоятельства определяют необходимость изучения токсических свойств низких концентраций мышьяка в условиях длительного хронического воздействия на гидробионтов. С точки зрения экотоксикологии большая правомочность данного методического подхода связана с превалирующим действием в естественных условиях сравнительно небольших концентраций токсикантов, но постоянно присутствующих в течение длительного периода времени.

Карта-схема расположения точек наблюдения и пробоотбора системы комплексного экологического мониторинга п зоне защитных мероприятий объекта 1726 ("Марадыковский")

Масштаб 1,150 ООО

Условные обозначения: о- I класс ИЗДО; О - II класс; - III класс; О - IV класс; - V класс. Рисунок 1 - Картографическое представление распределения классов ИЗДО

Исследование влияния арсенита натрия на Scenedesmus quadricauda, Ceriodaphnia ajfinis в опытах на хроническую токсичность

При однократном кратковременном действии токсиканта в концентрациях 15-10^ мг-дм"3 (0,03 ПДКхп), 15-Ю"3 мг-дм"3 (0,3 ПДКхп), 15-Ю-2 мг-дм"3 (3 ПДКМ), 1,5 мг-дм-3 (30 ПДКХ11) острая токсичность арсенита натрия не установлена, поэтому проведены более длительные исследования на хроническую токсичность.

В результате опытов на уровне организма установлена хроническая токсичность мышьяка для рачков в концентрации от 1,5 мг-дм"3 и выше (табл. 4). Одновременно с учетом гибели определялось отклонение плодовитости рачков, подвергшихся воздействию соединений мышьяка, по отношению к контролю, при этом было выявлено лишь незначительное изменение данного показателя Орасч.=[0,8-1,2]<1ст=2,05).

Таблица 4

Смертность рачков С. а^/ши в зависимости от концентраций мышьяка _в опыте на хроническую токсичность, Х±195, N=4_

Концентрация мышьяка, мг-дм"3 Среднее число выживших рачков, экз. Смертность рачков по отношению к контролю, процент

Контроль 9,00 0,00

0,0015 9,25 0,00

0,0150 9,00 0,00

0,1500 9,00 0,00

1,500 6,75 25,00±10,00

Согласно литературным данным (Брагинский, 2004), хронические эффекты воздействия токсикантов с наибольшей полнотой и яркостью вырисовываются в ряду поколений гидробионтов с коротким жизненным циклом, с максимумом проявления в Р^^ поколениях. В связи с этим были проведены испытания хронического действия мышьяка в концентрации 1,5 мг-дм-3 на молодь Р3_7 поколения рачков.

Выбор изучаемой концентрации мышьяка (1,5 мг-дм"3) обусловлен среднестатистическим содержанием его в ПВ и ДО района исследования, а также практической целесообразностью, материальной обеспеченностью экспериментальных работ.

В ходе опытов установлено снижение толерантности молоди С. а£Птз к мышьяку в ряду поколений. При этом мышьяк оказал влияние в большей степени

на плодовитость рачков, чем на выживаемость. Если у молоди третьего поколения половозрелость наступала на 3-4 сут и значительных отклонений в плодовитости не выявлено, то в последующих генерациях половозрелость не наступала (табл. 5).

Таблица 5

Смертность и плодовитость рачков в ряду поколений при воздействии

1,5 мгдм'3 мышьяка, N=4

Поколение рачков Смертность рачков, процент Отклонение плодовитости (£=28,00, ^=2,05)

2 сут 7 сут

Р3 10,00 ±4,00 22,20 ± 8,80 Не достоверно (1,06<2,05)

28,00±11,20 94,40±37,80 -

Ъ 100,00 100,00 -

Гв 100,00 100,00 -

90,00±36,00 95,00±38,00 -

Примечание: «--» - половозрелость рачков не наступала.

Снижение толерантности молоди С. аДгтз к мышьяку в ряду поколений

возможно связано с условиями ее получения. В биотестировании использовалась

синхронизированная культура, следовательно, одновозрастная, полученная от

одной самки путем ациклического партеногенеза, генетически однородная. Однако

для получения последующих поколений сознательно уменьшалось количество

пищи для рачков с целью повышения чувствительности молоди к токсиканту.

Такой подход обусловлен экспериментально подтвержденной А. А.

Умновым и В. Р. Алексеевым гипотезой о существовании у ветвистоусых рачков

материнского эффекта, т.е. внегенетических изменений у потомства,

обусловленных условиями жизни материнской особи. Рачки передают потомству

информацию о трофических условиях, об изменениях длины светового дня

(Алексеев, 2007). Вследствие этого особи, имеющие одинаковый размер и возраст,

могут по-разному реагировать на одни и те же условия только потому, что их

материнские особи культивировались в разных условиях.

Исследование влияния арсенита натрия на 5сепес1е5тт quadricauda

в опытах на хроническую токсичность

При изучении хронического воздействия соединений мышьяка на

микроводоросли 5. quadricauda установлена его токсичность в концентрации от 1,5

мгдм-3 и выше по показателю подавления роста культуры на 50 % и более за 7 сут

(табл. 6).

Таблица 6

Значения подавления роста микроводорослей в среде с разной концентрацией мышьяка при хроническом воздействии, ^±195, N=4

Концентрация мышьяка, мг-дм"3 Численность водорослей, тыс. клеток-см~3 Относительное изменение численности клеток водорослей по отношению к контролю, процент

Контроль 4673,0±1495,4 0,0

0,0015 4398,01:1407,4 5,9±1,9

0,0150 3718,0±1189,8 20,4±6,5

0,1500 3343,0±1069,8 28,5±9,1

1,5000 1561,0±499,5 66,6±21,3

Примечание - жирным шрифтом выделены результаты с достоверным отклонением от контроля.

При выполнении краткосрочных и хронических тестов контролировали изменение значений рН среды, содержания кислорода, мышьяка и температуры в начале и в конце эксперимента. Установлены незначительные изменения первоначальных значений концентрации мышьяка (III), кислорода, показателя рН среды и температуры к концу эксперимента.

Таким образом, на основании проведенных экспериментальных исследований можно сделать заключение о том, что наиболее информативными при обнаружении мышьяка в водных объектах являются острые биотесты с использованием микроводорослей 5. quadricauda в условиях дополнительной функциональной нагрузки и хронические биотесты с использованием рачков С. о/Т?«« по показателям гибели, плодовитости и реакции особей в ряду поколений.

Рекомендуем использовать в опытах пятое поколение рачков в связи с высокой чувствительностью к арсениту натрия (в 4,5 раза в сравнении с третьим поколением рачков), более низкими трудо- и время затратами на его получение.

На основании экспериментальных исследований в последующем были выведены уравнения регрессии, которые позволили установить медианные концентрации мышьяка - 2,3±0,9 мгдм~3 для С. а/^ть и 3,2±1,0 мг-дм"3 для Б. диас1псаис1с1. Таким образом, можно предположить, что привнесение данных концентраций мышьяка приведет к кризисному состоянию водных объектов.

Для подтверждения правомерности выявленных в результате экспериментальных исследований закономерностей в последующем была

проведена серия аналогичных опытов с другим приоритетным токсикантом -ртутью.

Исследование комбинированного действия токсикантов на С. а/Аш$

Проблема действия смесей токсичных веществ на живые организмы все еще остается недостаточно изученной (Виноходов, 2007).

Изучалось хроническое токсическое действие бинарных смесей веществ с единым предполагаемым механизмом действия. В каждой серии опытов испытывали действие смесей с постоянной концентрацией арсенита натрия 0,80 мг-дм~3, а концентрация нитрата ртути менялась в некоторых пределах: 5,00-10~5; 5,00-Ю-6; 5,00- Ю~7; 5,00-10 8 мг-дм"3. В процессе окислительно-восстановительной реакции между токсикантами образуются менее токсичные продукты ртути и мышьяка: нитрат ртути (I) - Щ2(МОз)2 и арсенат натрия - Ка3А804, чем изначальные компоненты смеси. Следовательно, при действии смеси на тест-объекты можно предположить явление взаимного ослабления (ингибирования) эффекта воздействия токсикантов. Кривые «концентрация - эффект», построенные по материалам исследований, позволили провести оценку характера комбинированного воздействия изученных бинарных смесей (рис. 2).

Эффект,

Д20

100

60 -

— ■ — без мышьяка

у - 33,75х- 30

/*У = 30,2х-41,25

• с 0,8 мг/л мышьяка

- Линейная (без мышьяка)

- Линейная (с 0,8 мг/л мышьяка)

= 0,7659

С (Нй), мг/л

5,00-10-8

5,0010-7

5,00-10-6

5,00-10-5

Рисунок 2 - Комбинированное действие смеси ртути и мышьяка.

Токсический эффект, вызываемый смесью, складывается из токсических эффектов, вызываемых каждым компонентом такой смеси при их изолированном воздействии. Происходит это, вероятно, по причине того, что механизм действия этих веществ на тест-систему един (Виноходов, 2007).

Таким образом, вместо эффекта взаимного ослабления токсического действия компонентов смеси наблюдали эффект суммирования. Возможно, это обусловлено необходимостью подбора определеных условий для протекания окислительно-восстановительной реакции и полного превращения компонентов в менее токсичные продукты. Однако подобная оценка эффекта воздействия смеси веществ условна, т.к. в реальных ситуациях взаимовлияния, взаимопревращения компонентов смеси сложны и зависят от множества факторов.

Результаты оценки комбинированного действия мышьяка и ртути показали важность проведения опытов на хроническую токсичность, т.к. даже незначительные концентрации ртути и мышьяка в их совместном присутствии могут оказать более выраженный эффект.

Глава 5. Экспериментальное обоснование методических подходов к применению тест-объектов в оценке состояния водных объектов

Применяемые в рамках программы экологического контроля и мониторинга ОУХО в Кировской области аттестованные методы биотестирования ПВ имеют ряд существенных недостатков, а для биотестирования ДО используют только одну методику, основанную на регистрации реакций инфузорий. К тому же оценка экологического состояния ПВ осуществляется без учета состояния ДО, что не дает возможности получения полной и достоверной информации о экотоксикологическом статусе водных объектов. Следовательно, актуальным является обоснование условий проведения биотестирования, позволяющих повысить экспрессность и чувствительность методик, а также унификация процедуры выражения результатов биотестирования.

Результаты анализа на токсичность с помощью микроводорослей можно считать удовлетворительными, если контрольная культура обладает скоростью роста 1,43 сут"1 и более. Для достижения указанной скорости роста был модифицирован компонентный состав питательной среды Успенского, а в качестве стимулятора роста дополнительно введен донный экстракт в соотношении 1:10.

Метод экотоксикологических микрокосм является наиболее приемлемым, экономически целесообразным и менее трудоемким, в сравнении с опытами на уровне организма.

Несмотря на то, что в РД 52.24.635-2002 при оценке вытяжки ДО обозначены в качестве приоритетных биотесты на дафниях или цериодафниях мы рекомендуем использовать 5. диш1псаш1а, а С. а$7ли - в методе микрокосм. Непригодность использования С. сфш$ связано с засорением (забиванием) фильтровального аппарата рачков взвесями водной вытяжки ДО и как следствие их гибель.

В настоящее время в водной экотоксикологии нет общепринятой интегральной оценки состояния водного объекта, учитывающей степень загрязненности как ПВ, так и ДО. Существуют лишь единичные подходы, предложенные различными авторами (РД 52.24.662 -2004; Зинченко, 2000; Строганов, 1979).

Нами разработан способ определения экотоксикологического статуса водного объекта по результатам биотестирования, основанный на трех экотоксикологических принципах: максимального допустимого отклонения от контроля, «слабого звена» и холизма. Предложена таблица, которая на основании результатов биотестирования, позволяет определить максимальный балл токсичности проб ПВ и ДО (ВПв и Вдо, который может находиться в пределах от 0 до 4 для каждого компонента). С учетом величин ВПв и Вд0 рассчитывается интегральный показатель токсичности (В1ШХ) проб ПВ и ДО, который дает возможность определить класс экотоксикологического состояния водного объекта и ранжировать уровни антропогенных нагрузок на экосистему (табл. 7, 8).

Определение Вта)< проб ПВ и ДО по тест-критериям тест-объектов __С. а[АтБ и £ диайг1саиЛа_

Величина максимального балла токсичности (Втах) Характеристика тест-критериев для тест-объекта

С. qff¡nis 5. диас{псаис1а

Смертность, процент Плодовитость, статистически значимое отклонение от контроля Относительное изменение численности клеток водорослей по отношению к контролю, процент Коэффициент прироста (ингибирования), статистически значимое отклонение от контроля

0 0-10 Статистически недостоверное отклонение плодовитости 0-10 Статистически недостоверное отклонение роста

1 - Статистически достоверная стимуляция плодовитости - Статистически достоверная стимуляция роста

2 10-20 - 10-20 -

3 20-50 Статистически достоверное подавление плодовитости 20-50 Статистически достоверное подавление роста

4 50 и более - 50 и более -

Определение класса экотоксикологического состояния водного объекта по совокупности результатов тестирования проб ПВ и ДО

Классы экотоксикологического состояния

Вщах ПВ Вшах ДО

0 1 2 3 4

0 0 1 1 2 3

1 1 1 1 2 3

2 1 1 1 2 3

3 2 2 2 2 3

4 3 3 3 3 3

Примечание - «О» - относительно удовлетворительное состояние (пробы ПВ и ДО водного объекта нетоксичные); «1» - напряженное (слаботоксичные); «2» -

критическое (токсичные); «3» - кризисное (сильнотоксичные).

Предложенная балльная система оценки экотоксикологического состояния водных объектов отработана на реальных пробах, отобранных с территории ЗЗМ ОУХО «Марадыковский».

Выводы

1. Обоснован методический подход к биотестированию водных объектов как двукомпонентных систем «ПВ - ДО». Предложен интегральный показатель токсичности (Втах) проб природных вод и донных отложений, который дает возможность определить класс экотоксикологического состояния водного объекта и ранжировать уровни антропогенных нагрузок на экосистему.

2. Предложена балльная система определения класса экотоксикологического состояния водных объектов с учетом степени токсичности природных вод и донных отложений. Осуществлена оценка состояния водных объектов района ОУХО «Марадыковский».

3. Выбор в качестве биотест-объектов С. а/Тши, 5. quadricauda и применение оптимизированных методических приемов, связанных с осуществлением на популяционном уровне хронических опытов с использованием более чувствительного пятого поколения рачков и модифицированной питательной среды позволяет уменьшить трудоемкость анализа, повысить его чувствительность и экспрессность.

4. Подтверждение правомерности установленной зависимости токсического действия арсенита натрия на тест-объекты позволяет рекомендовать

оптимизированные методические приемы для биотестирования загрязнения водных объектов другими приоритетными токсикантами.

5. Выведена математическая модель, описывающая линейную зависимость «концентрация - эффект», которая может использоваться для прогностической оценки уровня загрязнения водных объектов по изменению тест-функций индикаторов.

6. Результаты диссертационного исследования внедрены в практику деятельности лаборатории биомониторинга и биотестирования РЦГЭКиМ по Кировской области ФГУ «ГосНИИЭНП». Использование указанных результатов позволило оптимизировать процедуру биотестирования, повысить эффективность и качество биомониторинга водных объектов в районе действующего ОУХО «Марадыковский».

Таким образом, решена задача подбора оптимальных условий применения приоритетных тест-объектов в биомониторинге загрязнения водных экосистем мышьяком, а также унификации процедуры выражения результатов биотестирования. В дальнейшем планируется расширить область применения балльной системы оценки водных объектов с включением гидробиологических показателей.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в журналах из списка ВАК:

1. Мальцева, С.А. Влияние арсенита натрия, нитрата ртути и их смеси на Сепойаркта в#?им ЬПЦеЬо^ и 8сепес!е$ти$ диас!г1саис!а (Тигр.) ВгеЬ [Текст] / С.А Мальцева // Теоретическая и прикладная экология. — 2010. - №2. - С.45-^19.

2. Мальцева, С.А. Обоснование методических подходов к выбору тест-объектов для биомониторинга загрязнения системы «природная вода - донные отложения» арсенитом натрия (на примере ОУХО «Марадыковский») [Текст] / С.А Мальцева // Токсикологический вестник. - 2010. - № 1. - С.45-49.

Публикации в прочих изданиях:

3. Мальцева, С.А. Палинологические исследования территории зоны защитных мероприятий объекта «Марадыковский» [Текст] / С.А Мальцева, Т.Я. Ашихмина, Л.В. Кондакова // Проблемы региональной экологии в условиях

устойчивого развития: Сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф.; в 2 ч. - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2007. - Ч. 2. - С. 102.

4. Мальцева, С.А. Биоиндикационные исследования территории дендрологического парка лесоводов Кировской области и рекреационная емкость ландшафта [Текст] / С.А Мальцева, Т.Я. Ашихмина, JI.B. Кондакова // Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. матер. Всерос. науч,-практ.конф.; в 2 ч. - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2007. -Ч. 1. - С. 50-51.

5. Мальцева, С.А. Особенности действия мышьяка на тест-объект Ceriodaphnia qffinis [Текст] / С.А Мальцева, Т.Я. Ашихмина // Экология родного края: проблемы и пути их решения: Матер, третьей обл. науч.-практ. конф. молодежи. - Киров: ООО «О-Краткое», 2008. - С. 120-121.

6. Плетнева, A.IO. Новые подходы в биотестировании [Текст] / А.Ю. Плетнева, С.А Мальцева // Экология родного края: проблемы и пути их решения: Матер, третьей обл. науч.-практ. конф. молодежи. - Киров: ООО «О-Краткое», 2008.-С. 112-113.

7. Мальцева, С.А. Оценка состояния компонентов природной среды методами биотестирования [Текст] / С.А Мальцева, А.Ю. Плетнева // Региональные и муниципальные проблемы природопользования: Матер. 10-ой Всерос. науч.-практ. конф. - Кирово-Чепецк, 2008. - С.69-70.

8. Мальцева, С.А. Опыт применения тест-объекта Ceriodaphnia qffinis в оценке состояния почв зоны защитных мероприятий объекта по уничтожению химического оружия [Текст] / С.А Мальцева, Т.Я. Ашихмина // Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. матер. VI Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием; в 2 ч. - Киров: Издательство «О-Краткое», 2008. - Ч. 2. - С. 28-30.

9. Плетнева, А.Ю. Биотестирование различных типов почв при помощи водорослей Scenedesmus quadricauda[TeKcr] / А.Ю. Плетнева, С.А Мальцева h Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. матер. VI Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием; в 2 ч. - Киров: Издательство «О-Краткое», 2008. - Ч. 2. - С. 231-233.

10. Мальцева, С.А. Оценка чувствительности тест-объекта Ceriodaphnic qffinis к двухвалентной ртути [Текст] / С.А Мальцева, Т.Я. Ашихмина // Экологи?

родного края - проблемы и пути их решения: Матер, четвертой обл. науч.-практ. конф. молодежи. - Киров, 2009. - С. 106-108.

11. Мальцева, С. А. Явление парадоксальной токсичности и ее графическое изображение [Текст] / С.А Мальцева, Т.Я. Ашихмина // Экология родного края - проблемы и пути их решения: Матер, четвертой обл. науч.-практ. конф. молодежи. - Киров, 2009. - С. 135-136.

12. Мальцева, С.А. Токсичность арсенита натрия для Сегюйаркта а/^т.ч и Бсепе^тиз циайг'юаийа [Текст] / С.А Мальцева // «Экотоксикология-2009»: Матер. Всерос. конф. с элементами науч. школы для молодежи. - Пущино: ИБФМ РАН, 2009.-С. 122-124.

13. Мальцева, С.А. Оценка чувствительности СегШарИта а/ртя и Бсепес1е$тш quadricauda к арсениту натрия [Текст] / С.А Мальцева // Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития: Сб. матер. VII Всерос. науч.-практ. конф.; в 2 ч. - Киров: ООО «Лобань», 2009. - Ч. 1. - С. 22-23.

14. Мальцева, С.А. Обоснование методических подходов к выбору тест-объектов для биомониторинга загрязнения системы «вода-донные отложения» арсенитом натрия (на примере ОУХО «Марадыковский») [Текст] / С.А Мальцева // Инновационные методы и подходы в изучении естественной и антропогенной динамики окружающей среды: Матер. Всерос. науч. школы для молодежи; в 3 ч. -Киров: ООО «Лобань», 2010. - Ч. 3. - С.68-70.

15. Мальцева, С.А. Токсический эффект воздействия арсенита натрия на гидробионтов [Текст] / С.А Мальцева // В мире научных открытий: Матер. II Всерос. науч. конф. «Научное творчество XXI века» с междунар. участием. - 2010. - №2(08).- 4.4.-С. 125-127.

16. Мальцева, С.А. Методологический подход к экотоксикологической оценке состояния водных экосистем [Текст] / С.А Мальцева // Актуальные проблемы биологии и экологии: Матер. XVII Всерос. молодежной науч. конф. -Сыктывкар, 2010. -С.167-168.

17. Мальцева, С.А. Экспериментальное обоснование условий биотестирования многокомпонентных природных сред [Текст] / С.А Мальцева, В.Ю. Охапкина // Экология родного края - проблемы и пути их решения: Матер.

Всерос. науч.- практ. конф. молодежи 26-27 апреля 2010 г. - Киров: ООО «Лобань», 2010. - С. 90-92.

18. Мальцева, С.А. Обоснование интегрального подхода к оценке экотоксикологического состояния водных объектов [Текст] / С.А Мальцева, В.Ю. Охапкина, Л.В. Кондакова, Т.Я. Ашихмина //Биологический мониторинг природно-техногенных систем: Сб. матер. Всерос. науч.- практ. конф. с междунар. участием; в 2 ч. - Киров: ООО «Лобань», 2011. - Ч. 2. - С. 16-20.

19. Мальцева, С.А. Оценка состояния реки Погиблица с помощью разработанного интегрального подхода [Текст] / С.А Мальцева, В.Ю. Охапкина, Л.В. Кондакова, Т.Я. Ашихмина //Биологический мониторинг природно-техногенных систем: Сб. матер. Всерос. науч.- практ. конф. с междунар. участием; в 2 ч. - Киров: ООО «Лобань», 2011. - Ч. 2. - С. 20-23.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В АВТОРЕФЕРАТЕ

ДО — донные отложения

ЗЗМ - зона защитных мероприятий

ИЗДО - индекс загрязнения донных отложений

ОУХО - объект уничтожения химического оружия

ПВ - природная вода

ПДК - предельно допустимая концентрация

СЗЗ - санитарно-защитная зона

ФЦП - федеральная целевая программа

РЦГЭКиМ по Кировской области - Региональный центр государственного экологического контроля и мониторинга по Кировской области

Полиграфический салон « Желтый слон» 60x90/16 . Тираж 100 экз.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Мальцева, Светлана Александровна

Перечень сокращений, условных обозначений и символов.

Введение.

ГЛАВА 1 Современное состояние проблемы биотестирования водных объектов, загрязненных соединениями мышьяка и тяжелых металлов.

1.1 Биотестирование как компонент биомониторинга состояния окружающей среды.

1.1.1 Существующие методические подходы к проведению биотестирования

1.1.2 Проблемы биотестирования и пути их решения.

1.2 Особенности биотестирования природных вод и донных отложений, загрязненных тяжелыми металлами и мышьяком.

1.2.1 Особенности биотестирования природных вод и донных отложений

1.2.2 Особенности воздействия соединений тяжелых металлов и мышьяка на тест-объекты при проведении биотестирования.

ГЛАВА 2 Материалы и методы исследований.

ГЛАВА 3 Физико-географическая и гидрологическая характеристика территории действующего объекта по уничтожению химического оружия «Марадыковский».

3.1 Физико-географическая характеристика района исследования.

3.2 Характеристика природных вод и донных отложений территории действующего объекта по уничтожению химического оружия

Марадыковский».

ГЛАВА 4 Исследование влияния соединений мышьяка и ртути на тестобъекты

4.1 Исследование влияния арсенита натрия на 8сепес1е8тш диас!псаис1а, Сепос1аркта а$гтз в опытах на острую токсичность.

4.2 Исследование влияния арсенита натрия на Scenedesmus quadricauda, Ceriodaphnia qffinis в опытах на хроническую токсичность.

4.2.1 Исследование влияния арсенита натрия на Ceriodaphnia affinis в опытах на хроническую токсичность.

4.2.2 Исследование влияния арсенита натрия на Ceriodaphnia affinis и личинок Chironomidae в опытах на хроническую токсичность.

4.2.3 Исследование влияния арсенита натрия на Scenedesmus quadricauda в опытах на хроническую токсичность.

4.3 Исследование влияния нитрата ртути на Scenedesmus quadricauda, Ceriodaphnia affinis в опытах на острую токсичность.

4.4 Исследование влияния нитрата ртути на Scenedesmus quadricauda, Ceriodaphnia affinis в опытах на хроническую токсичность.

4.5 Исследование комбинированного действия токсикантов на Ceriodaphnia affinis.

ГЛАВА 5 Экспериментальное обоснование методических подходов к применению тест-объектов в оценке состояния водных объектов.

5.1 Обоснование методических подходов к биотестированию природной воды.

5.2 Обоснование методических подходов к биотестированию донных отложений.

5.3 Интегральный подход к оценке состояния водных объектов.

5.4 Анализ результатов внедрения.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Обоснование методических подходов к выбору и использованию тест-объектов для биомониторинга загрязнения водных объектов соединениями мышьяка"

В 1996 году Правительством Российской Федерации (РФ) была утверждена (а в 2005 году уточнена) федеральная целевая программа (ФЦП) «Уничтожение запасов химического оружия в РФ». Она предусматривает уничтожение до 29 апреля 2012 года более 40 ООО тонн отравляющих веществ (ОВ) [107]. Реализация ФЦП имеет огромное международное значение и отвечает интересам национальной безопасности России. Основной задачей ФЦП является создание и обеспечение безопасного функционирования объектов по уничтожению химического оружия (ОУХО).

Контроль за соблюдением установленных нормативов производится преимущественно химико-аналитическими методами. Однако одновременное присутствие в компонентах окружающей среды (ОС) множества веществ даже в количествах, не превышающих их предельно допустимые концентрации (ПДК), может порождать биологические эффекты, которые невозможно предсказать на основе частных химических определений. Для решения этой задачи создана система экологического контроля и мониторинга природных сред и объектов.

Важнейшей составной частью экологического мониторинга окружающей природной среды (ОПС) является биомониторинг - система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биологических систем под влиянием антропогенных воздействий [21], основными компонентами которого являются биоиндикация и биотестирование.

Главные достоинства биологических методов контроля заключаются в интегральной оценке качества ОС, экспрессности получения результатов, достаточно высокой чувствительности большинства индикаторных организмов.

Следует отметить, что своевременный эффективный контроль токсичности загрязняемых водных объектов может быть проведен только методами биотестирования. Основной принцип гидробиологического биотестирования заключается в испытании действия проб воды на водный организм, его часть или сообщество организмов с известными и поддающимися учету характеристиками. Таким образом, тест-объект выступает в роли прибора, выявляющего интегральный биологический эффект комплекса неблагоприятных экологических факторов, в том числе и химической природы.

В настоящее время предложен перечень разнообразных биотест-объектов, относящихся к разным биологическим видам. Однако ни один из предлагаемых организмов не может служить универсальным индикатором загрязнения водных объектов, в равной степени чувствительным ко всем экотоксикологическим факторам из-за имеющейся видовой избирательности к действию загрязняющих веществ (ЗВ).

Для Кировской области в последние годы все более актуальной становится проблема загрязнения водных объектов соединениями мышьяка. С 2006 года в пгт. Марадыково начал функционировать объект по уничтожению химического оружия (ХО). Уничтожаются авиационные боеприпасы и боевые части ракет, снаряженные фосфорорганическими ОВ, а также смесью иприта и люизита (около 7 ООО тонн) [22].

Среди приоритетных технологий переработки люизита наиболее изученным в химическом отношении, простым для технической реализации и экологически безопасным по сравнению с другими является метод щелочного гидролиза [80]. Гидролизные продукты детоксикации люизита -сложные многокомпонентные системы, содержащие преимущественно арсенит и арсенат натрия, гидроксид и хлорид натрия, бентонитовую глину [34].

Проблему загрязнения ОС усугубляет наличие на территории Кировской области Кильмезского могильника ядохимикатов, где захоронено 590 тонн ртуть- и мышьяксодержащих, хлорорганических и других токсичных соединений. Факты умеренного и опасного загрязнения земель тяжелыми металлами (ТМ) отмечены в городах Кирове и Кирово-Чепецке, для которых характерно превышение содержания свинца, хрома, меди, цинка, кадмия, ртути, а также присутствие соединений мышьяка [70, 32].

В подобных условиях возникла реальная потребность в изучении специфической избирательной чувствительности различных видов тест-организмов к продуктам детоксикации OB, в особенности арсенита натрия как продукта деградации люизита.

С позиций экологической токсикологии водный объект необходимо рассматривать как сложную экологическую систему. Исходя из принципа целостности (холизма), возмущения в одной части сложной системы неизбежно вызывают изменения в других ее частях, которые ведут к нейтрализации возмущения или при превышении его порога к еще большей деформации системы. В каждую экосистему входят группы организмов разных видов, различаемые по способу питания - автотрофы и гетеротрофы. Эти группы организмов взаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии, поддерживая структуру и целостность экосистемы. Естественные постоянные трофические связи живых существ, населяющих водную среду, определяют суть ее самоочищения от всевозможных загрязнений [100].

В оценке состояния водных объектов традиционными тест-объектами выступают микроводоросли и низшие ракообразные, то есть система гидробионтов «автотроф-гетеротроф».

Исходя из данных литературы, наиболее перспективными для изучения качества водной среды тест-объектами являются планктонные рачки Ceriodaphnia affinis Lili, и Daphnia magna Str. Они служат не только «датчиками», позволяющими непосредственно выявлять присутствие токсических агентов в природных средах, но и калибровочными эталонами для других методов и биосистем, рекомендуемых для целей биотестирования. Следует учитывать, что цикл развития С. affinis в 2 раза короче, чем у D. magna, поэтому их использование более предпочтительно, так как обеспечивает большую экспрессность проведения анализа [103].

Кроме того, эксперименты с рачками С. affinis из-за их малых размеров требуют меньших объемов испытуемых растворов.

Наиболее часто применяемые в исследованиях интегральные тест-функции - смертность и плодовитость рачков. Гибелью считают состояние совершенной неподвижности при условии, что организмы, перенесенные в чистую воду, снова не приобретают подвижности [102]. Плодовитость -среднее число яиц в кладке самки [73]. Различают потенциальную (количество народившейся молоди, в том числе уродливые формы и абортивные яйца) и реальную плодовитость (количество молоди, прожившей двое суток) [102]. При воздействии токсичных веществ часть самок начинает продуцировать ложные эфиппиумы, другая - рождает самцов. Абортирование яиц, эмбрионов, их рассасывание, снижение плодовитости из поколения в поколение, массовое рождение карликовых форм - типичный симптом интоксикации многими ядами [112].

Для биотестирования также широко применяются микроводоросли, использование которых в экотоксикологической практике обусловлено их первостепенной ролью в экосистемах. Кроме того, они в большей степени, чем многоклеточные организмы, чувствительны к загрязнениям, так как высокая удельная поверхность клеток способствует быстрому накоплению токсикантов [58]. В отличие от Chlorella vulgaris Beijer, Scenedesmus quadricauda (Turp) Breb представляет собой колониальный организм, состоящий из соединенных друг с другом 2-4 клеток, поэтому реакция данной комплексной структуры очень важна в контроле и мониторинге природных сред и объектов.

В качестве тест-функций микроводорослей часто используют интегральные характеристики смертности, прироста культуры, феномен флюоресценции хлорофилла. Предпочтительнее использовать показатель скорости роста культуры [74]. Признаками угнетения жизнедеятельности водорослей и прекращения роста может быть пожелтение культуры, появление белесого оттенка на среде или ее помутнение [90].

К сожалению, в имеющихся работах уделяется крайне мало внимания вопросу биотестирования донных отложений (ДО), которые играют определяющую роль в миграции веществ и регулировании их содержания в водной среде. С одной стороны ДО способствуют самоочищению водной среды, накапливая разнообразные химические вещества, с другой, при возникновении определенных условий могут служить потенциальным источником вторичного загрязнения. Для достоверной оценки состояния водных экосистем химический анализ и биотестирование природных вод (ПВ) должны осуществляться одновременно с анализом ДО.

Однако методическая база для выполнения работ по биотестированию ДО в РФ пока отсутствует, и в организациях разных ведомств используют различные методические приемы и различную технику. При этом основные трудности связаны с адекватным подбором подходящих тест-объектов и тест-функций, корректным выбором контрольных или фоновых значений показателей, обоснованием условий пробоподготовки, не приводящих к изменениям исходных свойств ДО [7].

В настоящее время для целей получения достоверной информации о состоянии водных экосистем назрела необходимость создания единых подходов, стандартизации и унификации методической базы для адекватной оценки токсичности донных отложений [16].

Исходя из вышеизложенного, исследования, связанные с совершенствованием методик биотестирования ПВ и ДО являются актуальными.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Установить информативность острых и хронических биотестов с использование С. а$гт8 и Я. quadricauda для обнаружения загрязнения водных объектов арсенитом натрия в конкретных условиях (на примере ОУХО «Марадыковский» в Кировской области).

2. Выявить закономерности токсического действия арсенита натрия на С. а^гтя и & циас1псаис1а и провести аналогичные исследования в отношении другого приоритетного токсиканта (нитрата ртути) для подтверждения правомерности установленной зависимости.

3. Экспериментально обосновать условия, позволяющие повысить экспрессность и чувствительность методик биотестирования с использованием С. а^гтБ и 5". quadricauda в качестве тест-объектов, а также унифицировать процедуру выражения результатов биотестирования.

Объектом исследования выступают ПВ и ДО района действующего объекта промышленного уничтожения ХО «Марадыковский» Кировской области.

Научная новизна диссертационного исследования:

1. Предложен интегральный показатель токсичности (Втах) проб ПВ и ДО, который дает возможность ранжировать уровни антропогенных нагрузок на экосистему.

2. Разработана и апробирована балльная система определения класса экотоксикологического состояния водного объекта. Проведена оценка экотоксикологического состояния водных экосистем территории ОУХО «Марадыковский» в Кировской области.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. Оптимизирована система экотоксикологической оценки водных объектов в районе ОУХО «Марадыковский». Выбор в качестве биотест-объектов С. а/Атя и циас1Нссш(1а и применение разработанных методических приемов позволяют уменьшить трудоемкость анализа, повысить его чувствительность и экспрессность. Балльная система определения класса экотоксикологического состояния водного объекта позволяет унифицировать процедуру выражения результатов биотестирования.

3. Уравнения регрессии, описывающие зависимость «концентрация-эффект» при воздействии арсенита натрия на тест-объекты, позволяющие осуществлять прогностическую оценку степени загрязнения водных объектов.

Практическая значимость Результаты диссертационного исследования, а именно: практические предложения по оптимизации процесса биотестирования природных вод и донных отложений; интегральный показатель токсичности проб природных вод и донных отложений, который дает возможность определить класс экотоксикологического состояния водного объекта и ранжировать уровни антропогенных нагрузок на экосистему; балльная система определения класса экотоксикологического состояния водных объектов с учетом степени токсичности природных вод и донных отложений; математическая модель для прогностической оценки уровня загрязнения водных объектов по изменению тест-функций индикаторов внедрены в практику деятельности лаборатории биомониторинга и биотестирования РЦГЭКиМ по Кировской области ФГУ «ГосНИИЭНП» (см. приложение А).

Использование указанных результатов позволило оптимизировать процедуру биотестирования, повысить эффективность и качество биомониторинга водных объектов в районе действующего ОУХО «Марадыковский».

Апробация работы

Результаты исследований были доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития» (г. Киров: 2007, 2008, 2009 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции «Региональные и муниципальные проблемы природопользования» (г. Кирово-Чепецк, 2008г.), на Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Экотоксикология» (Пущино, 2009), на Всероссийской научной школе для молодежи «Инновационные методы и подходы в изучении естественной и антропогенной динамики окружающей среды» (г. Киров, 2009 г.), на II Всероссийской научной конференции «Научное творчество XXI века» с международным участием (г. Красноярск, 2010 г.), на XVII Всероссийской молодежной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии» (г. Сыктывкар, 2010 г.), на научно-практической конференции молодежи «Экология родного края - проблемы и пути их решения» (г. Киров: 2008, 2009, 2010 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биомониторинг природно-техногенных систем» (г.Киров, 2011 г.).

По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в том числе 2 -в рецензируемых журналах из списка изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Автор принимала личное участие в планировании экспериментальных исследований, подборе методов для достижения поставленной цели и осуществлении всех следующих этапов работы: анализа литературных источников, проведения исследований в лабораторных условиях, а также обработки и интерпретации полученных результатов с разработкой в итоге практических предложений по оптимизации мониторинга водных объектов района исследования.

Исследования по совершенствованию методики биотестирования с использованием микроводорослей & диас1псаис1а проводились совместно с кандидатом биологических наук Анной Юрьевной Плетневой. Работы по построению и анализу функции эффективности осуществлялись совместно с профессором Сергеем Владимировичем Криштопенко.

Автор выражает благодарности научному руководителю доктору медицинских наук, профессору Веронике Юрьевне Охапкиной за ценные замечания, поддержку и интерес к работе, а также руководству в лице доктора технических наук, профессора Тамаре Яковлевне Ашихминой Регионального центра государственного контроля и мониторинга по Кировской области (РТДГЭКиМ по Кировской области) за возможность использования и обобщения экспериментальных данных, заведующей лаборатории биомониторинга и биотестирования РЦГЭКиМ по Кировской области Ирине Васильевне Панфиловой, кандидату биологических наук Татьяне Ивановне Кочуровой, кандидату биологических наук Анной Юрьевной Плетневой за методическую и практическую помощь. Автор выражает благодарность доктору биологических наук, академику РАЕН Наталье Сергеевне Жмур за консультирование по методическим вопросам.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Мальцева, Светлана Александровна

Выводы

3. Выбор в качестве биотест-объектов С. а^гтя, диас1псаис1а и применение оптимизированных методических приемов, связанных с осуществлением на популяционном уровне хронических опытов с использованием более чувствительного пятого поколения рачков и модифицированной питательной среды позволяет уменьшить трудоемкость анализа, повысить его чувствительность и экспрессность.

4. Подтверждение правомерности установленной зависимости токсического действия арсенита натрия на тест-объекты позволяет рекомендовать оптимизированные методические приемы для биотестирования загрязнения водных объектов другими приоритетными токсикантами.

Заключение (практические предложения)

Результаты анализа на токсичность с помощью микроводорослей можно считать удовлетворительными, если контрольная культура обладает скоростью роста 1,43 сут-1 и более за 3 суток.

Для более полной и достоверной экотоксикологической оценки проб ПВ и ДО необходимо знать реакцию биотест-объектов не только на уровне индивидуального организма, но и с учетом внутрипопуляционных процессов. Метод экотоксикологических микрокосм является наиболее приемлемым, экономически целесообразным и менее трудоемким, в сравнении с опытами на уровне организма.

Несмотря на то, что в РД 52.24.635-2002 при оценке вытяжки ДО обозначены в качестве приоритетных биотесты на дафниях или цериодафниях мы рекомендуем использовать S. quadricauda, а С. affinis - в методе микрокосм. Непригодность использования С. affinis связано с засорением фильтровального аппарата рачков взвесями водной вытяжки ДО.

Данные экспериментальных и теоретических исследований свидетельствуют, что наличие посторонней микрофлоры и микрофауны в пробе ПВ и ДО искажает результаты анализа за счет перекорма рачков, а также конкуренции и выедания микроводорослей. Поэтому кормление подопытных рачков С. affinis, а также проведение экспериментов с микроводорослью S. quadricauda более 3 суток считаем не целесообразным.

Накопленный к настоящему времени опыт применительно к биомониторингу состояния природных сред и объектов свидетельствует о необходимости рассматривать водные объекты как единую систему «ПВ -ДО» с определением интегрального показателя загрязнения. Разработанная нами балльная система определения экотоксикологического статуса водного объекта позволяет унифицировать процедуру выражения результатов биотестирования.

Результаты диссертационного исследования внедрены в практику деятельности лаборатории биомониторинга и биотестирования РЦГЭКиМ по Кировской области ФГУ «ГосНИИЭНП» (см. приложение А).

Таким образом, была решена задача выбора тест-объектов и оптимальных условий их применения в мониторинге загрязнения водных экосистем мышьяком, а также унификации процедуры выражения результатов биотестирования. В дальнейшем планируется расширить область применения балльной системы оценки водных объектов с включением гидробиологических показателей.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Мальцева, Светлана Александровна, Киров

1. Ашихмина, Т.Я. Комплексный экологический мониторинг объектов хранения и уничтожения химического оружия Текст. / Т.Я. Ашихмина. Киров: Вятка, 2002. - 544 с.

2. Ашихмина, Т.Я. Биоиндикация и биотестирование методы познания экологического состояния окружающей среды Текст. / Т.Я. Ашихмина, Н. М. Алалыкина, Г. Я. Кантор и [др.]. - Киров: ВГГУ. - 2005. -Вып. 4, часть 3. - 52 с.

3. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях Текст. / Ю.В. Алексеев. Л.: Агроппромиздат. Ленинградское отделение, 1987. - 142 с.

4. Алексеев, В. Р. Использование индивидуально-ориентированной модели для изучения роли материнского эффекта в смене типов размножения у Cladocera Текст. / В.Р. Алексеев, Т.И. Казанцева // Журнал общей биологии. 2007. - Т. 68, № 3. - С. 231-240.

5. Агроклиматический справочник по Кировской области Текст. Гидрометеоиздат., 1960. -25 с.

6. Ашихмина, Т.Я. Экомониторинг в действии Текст. / Т.Я. Ашихмина, Г.Я. Кантор, И.А. Жуйкова и [др.]. Киров: ВятГГУ, 2007. -Выпуск 1. -40 с.

7. Бакаева, Е. Н. Гидробионты в оценке качества вод суши Текст. / E.H. Бакаева, A.M. Никаноров, В.А. Абакумов; Ин-т вод. проблем РАН. -М.: Наука, 2006.-239 с.

8. Булгаков, Н.Г. Индикация состояния природных экосистем и нормирования факторов окружающей среды. Обзор существующих подходов

9. Текст. / Н.Г. Булгаков // Успехи совр. биологии. 2002. - Т. 122, № 2. -С.115-135.

10. Биотестовый анализ интегральный метод оценки качества окружающей среды Текст.: учебно-методическое пособие / А.Г. Бубнов; под общ. ред. В.И. Гриневича; ГОУ ВПО Иван.гос.хим.-технол. ун-т. - Иваново, 2007.-112 с.

11. Бур дин, К.С. Использование лабораторных и полевых микроэкосистем при изучении водных биогеоценозов Текст. / К.С. Бурдин, М.Я. Лямин; под ред. В.А. Федорова // Человек и биосфера. М.: Издательство Московского университета, 1980. - Вып. 4. - С. 6-56.

12. Брагинский, Л.П. Интегральная токсичность водной среды и ее оценка с помощью методов биотестирования Текст. / Л.П. Брагинский // Гидробиол. журн. 1993. - Т. 29, № 6. - С. 66-74.

13. Бахтин, М.М. Кариологическая характеристика хирономид Текст. / М.М. Бахтин, А.Т. Сейсебаев, А.Т. Рахимбаева и [др.] // Вестник НЯЦ PK. «Радиоэкология. Охрана окружающей среды». 2000. -Вып. 3. -С.79-83.

14. Брагинский, Л.П. Некоторые итоги исследований по водной токсикологии в Украине Текст.: сб. науч. тр. /Л.П. Брагинский // Актуальные проблемы водной токсикологии. Борок, 2004. - С. 11-32.

15. Бакаева, E.H. Место биотестовых исследований донных отложений в мониторинге водных объектов Текст. / E.H. Бакаева, A.M. Никаноров, H.A. Игнатова //Вестник Южного Научного Центра РАН. 2009. -Т. 5, №2. - С.84 - 93.

16. Виноходов, Д.О. Научные основы биотестирования с использованием инфузорий Текст.: автореф. дис. . докт. биол. наук / Д.О. Виноходов. СПб, 2007. - 40 с.

17. Виноградов, Г.А. Экспресс-метод интегральной оценки качества среды обитания гидробионтов. Часть 1. Теоретические и экспериментальные основы Текст. / Г. А. Виноградов, Е. В. Колотилова // Биология внутр. вод. -1998. -№3.- С. 83-88.

18. Временное методическое руководство по нормированию уровней содержания химических веществ в донных отложениях поверхностных водных объектов (на примере нефти) Текст. М.: РЭФИА, НИА - Природа, 2002. - 130 с.

19. Введение в проблемы биохимической экологии: Биотехнология, сельское хозяйство, охрана среды Текст. / М.М. Телитченко, С.А. Остроумов. М.: Наука, 1990. - 288 с.

20. Головчиц, В. А. Биологический мониторинг окружающей среды (По материалам печатных изданий и «Интернет») Текст. / В. А. Головчиц, JI.C. Чумаков. Минск, 2002. - 147 с.

21. Горохов, Н.Г. Реализация программы уничтожения химического оружия в Кировской области Текст. / Н.Г. Горохов // Теоретическая и прикладная экология. 2007. - № 2. - С. 20-23.

22. ГОСТ 27065-85 СТ СЭВ 5184-85. Качество вод. Термины и определения Текст. Введ. 01.01.87. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 9 с.

23. Глухан, Е.Н. Оценка персистентности люизита и продуктов его природных трансформаций Текст. / Е.Н. Глухан, М.П. Чернышова, П.В. Казаков и [др.] // Рос. Хим. Ж. (Ж. Рос. Хим. Об-ва. им. Д. И. Менделеева). -2007. Т. LI, № 2. - С. 67-71.

24. Гамаюрова, B.C. Мышьяк в экологии и биологии Текст. / B.C. Гамаюрова. М.: Наука, 1993. - 208 с.

25. ГОСТ 17.1.5.05-85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков Текст. Введ. 1986-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1985.- 11 с.

26. ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность Текст. Введ. 1982-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1980.-5 с.

27. ГОСТ 17.1.5.04-81. Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия Текст. Введ. 1984-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1981. -7 с.

28. ГОСТ Р 52592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб Текст. Введ. 2001-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2000. -7 с.

29. Градова, Н.Б. Лабораторный практикум по общей микробиологии Текст. / Н.Б. Градова, Е.С. Бабусенко; РХТУ им. Д.И. Менделеева. М., 1998.- 116 с.

30. ГН 2.1.5.689-98. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования Текст. Введ. 1998-03-04. -76 с.

31. Дружинин, Г.В. Химкомбинат и природа Текст. / Г.В. Дружинин, А. П. Лемешко, В. В. Синько и [др.] // Экология Вятки. 2007. - 5 апреля (№16).-С. 10.

32. Дмитриев, В.В. Диагностика и моделирование водных экосистем Текст. / В.В. Дмитриев. СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 1995. - 216 с.

33. Жилин, Д.М. Ртуть в водоемах: превращения и токсичность Текст. / Д.М. Жилин, И.В. Перминова // Природа. 2000. - № 11. - С. 43-50.

34. Жмур, Н.С. Методика определения токсичности вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и численности клеток водорослей (ФР. 1.39.2001.00284.) Текст. / Н.С. Жмур. -М.: АКВАРОС, 2001.-42 с.

35. Жмур, Н.С. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний (ФР. 1.39.2007.03221) Текст. / Н.С. Жмур. М.: АКВАРОС, 2007. - 56 с.

36. Захаров, В.М. Здоровье среды: методика оценки Текст. / В.М. Захаров. М.: Центр экологической политики России, 2000. - 68 с.

37. Захаров, В. Ю. Концепция биомониторинга, как составная часть комплексного экологического мониторинга Текст.: сб. науч. тр. / В.Ю. Захаров // Экомониторинг. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002.-С. 42-55.

38. Зинченко, Т.Д. Биоиндикация как поиск информативных компонентов водных экосистем (на примере хирономид DIPTERA, CHIRONOMIDAE) Текст. / Т.Д. Зинченко // Чтения памяти Владимира Яковлевича Леванидова. - 2005. - Вып. 3. - С. 339-359.

39. Зилов, Е.А. Модельные экосистемы и модели экосистем в гидробиологии Текст. / Е.А. Зилов, Д.И. Стом. Иркутск: Издательство Иркутского университета, 1992. - 72 с.

40. Израэль, Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды Текст. / Ю. А. Израэль. М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 560 с.

41. Исакова, Е.Ф. Сезонные изменения резистентности лабораторной культуры Daphnia magna Str. к бихромату калия Текст. / Е.Ф. Исакова, М.Ю. Юклеевских // Биология внутр. вод. 1998. - № 3. - С. 76-81.

42. Кабиров, P.P. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки токсичности почвенного покрова городскойтерритории Текст. / P.P. Кабиров, А.Р. Сагитова, Н. В. Суханова // Экология.- 1997.-№ 6.-С. 408-411.

43. Крайнюкова, А.Н. Биотестирование в системе оценки и контроля источников токсического загрязнения водной среды Текст.: дис. . докт. биол. наук: 14.00.20 / Крайнюкова Алла Николаевна. Харьков, 1991. - 243 с.

44. Кикнадзе, И.И. Хирономус Chironomus thummi Kieff. (лабораторная культура) Текст. / И.И. Кикнадзе, H.H. Колесников, O.E. Лопатин // Объекты биологии развития. М.: Наука, 1975. - С. 95-125.

45. Каракчиев, Н.И. Токсикология отравляющих веществ и защита от ядерного и химического оружия Текст. / Н.И. Каракчиев. Т.: «Медицина», 1978. - Изд. 3-е, доп. и перераб. - 440 с.

46. Колесников, С.И. Импринтинг действия токсикантов в эмбриогенезе Текст. / С.И. Колесников, A.B. Семенюк, C.B. Грачев; под ред. С.И. Колесникова. М.: Медиц. инф. агенство, 1999. - 263 е., ил.

47. Кочурова, Т.И. Зообентос водоемов бассейна р. Вятки в условиях антропогенного влияния Текст.: автореф. дис. . канд. биол. наук. / Т.И. Кочурова. Сыктывкар, 2008. - 23 с.

48. Каталог малых рек Кировской области Текст. Киров, 1990.65 с.

49. Криштопенко, C.B. Парадоксальная токсичность Текст. / C.B. Криштопенко, М.С. Тихов, Е.Б. Попова. Нижний Новгород: Издательство Нижегородской гос.мед.академии, 2001. - 164 с.

50. Кустов, В.В. Комбинированное действие промышленных ядов Текст. / В.В. Кустов, JI.A. Тиунов, Г.А. Васильев. М.: Медицина, 1975. -228 с.

51. Латинско-русский словарь Текст. / авт. сост. К.А. Тананушко. -М.: Изд-во ACT; Мн.: Харвест, 2002. 1040 с.

52. Линник, П.Н. Гумусовые вещества как важный фактор в миграции металлов в системе донные отложения вода Текст. / П.Н. Линник, A.B. Зубко//Экологическая химия. - 2007. - 16(2).- С. 69-84.

53. Маркина, Ж. В. Биотестирование воды из залива Петра Великого (Японское море) с помощью микроводоросли Dunaliella salina Текст. / Ж.В. Маркина, H.A. Айздайчер // Экология. 2008. - № 3. - С. 196-200.

54. Метелев, В.В. Водная токсикология Текст. / В.В. Метелев, А.И. Канаев, Н.Г. Дзасохова. М.: Колос, 1971. - 236 с.

55. Методы биотестирования качества водной среды Текст. / О.Ф. Филенко. М.: МГУ, 1989. - 124 с.

56. Методы биоиндикации и биотестирования природных вод Текст.: сб. науч. тр. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - Вып. 2. - 266 с.

57. Мизандронцев, И.Б. Химические процессы в донных отложениях водоемов Текст. / И. Б. Мизандронцев. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990.- 176 с.

58. Мур, Дж. Тяжелые металлы в природных водах: Контроль и оценка влияния Текст.: пер. с анг. / Дж. Мур, С. Рамамурти. М.: Мир, 1987.- 288 е., ил.

59. Методы определения токсичности и опасности химических веществ (токсикометрия) Текст. / И.В. Саноцкого. М.: Медицина, 1970. -317 с.

60. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Зообентос и его продукция Текст. JL, 1983. - 50 с.

61. Марадыково на Вятке (по материалам научных исследований) Текст. / Т.Я. Ашихминой, А.Н. Васильевой, Г.Я. Кантора. Киров: ВятГГУ, 2005. - 164 с.+цв. вкладка.

62. Никоноров, А. М. Мониторинг качества вод: оценка токсичности Текст. / А. М. Никоноров, Т. А. Хоружая, Л. В. Бражникова и [др.]. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. - 159 с.

63. Никаноров, A.M. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах Текст. / A.M. Никаноров, A.B. Жулидов. Л.: Гидрометиздат, 1991.-311 с.

64. Осокина, О.Б. Токсичность меди и ртути для зеленой водоросли Scenedesmus quadricauda Текст. / О.Б. Осокина, Л.Д. Тапочка, У.Г. Зайдова и [др.] // Биол. науки. 1984. - № 9. - С. 61-64.

65. Печень, Г. А. Продолжительность развития, плодовитость и рост D. hyalina в зависимости от условий питания Текст. / Г.А. Печень // Журн. общ. биологии. 1970. - Т. XXXI, № 6. - С. 710-721.

66. Плеханов, С.Е. Влияние сульфат-ионов на рост и эффективность первичных процессов фотосинтеза культуры Scenedesmus quadricauda Текст. / С.Е. Плеханов, И. М. Аль-Сальман, М. М. Телитченко // Гидробиол. журн. 1990. - Т. 26, № 6. - С. 37-42.

67. Патин, С. А. Биотестирование как метод изучения и предотвращения загрязнения водоемов Текст.: сб. науч. тр. / С.А. Патин // Биотестирование природных и сточных вод. М.: Наука, 1981. - С. 7-16.

68. Патин, С.А. Эколого-токсикологические аспекты изучения и контроля качества водной среды Текст. / С.А. Патин // Гидробиол. журн. -1991. Т. 27, № 3. - С.75-77.

69. Прохорова, Н.В. Аккумуляция тяжелых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном и степном Поволжье Текст. / Н.В. Прохорова, Н.М. Матвеев, В.А. Павловский. Самара: Издательство «Самарский университет», 1998. - 131 с.

70. Пурыгин, П.П. Основы химической токеикологии Текст.: уч. пособие / П.П. Пурыгин, З.П. Белоусова. Издательство: «Самарский университет», 2003. - 51 с.

71. Реймерс, Н.Ф. Природопользование Текст.: сл. справочник / Н.Ф. Реймерс. М.: Мысль, 1990. - 637 с.

72. Р 52.24.566-94. Методы токсикологической оценки загрязнения пресноводных экосистем Текст. М.: ФСР Госкомгидромета, 1994. - 130 с.

73. РД 52.24.635-2002. Руководящий документ. Методические указания. Проведение наблюдений за токсическим загрязнением донных отложений в пресноводных экосистемах на основе биотестирования Текст. Введ. 2002-05-22. - ГХИ, Росгидромет, 2002. - 15 с.

74. Родова, P.A. Определитель самок комаров-звонцов трибы Chironomini (Díptera, Chironomidae) Текст. / P.A. Родова. JI.: Наука, 1978. -137 с.

75. Руководство по определению методом биотестирования токсичности вод, донных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов) Текст. М.: РЭФИА, НИА-Природа, 2002. - 118 с.

76. Ртуть: экологические аспекты применения Текст.: доклад международной группы экспертов, программы ООН и ОС, МО труда и ВОЗ. -Изд.: Медицина, 1992. 105 с.

77. Рыбоводство в естественных водоемах Текст. М.: Агропромиздат, 1988. - 367 с, ил.

78. РД 52.24.662 -2004. Оценка токсического загрязнения природных вод и донных отложений пресноводных экосистем методом биотестирования с использованием коловраток Текст. М.: Метеоагентство Росгидромета, 2006.-31с.

79. РД 52.24.669-2005. Унифицированные методы биотестирования для обнаружения токсического загрязнения поверхностных вод суши с использованием микрозоопланктона Текст. Введ. 2006-07-01. - 14с.

80. Справочник. Водросли Текст. Киев: Наук. Думка, 1989. - 608 с.

81. Строганов, Н.С. Токсикологический контроль загрязненности пресных водоемов Текст.: сб. науч. тр. / Н.С. Строганов // Влияние загрязняющих веществ на гидробионтов и экосистемы водоемов. Л.: Наука, 1979.-С. 221-224.

82. Скоробогатова, В. И.Санация загрязненных территорий в районах хранения и уничтожения химического оружия Текст. / В.И. Скоробогатова,

83. A.А. Щербаков, В.Г. Мандыч // Рос. Хим. Ж. (Ж. Рос. Хим. Об-ва. им. Д. И. Менделеева). 2007. - Т. LI, № 2. - С. 71-74.

84. Саноцкий, И.В. Критерий вредности в гигиене и токсикологии при оценке опасности химических соединений Текст. / И.В. Саноцкий, И.П. Уланова. М.: Медицина, 1975. - 305 с.

85. Соловьев, А.Н. Сокровища вятской природы Текст. / А.Н. Соловьев. Киров: Волго-Вятское книжное издательство, Кировское отделение, 1986. - 159 е., ил.

86. Строганов, Н.С. Гидрохимия (практическое руководство). Текст. / Н.С. Строганов, Н.С. Бузинова. Издательство Московского университета, 1969.-168 с.

87. Синельников, В.Е. Механизм самоочищения водоемов Текст. /

88. B.Е. Синельников. — М.: Строй, издат, 1980. 111 е., ил.

89. Самойлова, Т.А. Отдаленные эффекты токсичного загрязнения среды на солоноводных беспозвоночных в культуре Текст.: автореф. дис. . канд. биол. наук. / Т.А. Самойлова. Москва, 2006. - 23 с.

90. Трунова, О.Н. Биологические факторы самоочищения водоемов и сточных вод Текст. / О.Н. Трунова. Л.: Наука, 1979. - 109 с.

91. Терехова, В.А. Некоторые научно-организационные проблемы «Global Indicator Networks» Текст. / В.А. Терехова // Теоретическая и прикладная экология. 2009. - № 3. - С. 20-22.

92. Унифицированные методы исследования качества вод. Часть III. Методы биологического анализа вод Текст. М., 1983. - 336 с.

93. Филенко, О.Ф. Основы водной токсикологии Текст. / О.Ф. Филенко, И.В. Михеева. М.: Колос, 2007. - 144 с.

94. Филенко, О.Ф. Биологические методы в контроле качества окружающей среды Текст. / О.Ф. Филенко // Экологические системы и приборы. 2007. - № 6. - С. 18-20.

95. Филенко, О.Ф. Практические ориентиры водной токсикологии Текст. / О.Ф. Филенко // Гидробиол. журн. 1991. - Т. 27, № 3. - С.72-74.

96. Флеров, Б.А. Эколого-физиологические аспекты токсикологии пресноводных животных Текст. / Б.А. Флеров. JL: Наука, 1989. - 144 с.

97. Чаус, Б.Ю. Использование дафний в экологических исследованиях воды Текст. / Б.Ю. Чаус, З.А. Чаус. Уфа: Изд. Башк. ун-та, 1995.-96 с.

98. Чемоданов, А.Н. Экологический атлас Кировской области (сборник компьютерных карт) Текст. / А.Н. Чемоданов, Т.А. Симакова, Е.В. Кабирова и [др.]. Киров, 1996. - 91с., 53 ил.

99. Штина, Э.А. Флора водорослей бассейна реки Вятки Текст. / Э.А. Штина. Киров, Кировская областная типография, 1997. - 96 с.

100. Щербань, Э.П. Сравнительная оценка эффективности биотестирования на различных видах Cladocera Текст. / Э.П. Щербань // Гидробиол. журн. 1992. - Т. 28, № 4. - С. 76-81.

101. ИЗ. Экологический мониторинг Текст.: учебно-методическое пособие / Т.Я. Ашихмина. М.: Академический Проект, 2005. - 416 с.

102. Энциклопедия земли Вятской. Т.7. Природа Текст. Областная писательская организация, 1997. - 600 с.

103. Юшкан, Е.И. Фоновое содержание свинца, ртути, мышьяка и кадмия в природных средах (по мировым данным) Текст. / Е.И. Юшкан, Т.Б. Чичева, Е.В. Лаврентьева // Мониторинг фонового загрязнения природной среды. Л.: Гидрометиздат, 1984. - Вып. 2. - С. 17-35.

104. Antrim, L. D. Effects of petroleum products on bull help Nereocystis luetreana Text. / L. D. Antrim, R. M. Thorn, W. W. Gardirer [et al.] // Mar. Biol.- 1995.-Vol. 122, № l.-P. 23-31.

105. Apostol, S.A. Bioassay of toxicity using protozoa in the study of organic environment pollutic and its prevention Text. / S.A. Apostol // Environ. Res. 1973. - Vol. 6, №4. - P. 365-372.

106. Biesinger, К. E. Effects of various heavy metals on survival, growth, reproduction and metabolism of Daphnia magna Text. / К. E. Biesinger, G. M. Christensen // J. Fish Res. Board Can. 29. 1972. - P. 1691-1700.

107. Bovee, E.C. Effects of certain chemical pollutants on small aguatic animals. Lawrence (Kansas) Text. / E.C. Bovee, 1975. 17 p. - (Rep.Kansas Water Resources Research Inst. Univ. of Kansas).

108. Dive D. Cadmium zinc and cadmium selenium interactions: A comparative study with Colpodium campyllum and photo bacterium phosphorium Text. / D. Dive // J. Protozool. 1983. - Vol. 30, pt 3. - P. 65.

109. Hooten, R. L. Development and application of a marine sediment pose toxicity test using Ulva fas data zoospores Text. / R. L. Hooten, R. S. Carr // Environ. Toxicol, and Chem. - 1998. - Vol.17, №5. - P. 932-940.

110. Kamp-Nielson, L. The effect of deleterious concentrations of mercury on the photosynthesis and growth of Clorella pyrenoidisa Text. / L. Kamp-Nielson // Physiol.plant, 1971. 24. - P. 556-561.

111. Konopicova , L. Experiment to test selected waste water on Protozoa Text. / L. Konopicova // Acta Univ. Carol.Biol. 1973. - Pt. 3/4. - P. 125-133.

112. Mills, W. L. Water guality bioassay using selected protozoa. The effects of zinc on population growth of Euglena gracilis Text. / W. L. Mills // J. Environ. Sci. Health. A. 1976. - Vol. 11. - P. 567-572.

113. Nush, E. A. Protozoa as indicators in ecotoxicological tests Text. / E. A. Nush // 7 th Intern, congr. of protozoology. 1985. - Nairobi. - P. 65.

114. Sue Hyung Choi. Toxicity biomonitoring of degradation byproducts using freeze-dried recombinant bioluminescent bacteria Text. / Sue Hyung Choi, Man Bock Gu // Analytica Chimcia Act. Vol. 481. - Issue 2. - April 2003. - P. 229-238.

115. Tadros, M. G. Differential response of marine diatoms to solvents Text. / M. G. Tadros, J. Phillips, H. Patel, V. Pandiripally // Bull. Environ. Contam. and Toxicol. 1995. - Vol. 54, № 6. - P. 924-929.

116. Wood, J.M. Biological cycles for toxic elements in the environment Text. / J.M. Wood// Science. 1974. - Vol.183. - P. 1049-1059.

Информация о работе

Мальцева, Светлана Александровна
кандидата биологических наук
Киров, 2012
ВАК 03.02.08

Диссертация

Обоснование методических подходов к выбору и использованию тест-объектов для биомониторинга загрязнения водных объектов соединениями мышьяка - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы