Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биотестирование морской воды и донных отложений северо-западной части Черного моря

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Биотестирование морской воды и донных отложений северо-западной части Черного моря"

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ ЮЖНЫХ МОРЕЙ ИМ. А.О. КОВАЛЕВСКОГО

РГВ од

ПЕТРОСЯН АННАГЕОРГИЕВНА " ^ —

УДК 502.55:551.35 (262.5)

БИОТЕСТИРОВАНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ

03.00.1^ - гидробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Севастополь - 2000

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Одесском филиале Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского HAH Украины.

Научный руководитель - доктор биологических наук, академик HAH

Украины, профессор Зайцев Ювсналий Петрович, Одесский филиал ОФИнБЮМНАНУ, главный научный сотрудник

Официальные оппоненты - доктор биологических наук, профессор

Гаевская Альбина Витольдовна, ИнБЮМ НАНУ, зав. отделом

Ведущая организация -

доктор геолого-минералогических наук, профессор,

Юровский Юрий Георгиевич,

Украинский государственный институт минеральных ресурсов Министерства экологии и природных ресурсов, ведущий научный сотрудник

Институт гидробиологии HAH Украины, г. Киев

Защита диссертации состоится

2000 г. в

Н

час. на

заседании специализированного ученого совета Д 50.214.01 Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского HAH Украины по адресу г. Севастополь, 99011, пр. Нахимова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского HAH Украины по адресу г.Севастополь, 99011, пр. Нахимова, 2.

Автореферат разослан

2000 г.

Ученый секретарь

специализированного ученого совета кандидат биологических наук

F о81 rf* ¿Ь, О

НевроваЕ.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Главной целью изучения и контроля загрязненных водных экосистем является оценка существующей и потенциальной опасности изменений, происходящих под воздействием токсических факторов и представляющих угрозу жизни на Земле в широком смысле слова (Брапнський, 1995).

Вопрос о необходимости унификации биологических методов оценки качества воды был поставлен более 10 лег тому назад (Унифицированные методы, 1983), но и сегодня он далек от разрешения. Несмотря на это, бионнднкацня и биотестирование широко используются в мониторинге загрязнения гидросферы (Бурдин, 1985; Дятлов и др.; 1994, Malins, 1989; Stebbing et al., 1980).

Между концентрацией загрязняющих веществ в водоемах и их токсичностью для гидробнонтов нет однозначной связи. Выявить потенциальную опасность для живых организмов загрязняющих веществ, растворенных в воде или адсорбированных в донных отложениях можно только с использованием специальных биологических методов. В сочетании с методами аналитической химии, методы бнотестнровання позволяют качественно и количественно оценить эффекты, возникающие в загрязненной экосистеме.

Принципиальным отличием биотестирования от других биологических методов оценки качества водной среды является использование чувствительных лабораторных культур тест-объектов различного систематического и трофического уровня. К тому же, из всех биологических методов оценки качества окружающей среды именно биотестировагае легче всего поддается стандартизации. Количество национальных, региональных и международных стандартных методов бнотестнровання неуклонно возрастает. Приказом Министра охраны окружающей природной среды и ядерной безопасности Украины утвержден целый ряд руководящих нормативных документов по биотестированию морских и пресных вод (КНД 211.1.4.047-95, КНД 211.1.4.055-97, КНД 211.1.4.054-97).

Наличие стандартных методов бнотестнровання раошнряет возможности их практического применения, что уже нашло в нашей стране отражение в нормативных документах. Так, например, Постановление КМ Украины от 11 сентября 1996 года № 1100 предусматривает при разработке предельно допустимых сбросов (ПДС) обязательно учитывать результаты бнотестнровання. С 1 января 1999 года введен в действие Межведомственный нормативный документ "Методика ощнки еколопчно! якосп поверхневих вод за вдаювадними категоркми", в котором четко обозначена сфера использования результатов биотестирования.

Все это ставит перед исследователями задачи по разработке новых, более чувствительных и оперативных методов оценки токсичности вод и донных отложений, а также отдельных загрязняющих веществ и их смесей, сбрасываемых в водоемы.

Связь с научными программами, планами, темами. Исследования лровс дндась в рамках тематики HAH Украины "Изучение основ формирования и и: меичивосги прибрежных морских вод Украины для управления биологически! разнообразием и биологической продуктивностью в условиях антропогенног воздействия", конкурсных проектов Миннауки и технологий Украины 2.02.05/10 "Разработать научные основы и практические методы биотестирования воды дойных отложений морских и континентальных водоемов Азово-Черноморског бассейна (Фонд прикладных исследований) и 6.3/322 "Разработать концепцга биологического мониторинга за опасными загрязняющими веществами в ходе и миграции и трансформации в окружающей среде (Фонд фундаментальных исслс дований).

Цель и задачи исследования. Целью диссертации была разработка и аире бация методов биотестнровання воды, донных отложений н отдельных захря: някмцих веществ для условий, северо-западной части Черного моря (СЗЧМ). ! соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

- разработать методы биотестирования морской среды применительно к у< ловиям СЗЧМ;

- установить норму реакции предлагаемых тест-объектов к диапазону сол< иости, характерной для СЗЧМ;

- изучить пространственные и временные характеристики качества воды Одесском заливе и прилегающих акваториях с целью выявления наиболее кру! пых источников загрязнения;

- определить токсичность морских донных отложений в акваториях с ра: личной степенью антропогенных нагрузок;

- провести экспертную оценку приоритетных загрязняющих веществ (пер< возимых сыпучих грузов, моющих средств) для оценки возможных последстви попадания их в морскую среду.

Научная новизна подученных результатов. Впервые с помощью методе биотестирования была проведена оценка токсичности природной морской вода сточных вод различного происхождения, сбрасываемых в СЗЧМ, отдельных з; гряэняющих веществ, донных отложении в загрязненных морских акваториях, также некоторых перевозимых в больших количествах сыпучих грузов.

Установлены сезонные н пространственные колебания уровня токсичное? природной морской воды и донных отложений в Одесском заливе и прилегают? акваториях. На основании экспериментальных наблюдений предложена nncaj определения токсичности тестируемых сред. Впервые по результатам биотесп рования выявлены "горячие точки", на которых токсичность фиксировали в теч< те ряда лет и в различные сезоны года.

Практическое значение подученных результатов. Итогом исследована соискателя являются разработанные для морских вод с изменяющейся солен<

стыо н апробированные на большом фактическом материале методы бнотеслгро-вания морской воды и водных экстрактов донных отложений, в том числе методы оценки токсичности среды на лабораторных культурах водорослей Phaeodactyhm tricornutum Bohlin и науплиусах Ártemia salina L. Методы включены в Руководящий нормативный документ КНД 211.1.4.047-95 "Бютестування mopcbkoí води та ctíhhoí, яка выводиться в море", утвержденный приказом Минприроды Украины № 46 от 30 мая 1995г.

Предложенный автором комплекс методов для оценки токсичности воды, сточных вод различного происхождения, отдельных загрязняющих веществ н донных отложений, представляющих потенциальную опасность для моря, а также данные об интегральной токсичности воды и донных отложении используются 1'осинспекцией охраны Черного моря в наблюдениях за качеством морской сре-

Личный вклад автора. Диссертационная работа является самостоятельным двадцатилетним научным исследованием. Автором была разработана методоло-тя исследования, проведены лабораторные эксперименты, выполнен анализ, обобщение экспериментальных данных и сопоставление их с литературными источниками.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались к обсуждались на IY и У всесоюзных конференциях «Экологическая физиология и биохимия рыб» (Астрахань, 1979; Севастополь, 1982), II всесоюзной конференции «Биология шельфовых зон Мирового океана» (Владивосток, 1982), всесоюзной конференции «Биоиндикация и биотестирование загрязненных природных вод» (Ростов-на-Дону, 1986), III всесоюзной конференции «Географические н экономические проблемы изучения н освоения южных морен СССР» (Ростов-на-Дону, 1987), Y конференции Украинского филиала ВГБО [Киев, 1987), Y всесоюзной конференции по водной токсикологии (Одесса, 1988), всесоюзной конференции «Методология экологического нормирования» [Харьков, 1990), I и II съездах общества гидроэколотв Украины (1993, 19.97), таучно-практической конференции «Экологические проблемы Одесского региона ri их решение» (Одесса, 1995), международном симпозиуме «Управление и охрана побережий северо-западного Причерноморья» (Одесса, 1996), международной научно-практической конференции «Вода и эдоровье-98» (Одесса, 1998), международной конференции «Экологические проблемы Черного моря» (Одесса, 1999), на итоговых сессиях ОФ ИнБЮМ НАН Украины и Украинского научного дентра экологии моря.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 5 - в сг/е-дальных научных изданиях, рекомендованных ВАК Украины, 4 - в сборниках гаучных работ, 1 - в Руководящем нормативном документе Минприроды Украи-ш, 1 - в депонированной рукописи, б - в материалах и тезисах конференций.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 160 страницах, состоит го введения, обзора литературы, 6 разделов собственных исследований, заключения, выводов и списка использованной литературы, включающего 217 источников. Текст иллюстрирован 13 таблицами и 32 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МОРСКОЙ СРЕДЫ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Подробно освещены методы оценки токсичности морской воды, донных отложений и отдельных загрязняющих веществ с использованием планктонных водорослей, ракообразных н простейших. Приводятся литературные данные о критериях выбора тест-объектов и тест-функций для биотестирования мор сасой среды.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ БИОТЕСТИРОВАНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ, ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И ОТДЕЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

] {риведены основные приемы и методы лабораторного содержания культур морских планктонных водорослей и инфузорий (Петросян и др., 1996; Петросян, Дятлов, 2000а), получения и использования науплиусов артемии на ранних стадиях развития (Петросян, Дятлов, 20006). Разработана процедура биотестирования, используемая при проведении экспериментов по оценке токсичности морских вод, сточных вод пресноводного происхождения, сбрасываемых в море, зшряз-ненных донных отложений и отдельных загрязняющих веществ. Предложены шкалы определения токсичности тестируемых сред (табл. 1,2).

Таблица 1

Шкала оценки токсичности водной среды по показателям роста водорослей

Баллы токсичности -3 -2 -1 0 +1 +3 1

Характе- Леталь- Остро- Средне- Слабо- Неток- Стимуляция делении

ристика ная токепчная токсичная токсич- сичная клеток

среды на!

Показатели

роста, 0-24 25-49 50-74 75-89 90-110 111-150 151-300 >300

% от контр.

Крип 1:30-1:16 1:15-1:9 1:7-1:2 1:1 — 1:1-1:3 > 1:3

Таблица 2

1 Икала оценки токсичности водной среды по выживаемости ракообразных

Баллы токсичности 4 3 2 1 0

Характеристика Летальная Остро- Средне- Слабо- Нетоксич-

среды токсичная токсичная* токсичная'1' ная

Выживаемость,

% от контроля 0-24 25-49 50-74 75-89 90-100

Кр™, >1:25 1:25-1:11 1:10-1:3 1:1 -

* - отмечается асинхронность метаморфоза

Апробированы методы поверки чувствительности культур водорослей (Дятлов, Петросян, 2000), инфузорий и науплиусов артемии с использованием стандартного токсиканта бихромата калия. Показателями чувствительности тест-объектов служили порог чувствительности метода (ЕС024ч% медианная эффективная (летальная) Е(Ь)С5о244 концентрация стандартного токсиканта. Приведены данные о повышении чувствительности артемии при переходе со стадии ортонау-плиуса к метанауплиусу, а также различном диапазоне чувствительности сиваш-ской (с) и куяльницкой (к) рас артемии к стандартному токсиканту (табл.3).

Таблица 3

Чувствительность тест-объекгов к бихромату калия

Тест-объект Тест- функция Показатели чувствительности

ЕС024\ мг/л ЕС50( ЬС50)24\ мг/л

Рк. МсогпиШт Рост культур 0.25 2,5±0,5

А.Бо1та (к) Выживаемость 8,00 27,7±3,б

А. ясйта (с) Выживаемость 5,00 7,6±1,8

Е. ра!ейа ¡етап! Выживаемость 12,50 72,5±10,6

НОРМА РЕАКЦИИ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ СОЛЕНОСТИ СРЕДЫ

Экспериментально установлены значения солености, позволяющие поддер живать культуры тест-объектов в течение 60-и суток и более в стандартных га бораторных условиях.

В диапазоне солености, характерном для распресненной СЗЧМ, культур*, водорослей Рк. /псотиШт жизнеспособны и сохраняют высокий коэффициент делений с максимумом в диапазоне 14-1б%о. При биотестировании солоноватовых вод (5-8%о) целесообразна акклимацня на средах соответствующей солености.

J 1рн значениях солености ниже 5%> пересеваемые культуры Ph. trícornutum сохраняют жизнеспособность в течение ограниченного времени (около 16 суток) и, по определению В В. Хлебовича (1974), такую среду для Ph. trícornutum можно считать "зоной временной адаптации".

Культуры инфузории Е. patella iemani успешно акюхнмируются в лабораторных условиях в широком диапазоне солености 5-20%о. Максимальные показатели роста отмечены при 5-10%о.

Соленостный оптимум для нормального развития Л. salina на стадиях орто-туплнуса н метанауплиуса в течение 72 часов не опускается ниже 10%о. Проблема соленостных адаптации для A. salina не является существенной, так как этот объект не поддерживается длительное время в культуре, а при необходимости науплиусы можно лепсо получить из яиц.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОД ОДЕССКОГО ЗАЛИВА И ТОЧЕЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Приведены результаты исследований качества вод Одесского залива в 19931996 тт., выполненные с целью выявления наиболее неблагополучных участков акватории. Качество морской среды в исследуемой акватории оценивалось в баллах по шкале токсичности (Петросян и др., 1996).

Исследования, проведенные в апреле-сентябре 1993 г., показали мозанч-пость пространственного распределения водных масс, вызывающих значительные колебания ростовых показателей в тест-культурах водорослей. Это явление наблюдалось не только на смежных станциях, но и на различных горизонтах в пределах одной станции отбора проб.

Обнаружены определенные сезонные особенности, характеризующие акваторию в целом. Пробы воды, отобранные в Одесском заливе в апреле, оказывали стимулирующее действие на ростовые показатели культур водорослей, тогда как в тоне большая часть проб относилась к категории нетоксичных, а в августе пробы характеризовались по шкале токсичности как нетоксичные и слаботоксичные.

Итоги шести весенне-осенних съемок позволили выявить "горячие точки" -участки акватории, находящиеся под постоянным прессом загрязнения, где природная морская вода характеризуется как токсичная. За период наблюдений е апреле - сентябре 1993 г. абсолютно благополучных участков в акватории Одесского залива не было. "Горячие точки" и прилегающие к иим участки акватории были включены в съемку, проведенную в июне 1994 г. К классу слаботоксичных по шкале токсичности для водорослей относились придонные горизонты воды е районе Одесского порта (Нефтегавань, внешний рейд порта), точка выпуска СБС "Северная" и прилегающие к ней акватории. Токсическими свойствами характеризовались воды придонного горизонта в районе выхода Аркадийского аварийно-

го ливневого коллектора (показатели роста водорослей составляли 59,2% от контроля).

Относительным благополучием во время съемки отличался район выпуска сточных вод со станции биологической очистки "Южная". В то же время, на ряде станций, находящихся в отдалении от источников берегового загрязнения, были отобраны пробы воды, характеризующиеся по шкале токсичности от -1 до +1 балла.

Полигонные работы, проведенные в июле 1994 г., позволили одновременно оценить токсичность воды в замкнутых гаванях и на внешнем рейде Одесского морга в сравнении с чистой акваторией биостанции университета и удаленным от береговых источников загрязнения полигоном, расположенным на Одесской банке. Для проб воды, отобранных в порту, характерен большой диапазон колебаний показателей роста в культурах водорослей, что позволило сделать вывод о пятнистом характере распределения вод с токсическими свойствами в замкнутых гаванях.

Станция очистки балластных вод (СОБВ), расположенная на территории Одесского порта, относится к точечным источникам загрязнения и вносит заметный вклад в загрязнение Нефтегованн н Одесского залива нефтяными углеводородами (Петросяп, Дятлов, 2000в). Исследования по оценке качества очистит нефтесодержащих морских стоков СОБВ были проведены в апреле 1993 г., когда СОБВ работала с минимальной нагрузкой. Концентрация нефтяных углеводородов в сточных водах СОБВ составляла 0,19-1,0 мг/л. Критерием токсичности стоков СОБВ служила величина минимальной кратности разбавления (Крпщ), необходимая для того, чтобы тестируемая проба не вызывала достоверных отклонений от контрольных показателей у тест-объектов. Культуры водорослей оказались наиболее чувствительным тест-объектом к нефтяному загрязнению. Для устранения стимулирующего влияния воды из резервуара-накопителя на тест-культуры, ее необходимо было разбавить чистой морской водой в 31 раз (рис.1).

ТОО

Исходная 1:1 проба

1:3

1:7

1:15

Рис. 1. Динамика роста культур РкЛпсотШит в зависимости от кратности разбавления пробы нефтесодержащих стоков СОБВ. 1 - исходная численность клеток в варианте, 2,3 - численность клеток после экспозциии 48 к 96 часов.

Десятикратного разведения пробы из резервуара-накопителя оказалось дос таточно для того, чтобы ростовые показатели культур инфузорий не отличалис от контроля (рис.2).

Исходная 1:1 проба

1:3 1.5 1:7 1:13 Кратность разбавления пробы

Рис.2. Динамика роста культур Е. patella в зависимости от кратности разбавления пробы нефтесодержащих стоков СОБВ.

1 - исходная численность клеток в варианте,

2 - численность клеток после экспозциии 48 часов.

Смертность науплиусов A. salina не превышала контрольных значений пр: разведении пробы из резервуара-накопителя в шесть раз.

Бнотестнрованне морской воды в районе сброса сточных вод СОБВ показе jío, что отклонения от контроля (в сторону увеличения ростовых показателе» наблюдалось только для культур планктонных водорослей. Стимулирующие юн i очные деления свойства пробы исчезали при разбавлении ее в 4 раза. Эффек стимуляции ростовых показателей у тест-объектов в пробах из резервуарг накопителя, а также отсутствие острой токсичности в районе морского сброс сточных вод СОБВ не может служить критерием безопасности нефтяного зе грязнения в целом для замкнутых акваторий, в которые постоянно сбрасываютс иефтесодержащне сточные воды.

БИОТЕСТИРОВАНИЕ ПРЕСНОВОДНЫХ СТОКОВ, СБРАСЫВАЕМЫХ В МОРЕ

Основной поток загрязняющих веществ антропогенного происхождени попадает в море с пресноводным стоком.

В связи с этим, по нашему мнению, точечные пресноводные береговые и< точникн морского загрязнения необходимо контролировать по показателю "toi сячность" с использованием пресноводных стандартных тест-объектов (Daphni magna Straus, Ceriodaphnia ajfftnis Lffljeborg) еще до сброса их в морскую сред;

И только после попадания стока в море н его разбавления целесообразно проводить оценку токсичности воды с использованием морских тест-объектов (РЛ. МсогпиШт) (Петросян, 1999).

Предлагаемый подход был апробирован при проведении комплексной экологической съемки в Одесском заливе в сентябре 1996 г. Бнотестирование сбросных вод СБО "Южная", выполненное в соответствии с нормативным документом (КНД 211.1.4.055-97) на пресноводных ветвнетоуеых ракообразных С. показало, что во время съемки сточная вода на выпуске в море детальна для тест-объекта. По наблюдениям последних пяти лет, токсичность сбросных вод точечного источника загрязнения Одесского залива СБО «Южная» регистрировалась постоянно при Кр^в 2-8 раз.

Оценка токсичности стоков СБО "Южная" в зоне рассеивания в море была выполнена в соответствии с КНД 211.1.4.047-95 с использованием культуры Рк. МсогпиШт (рис.3).

Рнс.З. Биотестнрованне в районе рассеивания сточных вод СБО "Южная" с использованием Рк. Мсотишт. Диапазон значений численности клеток: I -75-80%; 2 - 81-90%; 3 - 91-100%; -/-101-110%; 5-111-121% по сравнению с контролем.

В поверхностном горизонте непосредственно в точке сброса (ст. 3) сформировалось пятно, характеризующееся повышенными показателями роста культур водорослей. На близлежащих станциях (1, 2, 4 - 10) в поверхностном горизонте ростовые показатели культур не отличались от контрольных значений.

Мелководная прибрежная зона в придонном горизонте (станции 5 и б), наоборот, представляла собой обширный участок, характеризующийся угнетенным состоянием тест - культур водорослей, что позволило отнести пробы воды с такими характеристиками к слаботоксичному классу по шкале токсичности.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ДОННЫХ ОСАДКОВ

К районам, испытывающим значительные антропогенные нагрузки, в первую очередь, относятся акватории портов, места проведения дноуглубительных работ, морские свалки грунта. Роль донных отложений в процессах, связанных с формированием токсикологической ситуации в этих районах до настоящего времени изучена еще недостаточно. Токсическое воздействие на гадробионтов оказывают водорастворимые фракции донных отложений.

Одесский порт. Исследование токсичности водных экстрактов донных отложений порта по материалам весенней съемки 1993 г. было проведено на культура* РИ. /псогпиШт, науплиусахА зсйта, инфузориях Е. рШеИа 1етат.

Показано, что водные экстракты донных отложений Одесского порте обладали высокой токсичностью для трех тест-объектов. В пробах, отобранных у Старого волнолома и в Нефтегавани токсичность водных экстрактов донных отложений возрастала с глубиной залегания.

Токсическое действие проявлялось в угнетении роста, блокировании механизмов деления и гибели клеток в культурах водорослей и инфузорий, смертности науплиусов артемий при переходе с этапа II ортонауплиуса на этап I метанауп-лиуса. В отдельных случаях (например, в акватории судоремонтного завода) отмечена стимуляция клеточных делений в культурах инфузории.

Высокий уровень загрязнения донных отложений порта подтвердила и бен-тосная съемка, проведенная одновременно с нашими исследованиями и констатировавшая угнетенное состояние донных сообществ, а в некоторых случаях - и полное отсутствие представителей макрозообенгоса н менобентоса.

Новая Одесская свалка грунта. Дампинг грунта, вынутого при дноуглубительных работах в морских портах, приводит к локальному изменению условий существования донных сообществ, а у донных отложений появляется новое свойство - токсичность, вызванная поступлением и постоянным присутствием в ш загрязняющих веществ. Оценке токсичности донных отложений в районе Новой Одесской свалки грунта (НОС) была посвящена съемка, проведенная в мае 1993г.

Кнотестнрованне донных отложений НОС, проведенное с использованием культуры РИ. Мсотишт, показало, что на станциях отбора проб с координатам» свалки донные отложения относились к классу нетоксичных: их водные экстракты не вызывали отклонений в развитии культур планктонных водорослей. Максимальный прирост интегральной биомассы водорослей (220,0 и 171,7% по срав нению с контролем) отмечен на двух станциях, расположенных на разрезе пс направлению к Ильичевскому порту, где в донных отложениях обнаружены следы отсыпки материалов дампинга.

Эксперимент по оценке токсичности водных экстрактов донных отложений НОС для культур морских инфузорий выявил ряд общих черт в реакции этого тест-объекта и культур морских водорослей.

Реакция тест-объектов заключалась в ярко выраженной стимуляции делений клеток водорослей и инфузорий. На основании проведенных исследований было сделано заключите, что сброс загрязненных грунтов не совпадал с границами отведенного для этой цели участка.

ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ МЕТОДАМИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ

Бокситы и глинозем. Исследование токсичности перевозимых и перегружаемых в черноморских портах бокситов и глинозема представляет значительный интерес как в связи с возможными потерями этих сыпучих веществ при перегрузках, так и со сложной общей токсикологической обстановкой в акваториях портов. Известно, что соединения алюминия, входящие в состав глинозема, обладают низкой токсичностью, что обуславливает широкое их применение в процессах очистки питьевой воды, в пищевой и медицинской промышленности. Однако экспериментально установлено, что эффекты негативного влияния взвесей бокситов и глинозема для гндробиоитов проявляются на уровне концентраций, кото рые реально могут возникать в море в период перегрузок на локальных участка? акватории и на непродолжительное время.

Механизм действия взвесей этих веществ носит механический, повреждаю щий характер. Для водорослей при контакте со взвесями бокситов и глинозема I течение 24 часов было характерно слипание клеток и образование ютеточны> конгломератов, потеря плавучести. Наличие осадка этих веществ (в диапазоне концентраций 0,5-2,5 г/л) в среде культивирования водорослей не вызывало достоверных отличий от контрольных значений (рис.4).

150 т

Х-

§

Рис. 4. Влияние глинозема и бокситов на численность

о 50 -

клеток в культурах

РЬ. 1НсогпШит.

(* - отличия недостоверны е

-о-

-А

-Л

о

0 1

-о- В- взвесь -А- Г-взвесь

-♦-Б- осадок -»- Г- осадок

Ю г/л сравнении с контролем при р 5 0,05).

Кокситы и глинозем, находящиеся во взвешенном состоянии, активно загаа тывались ракообразными. В эксперименте наблюдали снижение плавучести тест объектов, изменение характера движений вследствие налипания частиц взвеси н антенны и мандибулы.

Сравнительный токсикологический анализ по итогам 48-и часовой экспози ции показал, что наиболее чувствительными к присутствию в воде взвешенны: частиц глинозема (ЕС;048'' = 3,0 г/л) и бокситов (ЕС50484 = 1,5 г/л) оказание: планктонные водоросли. Для планктонных ракообразных ЬСи484 глинозема ] бокситов составили 8,0 и 6,5 г/л соответственно.

Аквамар. Новый препарат аквамар, активным компонентом которого явля стоя поверхностно-активное вещество (ПАВ), предназначен для удаления нефп ю нефтесодержащих сточных вод, очистки поверхностей и почв, загрязненные нефтепродуктами и жирами. Препарат разрешен к сбросу на станцию биологиче окон очистки в концентрации 50 мг/л (в расчете на концентрацию ПАВ - 5 мг/л] где он подвергается деструкции до нетоксичных компонентов.

В экспериментах оценивали острую токсичность аквамара для тест объектов, зависимость токсичности от времени хранения растворов, токсичносп при совместном действии аквамара и дизельного топлива. Свежеприготовленны] раствор аквамара в концентрации, равной ПДК (5 мг/л) является остротоксичны* веществом, вызывающим 100%-ную гибель науплиусов артемии (ЬТ1Сю = 24 часа к снижающим ростовые показатели в культурах водорослей до 32% по сравнении с контролем. Более высокие концентрации препарата являются абсолютно ле тальными для тест-объектов (рис.5).

30 т

-*5г- Аг*вггна 5а1|па

т 40

I

Рис.5. Влияние

РЫпсоггиЛит

- зо §

о

свежеприготовленных растворов

/

аквамара на смертность науплиусов А.за1та (ЬТюо) и

г

/

/

биомассу водорослей Рк. ¡псотМит (экспозиция 48час).

—|—-¿г--1-

400 100 50 5

Концентрация аквамара, мг/л

0

Экспериментально доказано наличие синергического эффекта между растворами аквамара и бытовыми сточными водами СБО "Южная", при котором суммарный эффект токсичносш для гидробионтов выше, чем действие каждого отдельного компонента. При семикратном разбавлении сточных вод этот эффект устранялся.

Установлено снижение токсичности аквамара для водорослей при длительном хранении растворов (рис.б). Водоросли в присутствии свежих растворов аквамара (400 мг/л) погибали мгновенно. В выдержанных в течение 6-и суток растворах в тест-культурах, помещенных на экспозицию, отмечены делящиеся клетки. Аквамар (в диапазоне концентраций 5-100 мг/л) оказывал на культуры водорослей сходное действие: выдерживание растворов приводило к снижению их токсичности, однако ни в одном из вариантов (за исключением 5 мг/л) в выдержанных более трех суток растворах биомасса клеток не достигла контрольных значений.

Острая токсичность раствора аквамара 400 мг/л для ракообразных сохранялась в течение 9-и суток. Свежеприготовленный раствор аквамара 50 мг/л вызывал 100%-ную гибель наугашусов артемии через 1,5 часа, после 6-и суточного хранения в таком растворе погибали 50% тест-объектов.

При совместном действии аквамара (25 мг/л) и дизельного топлива (25 мг/л) отстоянная в течение 1,5 часов смесь сохраняла токсические свойства. После 24-х часового отстаивания токсичность смеси для ракообразных и водорослей значительно снижалась.

100 -т

Рис.6. Изменение показателей роста

—si • -<»

культур Ph.tricornutum в растворах аквамара с различным сроком

(интеграл биомассы)

+■

if

0 -

0 1

4--^-1-1-1-1-1

23 4 5 6 7 8 9 Хранение растворов, суг

хранения (экспозиция 48 часов).

2

--♦ •400 мг/л -ft-100 мг/л - О 50 мг/л -о-5мг/п

ВЫВОДЫ

1 .В диссертации предложены методы биотестирования, предназначенные дш оценки токсичности морской среды в условиях изменяющейся солености.

2.Для оценки токсичности природных морских вод, сточных вод морского происхождения, отдельных растворимых химических соединений, донных отло жений и взвесей предложены в качестве обязательных тест-объектов морсюк планктонные водоросли Ph.tricornutum и раниие науплиусы Asalina, в качестве дополнительных - морские брюхоресничные инфузории E.paíella lemani.

3.Разработана шкала определения токсичности морских вод. Многолетш наблюдения за качеством вод Одесского залива и прилегающих акваторий показ ни, что морская вода характеризовалась различной степенью токсичности (от -2 ¡ -13 баллов по шкале токсичности).

4.Предложен двухступенчатый контроль для оценки токсично« пресноводных стоков, сбрасываемых в морскую среду, заключающийся в испол зованнн на первом этапе стандартных пресноводных тестов с C.affinis ю D.magna, а на втором этане, после разбавления стока в морском створе - морекг тестов с водорослями Ph.tricornutum и науплиусами^4.^а/ша

5. Методы биотестиорования были апробированы при проведении мониторинга в Одесском заливе и прилегающих районах северо-западной части Черного моря, при оценке токсичности сточных вод, водных экстрактов донных отложений, взвесей, отдельных растворимых химических соединений. По результата» многолетних наблюдений выявлены «горячие точки»: гавани Одесского порта, районы сбросов со станции очистки балластных вод, СБО "Северная" и "Южная", выпуск Аркадийского ливневого коллектора.

6. Оценка качества сточных вод морского происхождения со станции очистки балластных вод показала, что нефтесодержащие сточные воды (0,19-0,1 мг/л] вызывали отклонение показателей роста культур водорослей и инфузорий от контроля, и гибель науппиусов артемии. Наиболее чувствительным тест-объектом к нефтяному загрязнению является одноклеточная водоросль Ph.tricornutum.

7.В точке морского сброса и в зоне рассеивания сточных вод СБО "Южная" отмечена стимуляция клеточных делений в тест-культурах Ph.tricornutum, что свидетельствует о формировании локального очага евтрофирования Одесскоге залива (сентябрь, 1996 г.). При этом сточные воды СБО "Южная" были остротоксичны для C.qffinis, их токсические свойства устранялись при трехкратном разбавлении.

8.Водные экстракты донных отложений гаваней (Нефтяной, Заводской) и о крытых акваторий Одесского порта характеризовались острой токсичностью дз

ест-объевггов. Токсичность водных экстрактов донных отложений изменялась в авнснмости от глубины их залегания. В Нефтегавани наиболее токсичными были одные экстракты донных осадков с горизонта 10-20 см, у Старого волнолома - с оризонта 30-50 см, а в акватории судоремонтного завода - с поверхностного гори-онта 0-10 см.

9.Водные экстракты донных отложений Новой Одесской свалки грунта были [егокснчнымн для Ph.tricornutum. Однако на основании показателей роста во-орослей и инфузорий, значительно превышающих контрольные значения, были становлены места дампинга загрязнетгых грунтов за пределами свалки.

10.Оценка токсичности сыпучих грузов - бокситов и глинозема показала, что ффекгы негативного воздействия взвесей этих веществ на гидробионтов носят юханический характер и проявляются на уровне концентраций, наблюдаемых в юре в период перегрузок (0,1 - 5,0 г/л). При контакте со взвесями этих веществ ля водорослей характерна потеря плавучести и образование клеточных конгло-кратов, для ракообразных - активное заглатывание взвесей, изменение характера ;вижений и потеря плавучести.

11. Поверхностно-активное вещество нового поколения аквамар в концентра-[ии, равной ПДК (5 мг/л) обладает остротоксическими свойствами для гидробио-iTOB. В присутствии сточных вод СБО "Северная" токсическое действие аквама->а усиливается. Свежеприготовленная смесь аквамара и дизельного топлива вы-окотоксична, при выдерживании смеси не менее суток токсичность ее для во-.орослей и ракообразных значительно снижается.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Петросян А.Г. Некоторые методические аспекты биотестирования сточных од, сбрасываемых в морские акватории И Экология моря. - 1999. - Вып. 49. - С. 7-101.

2.Петросян А.Г., Дятлов С.Е. Инфузории рода Euplotes как тест-организмы в юрском биотестировании // Экология моря. - 2000 а. - Вып .50. - С. 105-108.

3.Петросян А.Г., Дятлов C.G. Шкала токснчносп для ощнки якосп морського ередовгаца з використанням наугайальних стадЙ Aríemia salina L.// Bícthioc Оде-ького державного ушверситету. - 2000 б. -Т.5, вип.1: Бюлопя. - С.222-227.

4.Дятлов С.Е., Петросян А.Г. Норма реакции лабораторной культуры 'haeodacíytum trícornutum Bohlin. на абиотические факторы. I. Чувствительность : стандартному токсиканту бихромату калия // Альгология. - 2000. - Т.10, № 1. -:.Э2-35.

5.Ходаков И.В., Дятлов С.Е., Петросян А.Г. Использование ранних стадий эмбрионального развития черноморской мидии Mytilus galloprovincialis Lam. для

биотестирования природных и сточных вод // 1'идробиол. журн. - 1996. - Т. 32, № 5. - С. 67-77.

6.Петросян А.Г., Дятлов С.Е. Токсикологический контроль качества балластных вод в районе Одеського мегаполиса И Сб. научн. тр. HAH Украины, МГИ, ИнБЮМ «Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа». - Севастополь, 2000 в. - С. 377-382.

7. Дятлов С.Е., Петросян А.Г. Биологический мониторинг загрязнения в устьях рек и приустьевых участках моря // Сб. научн. ст. «Экологические проблемы Черного моря». - Одесса: ОЦНТЭИ, 1999. - С.88-92.

8.Дятлов С.Е., Петросян А.Г., Ходаков И.В., Доценко Т.В., Эльстер А.М. Экспериментальная оценка качества прибрежных вод и донных отложений методами биотестирования // Сблаучн.тр.УкрНЦЭМ «Исследование экосистемы Черного моря». - Одесса: Иренполиграф, 1994. - Вып. 1. - С.141-148.

9. Петросян А.Г., Скопцова H.A., Быстрицкая O.A., Рыжко В.Е. Оценка качества морских донных осадков методами биотестирования // Комплексное изучение загрязнения Мирового океана в связи с освоением его минеральных ресурсов. -Л.: МинГео СССР, 1989. - С. 76-83.

10.КНД 211.1.4.047-95. Бютестування MopcbKoï води та сочно!, яка вдаодггься в море. Методика ! Крайгаокова A.M., Ульянова 1.П., Усенко О.В., Дятлов С.С., Петросян А,Г., Доценко Т.В, Ходаков I.B., Шадрша ЛА., Соколова С.О., Гроздов А.О., Кузнецов О.М. - К.: Видами офщйне, 1995. - 37 с.

11.Петросян А.Г., Дятлов С.Е., Доценко Т.В., Ходаков И.В. Методические рекомендации по морским биологическим тестам // Ред. Гидробиол. журн. - К., 1996. - 57 с. Деп. в ВИНИТИ 22.07.1996 г. №. 2480-В96.

12.Дятлов С.Е., Петросян А.Г. Современные методы биотестирования сточных, природных и питьевых вод Н Материалы междунар. научно-практ. конф. «Вода и здоровье-98». - Одесса: Астролринт, 1998. - С. 324-329.

13. Дятлов С.Е., Петросян А.Г. Получение и сохранение лабораторных культур тест-организмов, предназначенных для биотестирования морской воды и донных отложений // 36ipinoc национально! конференцц «Збереження бюр1зноматтносй в Украш». - Киш: Егем, 1997. - С. 31-32.

14.Петросян А.Г., Дятлов С.Е., Доценко Т.В. Интегральная оценка качества воды и донных осадков прибрежных районов моря // Тр. научно-практ. конф. «Экологические проблемы Одесского региона и их решение». - Одесса, 1995. -С.131-135.

15.Петросян А.Г., Дятлов С.Е. Влияние стоков Одесской станции очистки балластных вод на культуры гидробионтов // Тр. I з'Ьду пдроеколопчного това-

жства Украши. - К., 1994. - С. 253.

16.) 1етросян А.Г. Оценка токсичности донных осадков Одесского порта мето-(ами биотестирования // Тр. конф.молодих учених i cnei^auicrriB «Актуалый пи-гання ботанжи i екологи». - К., 1993. - С. 94.

17.Петросян А.Г. Опыт использования одноклеточных планктонных водорос-тен для биотестнрования загрязненных морских донных осадков // Тр. всес. конф. (Методология экологического нормирования». - 4.2. - Харьков, 1990. - С. 141.

Петросян АХ. Б1отестувашш морськоТ води i донних в!дклад1в п1вшчпо-шЦцио! частшт Чорного моря. - Рукопис.

Дисертащя на здобуття вченого ступеня кандидата бюлопчнлх наук за cneip-шыл'стю 03.00.17 - пдробюлопя. - 1нстигут бюлогй тп'вденних морж м. О.О.Ковалевського HAH Украши, Севастополь, 1998.

Дисертащя присвячена вирипенню методичних проблем та литанням практичного використання методав б1отестування для оцшки якосп морського сере-ювгаца. У робст запропонований комплекс методов оценки токсичносп морсъко! юди, донних вщюкдов та окремих забруднюючих речовин з використанням тест-1б'ект1в — водоростей, шфузорш та наугапальних стадш ракопсдобних. Проведена итробащя методав бютестування, вивчет просторов! та часов! характеристики (коси води в Одесыой затощ та прилеглих акваторых моря з метою виявлення .еликих джерел забруднення. Виявлет «гаряч! точки», на яких бюлопчт ефекги :абруднення флссуютъся лротягом ряду роюв та й у рззт сезони року. Проведем (ослщження з визначення токсичносхг морсышх донних вадкладов у акватор1ях з пзним ступенем антропогешюго навамгажеиня - в Одесысому порту, на Новому Здеському звалипц rpyirriB. Проведена оцшка гоксичносгп мгаочого засобу ново-о покслшня (аквамару), який внкористовуеться для очистки спчних вод, що «стять нафту, а також сипучих па*ггаж1В (бокситш та глинозема), якз перевозяться а перевантажуються у чорноморських портах, для оцппси можлнвих насладив гадходження ix в морське середовгаце.

На годстава екслерименталышх спостережень запропонована шкала визна-генюг токсичности серед овгац, що тестуготъся.

Оночов! слова: бютестування, токсичтсть, тест-об'ект, морська вода, дошг адклади.

] 1етросяп А .Г. Бнотестнрованне морской воды н донных отложений с«- t »о-западной части Черного моря. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук че лециальности 03.00.17 - гидробиология. •• Институт биолопш южных морей im.А О. Ковалевского HAH Украины, Севастополь, 2000.

Диссертация посвящена решению методических проблем и вопросам практического использования методов биотестирования для оценки качества морской среды. В работе предложен комплекс методов оценки токсичности природной морской воды, донных отложений и отдельных загрязняющих веществ с использованием чувствительных тест-объектов различного трофического и систематического уровня — водорослей, инфузории н науплнальных стадий ракообразных.

Экспериментально установлена норма реакции тест-объектов к широкому диапазону солености, характерной для СЗЧМ. В диапазоне солености, характерном для распресненной СЗЧМ, культуры водорослей Phaeodactylum tricornutum liochlin жизнеспособны и сохраняют высокий коэффициент делений с максимумом в диапазоне 14-1б%о. При биотестировании солоноватовых вод (5-8%о) целесообразна акклимация водорослей на средах соответствующей солености. При значениях солености ниже 5%о культуры Ph. tricornutum сохраняют жизнеспособность в течение ограниченного времени (около 16 суток), и такую среду можно считать "зоной временной адаптации" для водорослей. Культуры инфузории Euplotes patella lemani Dragesco успешно акклимируются в лабораторных условиях в широком диапазоне солености 5-20%о.

Установлены показатели токсичности стандартного токсиканта бихромата калия для тест-объектов, что позволяет проводить поверку тест-объектов в межлабораторных калибровках.

Проведена апробация методов бнотестнровання, изучены пространственные и временные характеристики качества воды в Одесском заливе и прилегающих акваториях моря с целью выявления наиболее крупных источников загрязнения и загрязненных участков акватории. Выявлены «горячие точки», на которых биологические эффекты загрязнения фиксируются в течение ряда лет и в различные сезоны года. К ним относятся районы выпусков и рассеивания сточных вод станции очистки балластных вод, недостаточно очищенных сточных СБО «Южная» и СБО «Северная», Аркадийского аварийного ливневого коллектора, очистные сооружения г. Ильнчевска. На территории Одесского порта находятся многочисленные источники загрязнения (Нефтегавань, аварийный коллектор, выпуски Т ЭЦ, станция очистки балластных вод и др.).

Выполнены исследования по определению токсичности морских донных от-ложегаш в акваториях с различной степенью антропогенных нагрузок - в Одесском порту, его замкнутых гаванях и на внешнем рейде, на Новой Одесской свалке морского грунта. Экспериментально доказано, что токсическое воздействие на педробионтов оказывают водорастворимые фракции загрязненных донных отло-

ений. В пробах донких отложений, отобранных у Старого волнолома и в Нсф-згавани, токсичность их водных экстрактов возрастала с глубиной залегания, оксическое действие проявлялось в угнетении роста и гибели клеток в культурах эдорослей и инфузорий, повышенной смертности науплиусов артемий при ереходе с этапа II ортонауплиуса на этап I метанауплиуса. На основании прове-енных исследований на Новой Одесской свалке грунта высказано предположено, что сброс загрязненных грунтов не совпадал с границами отведенного для гой цели участка.

Проведена оценка токсичности моющего средства нового поколения, ис-ользуемого для очистки нефтесодержащих сточных вод (аквамара). Установле-о, что свежеприготовленный раствор аквамара в концентрации, равной ПДК (5 г/л), является остротоксичным веществом, вызывающим гибель науплиусов ртемии (LT,оп% 24 часа) и снижающим ростовые показатели в культурах водо-ослей. Более высокие концентрации препарата являются абсолютно летальными яя всех тест-объектов. Установлено снижение токсичности аквамара и смеси квамара с дизельным топливом для водорослей при длительном хранении рас-воров. Доказано наличие синергического эффекта между растворами аквамара и ытовыми сточными водами СВО "Южной".

Экспериментально показано, что сыпучие грузы (бокситы и глинозем), пе-евозимые и перегружаемые в черноморских портах, представляют опасность да гидробионтов в виде взвеси. Сравнительный токсикологический анализ пока-ал, что наиболее чувствительными к присутствию в воде вмешенных частиц линозема (ЕС^481 i 3,0 г/л) и бокситов (ЕС50484 - 1,5 г/л) оказались планктонные одоросли. Действие взвесей этих веществ носит механический, повреждающий :арактер. Для водорослей при контакте со взвесями бокситов и глинозема в те-ение 24 часов было характерно слипание клеток. Для ракообразных в контакте

0 взвесями наблюдали снижение плавучести тест-объектов, изменение характера [вижений вследствии налипания частиц взвеси на антенны и мандибулы.

На основании экспериментальных наблюдений предложена шкала определе-ия токсичности тестируемых сред.

Слючевме слова: биотестирование, токсичность, тест-объект, морская вода, (огаше отложения.

Petrosyan A.G. Bhtesting of marine water and bottom sediments of the forth-Western part of the Black Sea. - Manuscript The dissertation on competition of

1 scientific degree of the candidate of biological sciences on a speciality 03.00.17 -lydrobiology. - Institute of Biology of Southern Seas named by O.A.Kovalevskiy, Na-

tional Academy of Sciences of Ukraine, Sevastopol, 2000.

'l"he dissertation is dedicated to solutions of the methodical problems and pre lexns of practical usage of bioassays for assessment of quality of marine environment is proposed a complex of methods for the assessment of sea water quality, bottc sediments and separate polluted substances using such test organisms as algae, infuso and nauplii of the Crustaceans. Approbation of these methods of bioassays was earn oat in the Odessa Bay and adjoined areas of the sea with the purpose to find the largi sources of pollution. In the "hot points" biological effects of pollution are recordi during the several years in different seasons.

Some investigations were made to determine the toxicity of marine bottom sa rnents in the areas with different anthropogenic influence: the Odessa Port, the Odes New Heap of the Soil.

There was an assessment of - the toxicity of the soap of new generation (aquam; tliat is using to clear petroleum waste waters and loose loads (bauxite and alumina) the Black Sea ports to determine the possible results of their getting into the maii environment.

On the base of the experimental observations it is suggested the scale to determi the toxicity of testing environments.

Key words: bioassays, toxicity, test-object, marine water, bottom sediments.

Подп. к печати 12.05.2000 г. Формат 60x90 1/16 Офсетная печать Бумага финская Тираж 100 Заказ 160

АОЗТ "ИРЕНТТ"

Украина, 65026, г. Одеса, ул. Ришельевская, 28.