Индикация качества воды в дельте Дона и малых реках Ростовской области на основе показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона

Бейсуг, Ольга Ильинична

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Индикация качества воды в дельте Дона и малых реках Ростовской области на основе показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона
ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Индикация качества воды в дельте Дона и малых реках Ростовской области на основе показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона"

,На правах рукописи

Бейсуг Ольга Ильинична

ИНДИКАЦИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ДЕЛЬТЕ ДОНА И МАЛЫХ РЕКАХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АКТИВНОСТИ ЩЕЛОЧНОЙ ФОСФАТ АЗЫ И ЭСТЕРАЗ СЕСТОНА

Специальность 25 00 27 - «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

003173214

Ростов-на-Дону 2007 г

003173214

Работа выполнена в Государственном учреждении «Гидрохимический институт» Росгидромета

Научный руководитель кандидат химических наук, старший

научный сотрудник Предеина Людмила Михайловна

Официальные оппоненты доктор сельско-хозяйственных наук,

кандидат географических наук профессор Колесников Сергей Ильич

кандидат географических наук Беляев Александр Георгиевич

Ведущая организация Федеральное государственное

унитарное предприятие «Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства»

Защита состоится «14» ноября 2007 г в «15» часов на заседании диссертационного совета Д 212 208 12 при ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет» по адресу 344090, Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40, геолого-географический факультет, ауд. 201

С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу г Ростов-на-Дону, ул Пушкинская, 148

Автореферат разослан «//» октября 2007 г

Ученый секретарь —^

диссертационного совета г-^Л? Смагина

кандидат географических наук, доцент Татьяна Андреевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Методы биоиндикации имеют чрезвычайно важное значение для оценки комбинированного влияния загрязняющих веществ на состояние гидробиоценозов с учетом региональных и экологических особенностей водных экосистем В настоящее время для биоиндикации водных экосистем предлагается использовать показатели активности ферментов, которые продуцируются одноклеточными водорослями и бактериопланктоном Эти ферменты участвуют в трансформации органических соединений, осуществляя таким образом биогеохимический круговорот веществ В работах российских исследователей выявлена связь активности некоторых гидролитических ферментов амилаз, протеаз, фосфатаз, - с экологическим состоянием (Корнеева и др, 2003, Бардан, Корнеева, 2004) и продуктивностью морских экосистем (Агатова и др, 1991)

В поверхностных водах в качестве биоиндикаторов предложено использовать ключевые ферменты круговорота фосфора и углерода щелочную фосфатазу и эстеразы (Предеина, 1992) Установлено, что активность щелочной фосфатазы и эстераз повышалась при увеличении численности и биомассы фитопланктона, а также концентраций соединений азота, фосфора, нефтепродуктов, фенолов, значений показателя БПК5 (Предеина, 1992, Предеина и др, 2002) Установлены диапазоны изменений активности этих ферментов для водных объектов с разным уровнем трофности (Предеина, 1992) Однако, эти исследования были проведены в период интенсивной вегетации планктонных сообществ без учета сезонных и суточных изменений, которые характерны для биологических показателей Кроме того, осталось не выясненным влияние тяжелых металлов на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз При исследовании пространственного распределения и суточной изменчивости показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в дельте Дона не определялись гидробиологические показатели и концентрации приоритетных загрязняющих веществ В малых реках Ростовской области подобные исследования не проводились

Целью работы является установление взаимосвязей показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с экологическими факторами, гидробиологическими показателями и концентрациями приоритетных загрязняющих веществ в дельте Дона и малых реках Ростовской области с ра ¡-ным уровнем и характером загрязненности и разработка рекомендаций по использованию ферментативных показателей для индикации качества воды водотоков Ростовской области

Основные задачи исследования

1 Выявить основные экологические факторы сезонной и суточной и 5-менчивости показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона

2 На основе результатов совместных комплексных исследований с Донской устьевой станцией Росгидромета установить взаимосвязи общей и удельной активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с концентрациями биогенных и органических веществ, приоритетных тяжелых металлов, нефтепродуктов, а также с показателями развития фитопланктона и бактери-опланктона в дельте р Дон

3. Провести сопоставление данных по активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с индексами загрязненности воды, рассчитанными по приоритетным загрязняющим веществам

4. Выявить основные закономерности воздействия различных концентраций соединений фосфора, азота и приоритетных металлов на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона при моделировании в лабораторных и природных условиях

5 Установить эталонные значения показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона для дельты р Дон.

6. На основе корреляционного анализа установить взаимосвязь показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с концентрациями приоритетных загрязняющих веществ в малых реках Ростовской области в период восстановления после аварии на нефтепроводе и при загрязнении шахтными водами

7. Провести ранжирование изученных рек по показателям активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с учетом концентраций приоритетных загрязняющих веществ и состояния планктонных сообществ.

8 Разработать рекомендации по использованию показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в индикации качества вода водотоков Ростовской области

Научная новизна работы заключается в следующем.

1 На основе исследований, проведенных в дельте р. Дон, впервые выявлены основные экологические факторы, влияющие на сезонную и суточную изменчивость показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона

2 Оценена значимость фосфатов и нитратов в сезонной динамике и пространственном распределении показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в дельте р Дон

4. В модельных экспериментах выявлены особенности воздействия соединений меди, цинка, ртути, железа, фосфатов, а также нитратного, аммонийного и нитритного азота на активность щелочной фосфатазы и эстераз сестона в зависимости от концентраций этих соединений и времени экспонирования. Оценена чувствительность обоих ферментов к воздействию изученных соединений

5 В дельте р Дон установлены эталонные значения показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона для разных сезонов

6 На основе полученных результатов разработаны рекомендации по индикации качества воды в дельте р. Дон и малых реках Ростовской области.

Личный вклад автора.

Автор участвовал в отборе проб при изучении суточной и сезонной изменчивости показателей активности ферментов, принимал участие в лабораторных экспериментах по моделированию влияния биогенных веществ и приоритетных металлов на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона, обрабатывал и анализировал полученные данные, в том числе с использованием компьютерных технологий

Практическая значимость работы.

Полученные результаты позволяют рекомендовать показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона для включения в программу оперативного и режимного мониторинга водотоков для оценки влияния загрязненности воды на функциональную активность планктонных сообществ

Результаты исследований использованы при подготовке рекомендаций по оценке загрязненности поверхностных вод суши с использованием показателей активности ферментов, разрабатываемых в Государственном учреждении "Гидрохимический институт"

На защиту выносятся следующие положения:

1 В дельте Дона основными факторами сезонной динамики общей и удельной активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона являются температура воды, численность фитопланктона, содержание легкоокисляющихся органических веществ (по БПК5), концентрации нитратного и валового азота. Повышение активности ферментов связано с увеличением температуры, численности фитопланктона, значений БПК5 и уменьшением концентраций нитратов и валового азота Суточная динамика общей активности ферментов выявляется лишь летом и обусловлена изменением концентраций валового фосфора, содержанием легкоокисляющихся органических веществ (по БПК5) и, в меньшей степени, варьированием численности фитопланктона и концентраций валового азота Удельная активность обоих ферментов, в особенности щелочной фосфатазы, в течение дня изменяется незначительно во все сезоны

2 В дельте р Дон в период биологического лета показатели общей и удельной активности щелочной фосфатазы и эстераз, в основном, повышаются с увеличением концентраций меди, цинка, нефтепродуктов, а также с увеличением индекса загрязненности воды, рассчитанного на основе концентраций меди, цинка и значений БПК5 В малых реках Ростовской области повышение активности ферментов связано с увеличением концентраций фосфатов, аммонийного азота, железа, АС ПАВ и значений БПК5 Поздней осенью, зимой и ранней весной активность обоих ферментов существенно уменьшается, вследствие естественного снижения биомассы и функциональ-

ной активности планктонных сообществ, и их связь с загрязненностью ослабляется.

3 Рекомендации по индикации качества воды в дельте р Дон и малых реках Ростовской области на основе показателей активности щелочной фос-фатазы и эстераз сестона.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах-участниках СНГ, посвященная 10-летию образования Межгосударственного совета по гидрометеорологии (Санкт-Петербург, 2002 г ), на четвёртой и пятой Международных конференциях «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии» (Санкт-Петербург, 2002, 2003 гг), на первой и второй научно-практических конференциях «Экологические проблемы Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону, СОЛ Лиманчик, 2004, 2005 гг ), Международной конференции молодых ученых «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек» (Астрахань 2004 г ), на VI Всероссийском гидрологическом съезде «Экологическое состояние водных объектов, качество вод и научные основы их охраны» (Санкт-Петербург, 2004 г ), Международной научно-практической конференции «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2006 г ), Международной научно-практической конференции «Охрана, воспроизводство и устойчивое использование биологических ресурсов внутренних водоемов» (Волгоград, 2007 г )

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 2 статьи в научных журналах, рекомендуемых ВАК Российской Федерации

Структура и объём работы Диссертация состоит из введения, 7-ми глав, заключения и списка литературы, содержащего 160 наименований Объем текста диссертации составляет 133 страницы, включая 38 таблиц и 33 рисунка

Автор выражает глубокую признательность за оказанную помощь при выполнении работы научному руководителю к х н, ст науч сотр Л M Пре-деиной, д г н, профессору Ю А Федорову, сотрудникам ГУ "ГХИ" Ю А Андрееву, Н.С Тамбиевой, О В Якуниной, сотрудникам Донской устьевой станции Росгидромета и Ростовского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды С Ю. Роговской, В И Малыгиной

Работа по теме диссертации выполнялась при финансовой поддержке грантов Министерства образования и науки РФ "Ведущие научные школы России" НШ-1967.2003 5, НШ-4717 2006 5 (Госконтракт № 02 515 11 50 49) и проекта РФФИ 06-05-64504

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформу лированы цель и задачи, представлена научная новизна и практическая значимость работы, изложены основные положения, выносимые на защиту ГЛАВА 1. Активность ферментов как показатель состояния и загрязнения водных экосистем. Обзор литературы В этой главе дан анализ современных подходов и методов оценки состояния водных экосистем, приведены сведения о синтезе, секреции, локализации и источниках поступления в водные экосистемы внеклеточных ферментов

К внеклеточным сестон-связанным ферментам или ферментам сестона относят те ферменты, которые выделились за пределы клеточной мембраны, но остались связанными с клеткой, находясь на клеточных стенках или в пе-риплазматическом пространстве между клеточной стенкой и мембраной (Безбородое, Астапович, 1984)

Щелочная фосфатаза и эстеразы сестона в водных экосистемах участвуют в круговороте важнейших биогенных элементов фосфора и углерода, гид-ролизуя фосфоэфирные и сложноэфирные связи органических веществ

Основными факторами, влияющими на активность щелочной фосфатазы (АЩФ) и эстераз (АЭ) являются численность и биомасса фито- и бактерио-планктона, концентрация соединений биогенных элементов и органических веществ (Таца, КоЬоп, 1980, НиЬег, КлсНэу, 1984, Хоминская, 1984, Предеина, 1992 и др)

Приводятся сведения о связи показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз с трофностью и загрязненностью воды (Трифонова, 1984, Ланц и др , 1982, Предеина, 2003)

ГЛАВА 2. Материал и методы исследований В этой главе дана общая характеристика и природные условия бассейна р Дон в нижнем течении Приведены основные морфометрические характеристики и экологическое состояние дельты р Дон и некоторых рек Ростовской области

Диссертационная работа выполнена по материалам, полученным в результате натурных исследований в дельте р Дон и малых рекгх Ростовской области, а также в экспериментах по изучению влияния приоритетных загрязняющих веществ на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона

Сезонные и суточные исследования проводились на эталонном створе изученного участка реки Дон, расположенном выше основных сбросов сточных вод г Ростова-на-Дону с 2002 по 2006 гг Этот створ расположен в районе 45-ой линии, у левого берега

Связь показателей активности ферментов с загрязненностью в дельте Дона исследовалась по материалам, полученным в комплексных совместных

экспедициях с Донской устьевой станцией Росгидромета в 2002 и 2003 гг. Пробы воды отбирались на стационарных пунктах и створах гидрохимической и гидробиологической сети мониторинга поверхностных вод (рис. 1).'

сооружений г. Ростова-на-Дону; 5- у х. Колузаево; 6- х. Дугино; 7- выше г. Азова; 8- ниже сброса с очистных сооружений г. Азова Рис. 1. Карта-схема пунктов отбора проб воды в дельте Дона

Исследования малых рек в период восстановления после аварийного разлива нефти проводили в Родионово-Несветайском районе Ростовской области в 1998 и 2005 гг. (рис. 2).

1,2,3,4,5 - р.Большая Крепкая; 6,7 - р.Тузлов Рис. 2. Карта-схема пунктов отбора проб воды в реках Родионово-Несветайского района

Влияние шахтных вод изучалось в июле 2000 г. на реках Аюта, Грушев-ка, Тузлов в Шахтинском районе Ростовской области и прудах-отстойниках закрытых угольных шахт.

Экспериментальные исследования по воздействию биогенных веществ и приоритетных металлов на показатели активности ферментов проводились в мезокосмах и лабораторных условиях в десятилитровых стеклянных аква-

риумах на природной воде из р Дон Мезокосмы представляют собой участок водного объекта, отгороженный полиэтиленовой пленкой, которая плотно закрепляется у дна и у поверхности воды Мезокосмы устанавливали в реке Мертвый Донец, являющейся рукавом Дона, и в малом озере Кривом, расположенном вблизи г. Ростова-на-Дону

Активность ферментов определяли во взвеси сестона, полученной фильтрованием через мембранный фильтр с диаметром пор 0,23-0,3 мкм, по оригинальным методикам, разработанным и аттестованным в Гидрохимическом институте (РД 52 24 517-2007) В качестве субстрата для определения активности щелочной фосфатазы использовали а-нафтилфосфат, эстераз - а-нафтилацетат Погрешность методики определения активности щелочной фосфатазы сестона в диапазоне низких значений, от 0,02 до 0,10 мкмоль/(л ч) а-нафтола, составляет 33 %, в диапазоне высоких значений, свыше 0,01 до 4, 00 мкмоль/(л ч) а-нафтола - 16 % Погрешность методики определения активности эстераз сестона в широком интервале значений, от 0,15 до 13,00 мкмоль/(л ч) а-нафтола, не превышает 10 %

Результаты исследований загрязняющих веществ- нефтепродуктов, соединений меди и цинка, а также гидробиологические исследования фитопланктона предоставлены сотрудниками ДУС и Ростовским ЦГМС Данные по концентрациям разных форм биогенных веществ и значениям БПК5 выполнены сотрудниками лаборатории методов и технических средств анализа вод в Гидрохимическом институте Концентрации форм ртути предоставлены Ю А Федоровым Общая численность бактериопланктона определялась в лаборатории озер ГУ "ГХИ"

ГЛАВА 3. Результаты исследований пространственно-временной изменчивости показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в дельте р. Дон 3.1 Сезонная изменчивость. Сезонный ход АЩФ и АЭ характеризовался повышением значений в теплое время года Ранней весной и поздней осенью, когда температура воды не прогревалась выше 10 °С, АЩФ изменялась в интервале от 0,03 до 0,16 мкмоль/(лч) а-нафтола, а АЭ — от 0,12 до 0,77 мкмолъ/(л ч) а-нафтола При повышении температуры воды активность АЩФ и АЭ увеличивалась, достигая значений 0,64 и 3,47 мкмоль/(л ч) а-нафтола соответственно Динамика активности обоих ферментов в целом соответствовала изменениям температуры воды, численности фитопланктона и ВПК; (рис 3) С численностью бактериопланктона, которая в отличие от фитопланктона повышалась при осеннем снижении температуры, корреляция не выявлена. Однако, из этого не следует, что бактериопланктон играет незначительную роль в продуцировании ферментов Очевидно, здесь важна не только численность бактериопланктона, но и его функциональная активность, которая снижается при уменьшении температуры воды В этой связи, наличие или отсутствие корреляции не всегда является надежным критерием роли тех или иных сообществ организмов в продуцировании внеклеточных ферментов

Дата отбора проб

| шшв АЩф г^гст АЭ -»— ВПК |

Рис. 3. Сезонная динамика активности ферментов (А) и значений БПК5 на эталонной станции дельты Дона в 2002-2004 гг.

Из биогенных веществ наиболее высокие отрицательные коэффициенты корреляции с обоими ферментами выявлены с нитратным азотом. Однако, здесь вряд ли стоит говорить об угнетающем влиянии нитратов на АЩФ и АЭ. В данном случае отрицательная корреляция между активностью ферментов и нитратным азотом связана с противоположным сезонным ходом этих показателей. Известно, что с увеличением численности фитопланктона в теплое время года, а соответственно и активности ферментов, вода обедняется биогенными веществами. В этой связи, при изучении влияния биогенных веществ на АЩФ и АЭ необходимо учитывать фактор сезонной изменчивости этих показателей.

Следует отметить, что в сезонном аспекте коэффициенты корреляции с гидробиологическими и гидрохимическими показателями у обоих ферментов были достаточно близкими по значениям.

Удельная активность ферментов также изменялась в течение года. Коэффициенты корреляции удельной активности ферментов с температурой и биогенными веществами имели тот же знак, но были несколько ниже. Таким образом, расчет удельной активности ферментов не освобождает эти показатели от сезонной динамики.

3.2 Суточная изменчивость. Изучение суточной изменчивости показателей АЩФ и АЭ проводили в разные сезоны в период с 2003 по 2006 гг. в свет лое время суток. Наиболее значительные изменения активности ферментов в течение дня выявлены в летний период.

В августе 2003 г. максимальные значения фосфатазной активности зарегистрированы в 13 ч, эстеразной - в 15 ч. Динамика активности обоих ферментов в целом соответствовала изменениям численности и биомассы фитопланктона, значениям БПК5 и концентрациям валового фосфора. Кроме того,

обнаружено совпадение направленности изменений активности обоих фер ментов с БПК5) а также с содержанием растворенной и валовой ртути Полу ченные результаты согласуются с более ранними исследованиями суточных ритмов, проведенных в августе 1997 г на участке р Дон ниже г Азов (Пре-деина, 2000)

В июне 2004 г, в отличие от результатов 2003 г, максимальные значения активности щелочной фосфатазы и эстераз отмечены в утренние часы, а с середины дня до вечера, с 13 до 19 часов, активность ферментов изменялась незначительно. Как и в августе 2003 г, в исследуемый период обнаружена положительная корреляция активности обоих ферментов с БПК5 и соединениями азота и фосфора С численностью бактериопланктона и фитопланктона в этот период корреляция отсутствовала Возможно, что в течение суток изменялось функциональное состояние планктонных сообществ, которое связано с физико-химическим состоянием воды

По данным (Реггу, 1972) активность щелочной фосфатазы также была повышена в дневное время и уменьшалась к концу светового периода суток, что совпадает с нашими результатами, полученными в период цветения синезе-леных водорослей В исследованиях других авторов пик АЩФ отмечался, напротив, в вечерние часы (Агатова,1991) Таким образом, проведенные исследования показали, что значения АЩФ и АЭ существенно изменяются в течение суток Однако, эти изменения связаны не столько с циркадными ритмами, сколько с химико-биологическим состоянием воды, обусловленном изменением численности и функциональной активности фитопланктона и бактериопланктона, содержания биогенных и органических веществ, а, возможно, и неорганических загрязняющих веществ

3.3. Пространственная изменчивость Исследования, проведенные на участке р Дон от г Аксай до г Азов в 2002 и 2003 гг, показали, что наиболее высокие значения активности ферментов выявлены на участках реки, расположенных ниже сброса с очистных сооружений г. Ростов-на-Дону и ниже впадения р Темерник, куда сбрасываются недостаточно очищенные хозяйственно-бытовые и промышленные воды (рис. 4)

Корреляционный анализ полученных данных проводили для каждого года в отдельности для формирования более однородных массивов Это позволило более корректно установить корреляции между активностью ферментов и гидробиологическими и гидрохимическими показателями

Связь активности ферментов с численностью и биомассой фитопланктона в период биологическо1 о лета на участке реки Дон от г Аксай до г Ро( -тов-на-Дону была не такой четкой, как при исследовании сезонной изменчивости на эталонном участке С численностью и биомассой фитопланктона в большей степени коррелировала активность щелочной фосфатазы, как общая, так и удельная (табл 1) Корреляция между активностью эстераз и показателями развития фитопланктона выявлялась лишь в 2002 г

Рис. 4. Распределение общей и удельной активности ферментов в дельте р. Дон и июле 2002 г.

Результаты корреляционного анализа свидетельствуют о том, что ни с одним из общих гидрохимических показателей с активностью обоих ферментов устойчивых связей в дельте Дона в период биологическог о лета не установлено. Прямая связь с температурой воды выявлена лтпь для общей активности эстераз. Между активностью щелочной фосфатазы и температурой поды корреляция либо отсутствовала, либо была отрицательной. Отрицательная корреляция удельной активности щелочной фосфатазы с концентрацией кислорода наблюдалась в 2002 году. Однако, в 2003 году выявлена положительна корреляция между концентрацией кислорода и общей и удельной активностью щелочной фосфатазы, с эстеразами связь отсутствовала. Корре ляция с БПК5, в отличие от суточных и сезонных исследований, выявлена лишь для общей и удельной активности щелочной фосфатазы в 2003 году.

Отсутствие устойчивых связей активности ферментов с температурой воды и численностью фитопланктона в период биологического лета может быть причиной присутствия в воде компонентов, оказывающих сильное воздейст вие на ферментативную активность. Этими компонентами могут быть биогенные и загрязняющие вещества.

ГЛАВА 4. Влияние биогенных веществ на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона

В нижнем течении р. Дон отмечается достаточно высокий уровень со держания фосфатов, соответствующий мезотрофным водным объектам. Концентрации минерального фосфора изменялись в диапазоне от 0,03 до 0,14 мг/л с тенденцией повышения в осенне-зимний период. Валовое содержание

фосфора изменялось в исследуемый период в диапазоне от 0,14 до 0,27 мг/л с тенденцией уменьшения в осенне-зимний период.

Как известно, ортофосфат является конкурентным ингибитором щелочной фосфат азы (Несмеянова и др., 1978) В период биологического лета на участке реки от г Аксая до 1 Азова» на котором изменение содержания биогенных веществ обусловлено не только температурой воды, но и атропин ен-ными факторами, отрицательная корреляция общей АЩФ с ортофосфат ом установлена лишь в 2003 году. В 2002 г коэффициенты корреляции между активное 1ЫО обоих ферментов и фосфатами были статистически недостоверными (табл 1,2)

Таблица 1

Статистически значимые коэффициенты корреляции между показателями активности ферменггов и некоторыми гидрохимическими и гидробиологическими

показателями качества вод в дельте р Дон в 2002 году

Число Показатели

определений активности ферментов ГС о2 рН N03" М0Ш1 Рорг Ра»„ БПКь

АЩФ - - - 0,52 - - - -

30 АЩФ/мгРозв -0,32 -0,40 -0,46 0,54 - 0,61 -0,49 -

АЭ 0,68 - - 0,43 0,64 0,44 - -

30 АЭ/МГ Рвзв 0,52 -0,60 -0,50 0,49 - 0,79 -0,69 -

АЩФ 0,52 0,42 -0,38 - - 0,55 0,63 -

30 АЩФ/мг Рвза 0,86 0,57 -0,35 - - 0,32 0,35 -0,36

АЭ 0,39 0,37 -0,66 -0,46 - 0,39 0,64 -0,71

30 АЭ/мг РВЗв 0,64 0,50 -0,56 -0,43 0,37 - 0,49 -0,34

Таблица 2

Статистически значимые коэффициенты корреляции между показателями активности ферментов и некоторыми гидрохимическими и гидробиологическими показателями качества вод в дельте р Дон в 2003 году

Число Показатели

опреде- активности ГС о2 рН Шз" РО43" Рвза БПК5

лений ферментов

АЩФ -0,60 0,66 - -0,57 - -0,76 - 0,6?

20 АЩФ/МГРвэ[! -0,60 0,69 - -0,52 - -0,75 - 0,46

АЭ 0,34 - 0,38 - 0,38 - - -

20 АЭ/мг Рам - -0,38 - - -0,68 -

АЩФ 0,60 0,39 - ~ 0,38 0,39 0,57 0,60 -0,51

20 АЩФ/мг Ри» 0,66 0,51 - 0,42 0,40 0,84 0,62 -0,44

АЭ - 0,57 0,48 - - - -

20 АЭ/мг Рюв - - 0,52 - - - - -

Валовое содержание азота, как и фосфора, на изучаемом участке р Дон характеризовалось высокими значениями — от. 0,34 до 2,07 М1/л. Из минеральных форм азота наиболее широкий диапазон изменений характерен для нитратов - 0,01-1,21 М1./д Концентрации аммонийного азота не превышали 0,17 мг/л, нитритиого - 0,03 мг/л Следует отметить, что из всех форм азота

лишь концентрации нитритов превышали ПДК в один из периодов наблюдений на всем исследуемом участке реки

Для уточнения влияния азота и фосфора на показатели АЩФ и АЭ проведены модельные эксперименты в аквариумах с добавками разных соединений этих элементов Добавляли соли, содержащие фосфатный (0,1 и 0,5 мг/л Р), нитратный (0,1 и 0,5 мг/л Ы), нитритный (0,1 и 1,0 мг/л) и аммонийный (0,5, 2,0 и 10,0 мг/л) ионы, а также органический фосфор (0,05 и 0,25 мг/л) в виде а-глицерофосфата натрия (а-ГФ). Исследовали влияние каждого вещества в отдельности, а также совместное влияние нитратов и фосфатов

Полученные результаты свидетельствуют о том, что на АЩФ добавки минерального и органического фосфора, а также нитратов оказывали лишь ингибирующее воздействие При этом для обеих форм фосфора степень ин-гибирования фермента не превышала 20 % и не возрастала с увеличением концентраций и времени экспонирования Нитраты, напротив, как в отдельности, так и совместно с фосфатами со временем вызывали более глубокое снижение АЩФ по сравнению с контролем, от 25 до 87 %. Добавки фосфатов усиливали угнетающий эффект нитратов Следует отметить, что на АЩФ нитраты оказывали более сильный угнетающий эффект, чем фосфаты, которые являются конкурентными ингибиторами фосфатазы Низкий ингиби-рующий эффект фосфатов, отмеченный также в работе Трифоновой (1990 г ), по-видимому, обусловлен тем, что угнетение АЩФ проявляется на уровне пороговых концентраций фосфатов В р Дон, как отмечено выше, концентрации фосфора достаточно высоки, и добавки фосфатов уже не приводят к прогрессировавик> ингибирующего воздействия на АЩФ

Снижение активности эстераз на 23-32 % наблюдалось лишь через 3 суток после внесения добавок высоких концентраций нитратов и при совместном внесении обеих концентраций нитратов с фосфатами Добавки фосфора приводили к небольшому повышению АЭ (на 14-42 %) лишь в начальной стадии эксперимента При экспонировании в течение 1 суток и более АЭ практически не отличалась от контроля

Изучение влияния аммонийного и нитритного азота на активность ферментов показало, что щелочная фосфатаза оказалась более чувствительной к нит-ритному азоту активность фермента повышалась на 20 % при высокой концентрации нитритов (1,0 мг/л) уже через 1 сутки экспонирования Обе концентрации нитритов (0,1 и 1,0 мг/л) приводили к увеличению АЩФ при экспонировании в течение 2 суток Повышающий эффект (на 30-40 %) низких концентраций аммонийного азота (0,5 и 2,0 мг/л) на АЩФ наблюдался через 4 суток, высокой концентрации (10 мг/л) - через 2 суток экспонирования.

На эстеразы более сильный активирующий эффект (до 70 %) оказывал аммонийный азот Таким образом, результаты экспериментов показали, что в условиях дельты Дона более сильное влияние на активность обоих ферментов оказывают соединения азота Эстеразы более чувствительны к аммонийному азоту, оказывающему преимущественно активирующее влияние на АЭ, фосфа-

тазы - к нитратному и нитритному азоту Добавки нитратного азота приводили к значительному снижению АЩФ, нитритного - к некоторому повышению ак тивности фермента, что в целом согласуется с данными натурных наблюдений ГЛАВА 5. Влияние приоритетных загрязняющих веществ на показатели активности щелочной фосфатазы и эстеряз сестона 5.1 Медь. Концентрации меди в донской воде практически всегда превышают предельно допустимые значения В исследуемый период 2002 и 2003 гг концентрации меди в дельте р Дон изменялись в пределах от 1 до 14 мкг/л

В дельте Дона в 2002 и 2003 гг между показателями активности щелочной фосфатазы и концентрациями растворенных соединений меди установлена тесная положительная связь Более высокие коэффициенты корреляции выявлены с удельной активностью фермента (табл 1, 2) Между активностью эсте-раз и медью в 2002 г корреляция также была положительной, но более слабой, чем с фосфатазной активностью В 2003 году связь между этими показателями отсутствовала Таким образом, проведенный корреляционный анализ позволил установить в определенные периоды наблюдений возможность активирующего эффекта растворенных соединений меди в р Дон на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона. С целью уточнения полученных результатов были проведены эксперименты по моделированию влияния меди на показатели активности обоих ферментов в мезокосмах

Таблица 3

Активность щелочной фосфатазы (% к контролю) при моделировании влияния тяжёлых металлов на природной воде в аквариумах (1-111) и мезокосмах (1У-У)

Исход- Время экспонирования

Металл Вещество ная концентрация, мг/л 1 ч Зч 4ч 1 сут 2 сут 3 сут 8 сут

1 Zn ZnSC>4 0,01 0,10 - - 100 100 141 147 339 114 201 267

Fe2(S04)3 1,0 5,0 - - 170 185 141 238 63 195 106 1334

1! Fe Fe2(SC>4)3 0,50 1,0 2,0 5,0 - 100 120 128 160 - 129 147 149 173 100 100 100 179 122 117 136 494

HgCI2 0,00025 0,001 0,005 0,015 84 91 84 84 98 95 83 67 - 58 74 76 66 83 93 99 169 76 76 80 167

III Hg Hg(N03)2 0,001 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 85 92 98 75 71 62 - 73 72 55 50 43 300 100 91 104 153 146 223 80 112 119 177 172 164

IV Hg HgSCU 0,008 - 100 - 32 - 100 257

V Cu CuSO¿ 0,017 0,060 69 27 „ 108 95 : 95 335 237 604

Эксперименты в мезокосмах проводились в р. Мертвый Донец в июле-августе 2001 г при температуре воды 23-25 °С и в малом оз Кривом в сентябре-октябре 2000 г., когда температура воды уменьшалась в течение 33 дней от 21,0 до 14,5 °С. В реке М Донец было установлено 4 мезокосма вместимостью 4,5 м3 воды Один из мезокосмов служил в качестве контроля, в другие вносились сульфат меди из расчета 100 и 50 мкг/л Пробы воды отбирали одновременно во всех мезокосмах и реке

Полученные результаты представлены в таблицах 3 и 4 Сопоставление результатов двух экспериментов в мезокосмах показало, что эстеразы оказа-шсь более чувствительными к воздействию повышенных концентрациям меди в летних условиях, а щелочная фосфатаза—в осенних.

Таблица 4

Активность эстераз (% к контролю) при моделировании влияния тяжелых металлов на природной воде в аквариумах (ММ) и мезокосмах (1У-У)

Исход- Время экспонирования

Металл Вещество ная концентрация, мг/л 1 ч Зч 4ч 1 сут 2 сут 3 сут 8 сут

1 Zn ZnS04 0,01 0,10 ; - 80 73 66 62 88 73 85 62 :

Fe2(SO„)3 1,0 5,0 - - 114 141 87 100 59 82 51 65 -

II Fe 0,50 - 77 - 74 83 142 -

Fe2(S04)3 1,0 2,0 5,0 - 65 70 70 - 54 50 51 63 36 38 113 45 38 -

0,00025 100 100 - 167 118 88 -

HgCfe 0,001 100 91 - 131 118 90

0,005 83 81 - 100 100 88 -

0,015 42 41 - 84 187 100 -

III Hg 0,001 86 100 - 92 100 100 -

Hg(N03h 0,005 0,010 0,015 118 100 - 92 89 108 111 135 205 108 128 185 -

0,020 - - - 116 212 187

0,025 52 68 - 134 191 138 -

IV Hg HgS04 0,008 - 74 - 93 - 169 141

V Cu CuSO„ 0,017 0,060 - 83 57 - 86 130 _ 50 i 307 122 194

Таким образом, в длительных экспериментах в мезокосмах концентрации растворенной меди 60 (летние условия), 140 и 150 мкг/л (осенние условия) при кратковременном воздействии (3-4 ч) оказывали ингибирующее влияние на активность щелочной фосфатазы и, в меньшей степени, эстераз. Длительное (от 4 до 12 суток) воздействие меди при концентрациях, превышающих 100 мкг/л, в осенних условиях приводило к уменьшению активности только

щелочной фосфатазы Активность эстераз практически не отличалась от контроля В летних условиях воздействие 50-60 мкг/л меди на планктонные сообщества через 3 суток вызывало увеличение активности обоих ферментов на 100-200 %, несмотря не уменьшение концентраций металла до 13 мкг/л, что связано, очевидно, с процессом детоксикации металлов Повышенные значения АЩФ сохранялись, по крайней мере, в течение 5 дней, эстераз — до конца эксперимента при снижении концентраций меди до фоновых значений. Постепенное увеличение концентраций меди в осенних условиях до 100 мкг/л и более не приводило к существенным изменениям активности обоих ферментов, очевидно, вследствие адаптации фито- и бактериопланктона к повышенному содержанию металла и их меньшей чувствительности при более низкой температуре воды.

Концентрации меди, наблюдавшиеся в р. Дон в 2002 и 2003 гг., как показали результаты исследований в мезокосмах, не приводят к угнетению активности обоих ферментов, но могут вызвать их активацию

5.2 Цинк. Концентрации цинка изменялись на исследуемом участке Нижнего Дона в диапазоне от 4,0 до 18,4 мкг/л В отличие от меди, соединения цинка превышали ПДК лишь в мае 2003 г. Как и в случае с медью, статистический анализ массивов данных, полученных для 2002 и 2003 годов в отдельности, выявил достаточно высокие коэффициенты корреляции между общей активностью ферментов и концентрацией цинка (табл. 1, 2) При этом с АЩФ коэффициенты корреляции были положительными, свидетельствуя о наличии эффекта активации, а с АЭ преимущественно отрицательные Связь удельной активности ферментов с концентрацией цинка, как правило, была более сильной, чем с общей активностью ферментов При этом знак коэффициентов корреляции сохранялся

Влияние цинка на показатели активности ферментов исследовалось в эксперименте, проведенном в июне 2005 г В аквариумы с водой из р Дон добавляли 0,01 и 0,10 мг/л в форме сульфата цинка Более низкая концентрация цинка соответствовала среднему содержанию металла в воде дельты Дона и равнялась значению ПДК

Ионы цинка оказывали разное воздействие на АЩФ и АЭ сестона. Обе концентрации гп2+ через 4 ч после внесения в аквариумы не оказывали заметного влияния на АЩФ сестона (табл. 3). Однако уже через 1 сутки отмечалось значительное повышение активности фермента по сравнению с контролем на 41 и 47 % соответственно при низкой и высокой концентрациях металла Более длительное воздействие цинка (2-3 суток) усиливало стимулирующий эффект до 101-237 % В конце эксперимента, через 5 суток, АЩФ в обоих аквариумах с добавками сульфата цинка, как и в начале эксперимента, практически не отличалась от контроля

Эффекты ионов цинка на АЭ сестона отличались от таковых для АЩФ Обе концентрации Ъг^ снижали АЭ уже через 4 часа после внесения металла (табл 4) Ингибирующий эффект 2п2+варьировал от 20 до 38 %.

Таким образом, добавки ионов цинка вызывали преимущественно инги-бирующий эффект на эстеразы сестона, продолжительность которого увеличивалась с повышением внесенной добавки металла, и активирующий - на щелочную фосфатазу

Изменения активности ферментов при добавках ионов цинка сопровождалось изменениями динамики соединений азота и фосфора по сравнению с контролем. Концентрации нитритного азота в присутствии цинка, как правило, повышались к концу эксперимента, темпы снижения концентраций нитратов и, в особенности, фосфатов существенно тормозились. Таким образом, изменение АЩФ и АЭ сестона при повышении концентраций цинка сопровождается нарушением обмена азота и фосфора в планктонных организмах

5.3 Ртуть. Как показали данные исследований Азцвского научно-исследовательского института рыбного хозяйства (Экологический вестник Дона, 2004). и Ю А.Федорова (2002 г ) содержание ртути в р Дон на протяжении последних лет, начиная с 1991 г, постоянно превышает рыбохозяйст-венные ПДК (0,01 мкг/л) в 5-40 раз, а в единичных случаях и санитарно-гигиенические, которые составляют 0,5 мкг/л По данным АзНИИРХа среднегодовые концентрации ртути с 1999 по 2003 гг изменялись в диапазоне от 0,14 до 0,40 мкг/л тенденцией повышения к 2003 году

В комплексных исследованиях на участке р Дон от г Аксай до г Азов в 2002 и 2003 гг обнаружены высокие концентрации соединений ртути - от 0,1 до 2,0 мкг/л, в наиболее загрязненных створах реки концентрации ртути достигали 5 и даже 13 мкг/л

В период биологического лета в 2002 г и 2003 г. высокие коэффициенты корреляции выявлены между активностью ферментов и растворенной ртутью (табл 1, 2) В 2002 г статистически значимые отрицательные коэффициенты корреляции с ртутью установлены лишь для эстераз В 2003 г коэффициенты корреляции между показателями АЭ и концентрациями растворенной ртути были положительными В то же время в этот период, в отличие от 2002 г выявлены невысокие, но статистически значимые положительные коэффициенты корреляции между показателями активности АЩФ и концентрациями валовой ртути Для объяснения столь противоречивых результатов были проведены модельные эксперименты

Влияние ртути в диапазоне концентраций от 0,25 до 25,0 мкг/л на активность ферментов изучали в аквариумах, в которые приливали воду из р Дон, а также в мезокосмах, установленных в р. Мертвый Донец (табл. 3, 4) Результаты исследований, проведенных в аквариумах и мезокосмах, в целом совпадали. Более чувствительным ферментом к воздействию ртути оказалась щелочная фосфатаза Установлено, что эффекты ртути на АЩФ и АЭ имели фазный характер, отличающийся чередованием ингибирования и активации ферментов в зависимости от времени воздействия и концентрации металла Кратковременное воздействие солей ртути (от нескольких часов до 1 суток), как правило, приводило к уменьшению активности обоих ферментов от 20 до

60 %. При более длительном экспонировании (от 1 до 3 суток) активность ферментов, напротив, возрастала от 20 до 220 %. С повышением концентрации металла увеличивался диапазон изменений АЩФ и АЭ и быстрее происходила смена ингибирования ферментов на активацию.

3 ч 1 суг 3 суг 8 сут 14 суг 20 суг. 25 сут Время экспонирования

СИЗ АЩФ НИ АЭ -о-Нё

Рис. 5. Изменение показателей АЩФ и АЭ и концентраций ртути в мезокосмах

В исследованиях на мезокосмах выявлено, что даже однократное повышение концентраций ртути в воде до 8-10 мкг/л приводило через 14 суток к устойчивому прогрессирующему снижению активности обоих ферментов, несмотря на снижение концентраций ртути до фоновых значений (рис. 5).

Таким образом, результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о том, что в водных экосистемах соединения ртути могут оказывать как ингибирукнцее, так и активирующее воздействие на фосфатазную и эстераз-ную активность сестона, в зависимости от концентрации металла, а также времени его нахождения в воде.

5.4 Связь показателей активности ферментов с индексами загрязненности воды. Учитывая тот факт, что между активностью ферментов и концентрациями загрязняющих веществ в р. Дон выявлялись в основном положительные коэффициенты корреляции, было проведено сопоставление активности ферментов с индексами загрязненности воды. Рассчитывали три варианта индексов загрязненности. В первый (ИЗВ,) вошли медь, цинк и БПК5, во второй (ИЗВ2) добавилась растворенная ртуть, в третий (ИЗВ3) — нефтепродукты.

Для большинства сезонов выявлены высокие положительные коэффициенты корреляции с ИЗВ,. Добавление ртути и нефтепродуктов в расчет ИЗВ снижало коэффициенты корреляции с активностью ферментов, в особенности с эстеразами, до статистически незначимых. В отдельные периоды наблюда-

лась отрицательная корреляция между активностью ферментов и ИЗБ?.. Эга результаты свидетельствутот о взаимодействии различных загрязняющих вещее 1 в, которые, как известно, могут снижать или увеличивать негативные эффекты на водные ор1 аншмы

5.5 Эталонные значения искала гелей а истинности ферментов в дельте Дона, /(ля оценки эффектов затрязненности воды на отдельных станциях наблюдений в нижнем лечении р Дон необходимо было уаановять эталонные значения показателей активносш обоих ферментов для разных сезонов Исследуемый участок реки но данным Росгидромета загрязнен на всем протяжении В этой связи эталонные значения показателей активности ферментов для дельты Дона изучали на участках, расположенных вдали от основных источников загрязнения При установлении эталонных значений активности ферментов на выбранном участке реки систематически контролировали концентрации бита енных веществ, железа и ЫЖ5, периодически - - концентрации меди и цинка Концентрации железа и цинка не превышали ПДК, концентрации меди составляли 1-3 ми/л, что является фоном для дельты Дона В некоторых пробах значения Б11К5 превышали допустимые. Эти пробы не учитывали ири установлении эталонных значений Эталонные значения показателей активности ферментов сесгона преде 1авлсны в таблице 5.

Таблица 5

Эт оконные значения общей и удельной активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в дельте р Дон дпя разных сезонов

11ериод наблюдений Общая активность фермен-юв, мкмоль » нафтола/(л ч) Удельная активность ферментов, мкмоль а-нафтола/мг Рязв Температура воды, °С

АЩФ АЭ АЩФ/мг Рвав АЭ/мг Рвзв

Весна 0,12-0,25 0,65-0,95 1,5-3,0 п 5-10 6-10

Весна-лето 0,12-0,35 1,00-3,00 2,0 3,0 10-30 > 10-23

Лето 0,30-0,53 1,50 3,00 2,0-7,0 20-40 >23

Осень 0,04 0,10 0,35 0,80 1,0-3,0 5-25 < 16

Данные мониюринш дсльш Дона показали, что в период биологаческо-ю лета практически на всех створах стационарной сети наблюдений Росгидромет в 2002 и 2003 и показатели активности ферментов превышали их эталонные значения Наименьшее число случаев отклонения ферментативных показателей от эталонных значений зарегистрировано у Ростовского и Азовскою водозаборов, наибольшее ниже сбросов с очистных сооружений г Ростова-на-Дону, где в отдельные периоды показатели активносш щелочной фосфатазы в 5-10 раз превышали эталонные величины, эстераз - в 1,5-2,5 раза Кроме тою, в створах, расположенных ниже сбросов сточных вод, от мечен больший размах варьирования активности обоих ферментов, а в особенности щелочной фосфатазы, что характерно для биолотических объектов, находящихся в неблшощшятных условиях, и свидетельствует о снижении устойчивости, как отдельных ортангомов, так и сообществ организмов

ГЛАВА 6. Показатели активности щелочной фосфатазм и эстераз сестона и загрязненность в малых реках Ростовской обласга

6.1 Влияние шахтных код на показатели активности ферментом. В

Шахтинском районе Ростовской области водные объекты испытывают влю ние загрязненных шахтных вод, содержащих повышенные концентрации железа В комплексных исследованиях выявлено, что изученные водные объек ты (рр Аюта, 1'рушевка, Тузлов, озера и пруды вблизи шахт) существенно различаются по содержанию кислорода, минеральных и органических сосди нений азота и фосфора, органических веществ, общего железа Активность обоих ферментов также существенно отличалась на разных водных объектах Прослеживалась явная тенденция повышения активности обоих ферментов с увеличением загрязненное га вод. Наиболее высокие показатели активное™ обоих ферментов установлены в прудах-отстойниках при восстановительных условиях среды с отсутствием кислорода

Корреляционный анализ показал, что с отдельными гидрохимическими показателями более высокие коэффициенты корреляции выявлены у АЩФ Статистически значимые коэффициенты корреляции установлены между АЩФ и аммонийным азотом, БПК5, неортшческим фосфором, общим желе зом и ХПК В отличие от АЩФ, статистически значимых коэффициепгов корреляции между АЭ и шдрохимическими показателями не установлено Возможно, это связано с присутствием в отдельных пробах каких-то сисци фических для АЭ ингибиторов, которые нарушали корреляционные зависи моста. К приоритетным загрязняющим вещее гвам шахтных вод в первую очередь следует огнести соединения железа, с которым установлены положи тельные коэффициенты корреляции для обоих ферментов, из них сгагасгачс ски значимые с АЩФ Для уточнения влияния соединений железа на показа тели АЩФ и АЭ проведены эксперименты па природной воде в аквариумах.

6.2 Модельные эксперименты по изучения» влияния соединений желе за на показатели активности ферментов. Модельные эксперименты нропо дились дважды, в июне и сентябре 2005 г В аквариумы вносили сульфа! желе за в концентрациях 0,5, 1,0,2,0, и 5,0 мг/л железа Fe31. Результат экснеримен тов показали, чю в целом ионы железа (Ш) оказывали противоположное влия гае на показатели активности ферментов сестона АЩФ повышалась, а АЭ снижалась в присутствии железа (табл. 3, 4). Все опробованные концентрации железа приводили к усилению активирующего эффекта металла на АЩФ с увеличением времени экспонирования Для эстераз при увеличении длительно сти экспонирования наблюдалось изменение ингибирующеш влияния Fe3 на активирующее При этом с повышением концентрации железа увеличивался период времени, в течение которого наблюдался устойчивый ингибирующий эффект металла В этой связи положительная корреляция, обнаруженная меж ду концентрацией валового железа и активнослыо обоих ферментов в водных объектах Ростовской области, может свидетельствовать о длительном ирису»4 ствии в этих экосистемах повышенных концентраций железа

6.3 Связь показателей АЩФ и АЭ сестона с загрязненностью воды в малых реках Родионово-Несветайского района. В исследованиях, проведенных на водных объектах Родионово - Несветайского района в июле 2004 г, выявлены повышенные концентрации АСПАВ, от 0,035 до 0,226 мг/л В р Тузлов и ручье балки Калиновой концентрации АСПАВ превышали предельно допустимые. В водных объектах Родионово-Несветайского района установлена прямая зависимость между активностью обоих ферментов и концентрациями АСПАВ, а также значениями БПК5.

Стимулирующее влияние некоторых поверхностно-активных веществ на активность щелочной фосфатазы нефтеокисляющих бактерий в морской воде установлено в исследованиях Авиловой (1985) Трехкратная активация эсте-раз поверхностно-активными веществами твин 20, твин 40, твин 60 и твин 80 при концентрации 0,1 % установлена у микроорганизмов Mycobacterium album 726 (Ксандопуло, 1970)

Таким образом, выявленная корреляция между активностью обоих ферментов и концентрацией АСПАВ подтверждается экспериментальными данными, полученными разными авторами Несмотря на маленькую выборку, установленную зависимость, в этой связи, можно считать достаточно обоснованной

Глава 7. Взаимосвязь активности ферментов с экологическими факторами среды и приоритетными загрязняющими веществами

7.1 Сопоставление натурных данных и модельных экспериментов. Проводится сопоставление, анализ и обсуждение данных, полученных в дельте Дона и малых реках Ростовской области, а также в модельных экспериментах по информативности ферментативных показателей для оценки влияния загрязненности воды на функциональную активность планктонных сообществ.

7.2 Ранжирование водотоков Ростовской области с разным уровнем загрязненности Результаты ранжирования водотоков Ростовской области по показателям активности ферментов, загрязненности и состоянию планктонных сообществ, оценка которого производилась в соответствии с методиками, используемыми в практике гидробиологического мониторинга России, представлены в таблице 6

Наиболее благополучное состояние планктонных сообществ наблюдалось в р Б Крепкой, где не отмечено превышений ПДК АСПАВ, биогенных веществ и предельных значений БПК5 В отдельных пробах воды регистрировались незначительные (в 1,2 раза) превышения ПДК нефтепродуктов

Более высокие значения активности обоих ферментов выявлены в р Тузлов, где отмечено превышение ПДК АСПАВ и значений БПК5 Здесь же определена более высокая численность бактериопланктона (1,54 млнкл/мл), что соответствует состоянию экологического напряжения

Таблица 6

Показатели активности ферментов, состояния планктонных сообществ и концентрации загрязняющих веществ в водных объектах Ростовской области

Водный объект, створ АЩФ, мкмоль /(л ч) а-нафтола АЭ, мкмоль /{л ч) а-нафтола Си, мкг/л Нефтепродукты, мг/л бпк5, мг/л 02 АСПАВ, мг/л Состояние пл ш анктонных сооб-еств Визуальные

фитопланктон бактериопланк-тон наблюдения

р Большая Крепкая (х Атамано-Власовка) п=8 0.22-0.40* 0,31 1.02-1.92 1,30 6-7 0.04-0.06 0,05 0.97-1.7 1,2 0.03-0.05 0,04 ЭБ 0.34-1.09 0,69

р Тузлов.ниже впадения р Б Крепкой п=2 0,62 1,54 6-7 0,06 3,2 0,12 ЭН 1,24 Запах сероводорода

р Дон, у Ростовского водозабора п=5 0.30 - 0.54 0,35 1.69-2.97 2,63 2-10 5 0.12-0.25 0,18 1.2-2.6 1,9 0.02-0.05 0,04 ЭН 2.9-3.6" 2,05-2,24 ЭЭР 2.18-3.55 2,66

р Дон, у водосброса очистных сооружений Ростова-на-Дону, лб п=5 0.27-2.26 1,02 2,8-5.3 3,96 2-7 4 0.06-0.12 0,08 1,9-3,6 3,2 0.03-0.05 0,04 ЭН 3.2-4.7" 2,05-2,17 ЭЭР 2.46-3.17 2,72

р Дон, участок от г Аксая до г Азо-ва п=50 0,18-2,26 1.52-5.5 1-12 4 0.06-0,25 1.2-4.5 0.02-0.06 ЭН 1.9-5.5" 2,01-2,25 ЭЭР 1.12-5.18 3,04

0,54 3,27 0,13 2,5 0,04

Ручей балки Калиновой, исток п=2 2,90 2,24 - 0,05 6,7 0,23 ЭН 1,52 Жирные пятна на поверхности воды

р Темерник п=4 6,8-14.5 10,5 5.7-18.0 11,0 5-7 6 7.6-14,7 11,8 ЭР 3.5-10.1 6,3 Неприятный запах

ЭБ - состояние экологического благополучия, ЭН - состояние экологического напряжения, ЭЭР -экологическое напряжение с элементами экологического регресса, ЭР - состояние экологического регресса, *- в числителе диапазон изменений, в знаменателе среднее значение, ** - в числителе численность фитопланктона (тыс кл /мл), в знаменателе индексы сапробности

Наиболее высокие значения активности ферментов отмечены в р Темер-ник, в которую сбрасываются недостаточно очищенные сточные воды некоторых предприятий Ростова-на-Дону, а также хозяйственно-бытовые и канализационные сточные воды Воды здесь оцениваются как чрезвычайно грязные Следует отметить, что для реки Темерник нет сезонной изменчивости Во все сезоны показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз очень высоки и значительно превышают активность ферментов во всех исследованных реках Ростовской области

Изменение активности ферментов является одним из механизмов адаптации организмов разных трофических уровней к токсическому воздействию загрязняющих веществ (Абакумов, 1991) Если на начальных стадиях токсического воздействия активность ферментов, как правило, снижается, то на более поздних стадиях интоксикации, напротив, повышается, свидетельствуя о стимуляции механизмов детоксикации, сопровождающихся увеличением энергетических затрат клетки (Саванина и др, 2001) Как показали эксперименты в мезокосмах, повышенный уровень активности ферментов может сохраняться длительное время и после того, как концентрации загрязняющих веществ уменьшатся до фоновых значений. Таким образом, повышенный уровень активности ферментов отражает не только загрязненность воды на момент отбора пробы, но и отдаленные эффекты загрязняющих веществ, что имеет чрезвычайно важное значение в условиях дискретного отбора проб, который осуществляется в мониторинге поверхностных вод суши

7.3 Рекомендации по использованию показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз в биоиндикации качества воды дельты Дона и малых реках Ростовской области. В результате проведенных исследований установлено, что показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона являются информативными для оценки интегрального влияния биогенных и приоритетных загрязняющих веществ на функциональное со-с гояние планктонных сообществ и могут быть рекомендованы для использования в мониторинге качества вод водотоков

Для дельты р. Дон показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз следует включать в программу мониторинга в период с середины апреля при прогревании воды больше 10 °С до конца сентября при температуре воды не ниже 20 °С Достаточно определять общую активность ферментов.

Оценка влияния загрязненности воды на функциональную активность планктонных сообществ производится с учетом сезонной изменчивости эталонных значений активности щелочной фосфатазы и эстераз в соответствии с таблицей 7

В связи с отсутствием данных о сезонных изменениях показателей активности ферментов в малых реках для оценки влияния загрязнения на состояние планктонных сообществ следует сравнивать показатели активности щелочной фосфагазы и эстераз с фоновым или эталонным створом для каждой реки. В случае загрязнения реки на всем протяжении следует в качестве

эталонных ориентироваться на значения показателей активности ферментов для водных объектов соответствующей трофности В этом случае оценку влияния загрязнения на функциональное состояние планктонных сообществ можно производить лишь в летний период

Таблица 7

Оценка влияния загрязненности воды на функциональное состояние планктонных сообществ по активности ферментов

Период наблюдений Температура воды, "С АЩФ мкмоль/(л ч) а-нафтола АЭ мкмоль/(л ч) а-нафтола Оценка влияния загрязненности воды

Весна-лето 10-23 0,12-0,35 >0,35-1,00 <0,12 > 1,0 1,0-3,0 > 3,0-5,0 <1,0 >5,0 умеренное сильное очень сильное с преобладанием токсического эффекта очень сильное с преобладанием эвтрофирующего эффекта

Лето >23 0,30-0,55 >0,55-1,00 <0,55 > 1,0 1,5-3,0 > 3,0-5,0 < 1,5 >5,0 умеренное сильное очень сильное с преобладанием токсического эффекта очень сильное с преобладанием эвтрофирующего эффекта

Лето-осень 20-23 0,12-0,35 >0,35-1,00 <0,12 > 1,0 1,0-3,0 > 3,0-5,0 < 1,0 >5,0 умеренное сильное очень сильное с преобладанием токсического эффекта очень сильное с преобладанием эвтрофирующего эффекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 На основе наблюдений в 2002-2006 гг в дельте р. Дон установлено, что основными факторами, определяющими изменения показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в течение года, являются температура воды, численность фитопланктона, содержание легкоокисляющихся органических веществ (по БПК5), концентрации нитратов и валового азота Общая и удельная активность ферментов повышалась при увеличении температуры, численности фитопланктона, значений БПК5. При повышении концентраций нитратов и валового азота активность ферментов уменьшалась. Более тесная связь с гидрохимическими и гидробиологическими показателями характерна для общей активности ферментов В р Темерник с очень грязной водой активность обоих ферментов в течение года практически не изменяется

2 Суточная динамика показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в разное время года отличается. Существенные изменения показателей общей активности обоих ферментов в течение дня выявлены лишь в летний период Весной и осенью суточная динамика ферментативной активно-

сти практически не выявляется Суточная динамика общей активности обоих ферментов в целом соответствовала изменениям значений БПК5, концентрации валового фосфора, в отдельные периоды концентрации валового азота и численности фитопланктона Удельная активность ферментов в течение дня изменяется в меньшей степени, чем общая, во все периоды наблюдений

3 В результате совместных исследований с Донской устьевой станцией Росгидромета в 2002 и 2003 гг установлено, что общая активность щелочной фосфатазы и эстераз сестона в летний период в дельте Дона изменялась в широком диапазоне и в большинстве случаев превышала средние значения таковых для мезотрофных водных объектов Наиболее высокие значения общей и удельной активности ферментов выявлены в створах реки, расположенных ниже впадения р Темерник, куда сбрасываются недостаточно очищенные хозяйственно-бытовые и промышленные воды, и ниже сброса вод с очистных сооружений г Ростов-на-Дону

4. Анализ натурных и экспериментальных данных показал, что в дельте Дона фосфаты играют несущественную роль в сезонной динамике и пространственном распределении показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона Из соединений азота наибольшее влияние на показатели активности ферментов оказывает нитратный азот Повышение концентраций нитратов приводит к существенному снижению общей активности щелочной фосфатазы и в меньшей степени эстераз

5. В малых реках Шахтинского и Родионово-Несветайского районов Ростовской области, существенно различающихся по загрязненности биогенными веществами, установлено повышение общей активности обоих ферменгов с увеличением концентраций фосфатов и аммонийного азота. В экспериментах также выявлен стимулирующий эффект аммонийного и нитритного азота на активность обоих ферментов

6 В экосистеме дельты Дона установлена зависимость между общей и удельной активностью обоих ферментов и концентрациями приоритетных загрязняющих веществ. В 2002 году для периода биологического лета выявлена прямая связь активности обоих ферментов с концентрациями меди и цинка и обратная — с концентрацией растворенной ртути. В 2003 году прямая связь установлена между общей активностью щелочной фосфатазы и концентрациями меди, цинка, нефтепродуктов, валовой ртути Для общей активности эстераз в этот период прямая зависимость выявлена с растворенной ртутью, обратная - с цинком, с медью связь отсутствовала

8 В модельных экспериментах по изучению влияния тяжелых металлов на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз показано, что эффекты соединений меди, цинка и ртути на активность обоих ферментов характеризуются изменением направленности воздействия в зависимости от концентраций металлов и времени экспонирования Ингибирующий эффект на активность ферментов оказывают лишь высокие, превышающие ПДК в десятки раз, концентрации металлов при кратковременном экспонировании

Длительное экспонирование, в течение нескольких суток, вызывает, как правило, активацию ферментов При этом с повышением концентрации металла возрастает степень отклонения активности ферментов от контроля и быстрее наступает изменение угнетения ферментов на активацию Более чувствительным ферментом к воздействию тяжелых металлов является щелочная фосфа-таза Однако эффекты каждого из металлов имеют и свои характерные особенности Однократная добавка высокой концентрации ртути (около 10 мкг/л), как показано в мезокосменных экспериментах, после периода активирующего воздействия вызывает устойчивое уменьшение активности обоих ферментов даже при снижении концентрации ртути до фоновых значений Медь после кратковременного периода ингибирования приводит, напротив, к устойчивой активации эстераз, которая сохраняется и при снижении концентрации металла до фоновых значений Цинк и железо в большинстве случаев вызывают активацию щелочной фосфатазы, но ингибирование эстераз.

8 При сопоставлении показателей активности ферментов с комплексными показателями загрязненности воды в дельте Дона установлена прямая связь между показателями активности щелочной фосфатазы и индексом загрязненности воды, рассчитанным на основе концентраций меди, цинка и значений БПК5. Связь активности эстераз с индексом загрязненности воды выявлена лишь в 2002 г

9 В результате наблюдений в 2002-2006 гг в дельте р Дон установлены эталонные значения общей и удельной активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона для разных сезонов. В период биологического лета практически на всех створах стационарной сети наблюдений Росгидромета в 2002 и 2003 гг показатели активности ферментов превышали их эталонные значения Наименьшее число случаев отклонения ферментативных показателей от эталонных значений зарегистрировано у Ростовского и Азовского водозаборов, наибольшее - ниже сбросов с очистных сооружений г. Ростова-на-Дону и выше г Аксай В осенний период показатели активности ферментов на стационарных станциях мониторинга не отличались от эталонных значений, однако динамика активности ферментов соответствовала летнему периоду

10. При сопоставлении гидрохимических, гидробиологических и ферментативных показателей на изученных реках Ростовской области установлено, что общая активность щелочной фосфатазы и эстераз является информативным индикатором загрязненности рек биогенными веществами, приоритетными тяжелыми металлами, нефтепродуктами, АСПАВ, органическими веществами (по БПК5), а также состояния экосистем по микробиологическим показателям Полученные результаты позволили разработать рекомендации по использованию показателей активности ферментов в мониторинге для индикации качества вод водотоков Ростовской области

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях:

1 Предеина Л М, Федоров Ю А , Бейсуг О.И., Предеин М Н Влияние ионов меди и ртути на показатели активности внеклеточных эстераз и щелочной фосфатазы в водных экосистемах //Биология внутренних вод — 2006-№2-С 89-96

2 Предеина Л М, Бейсуг О.И., Предеин М.Н Влияние повышенных концентраций цинка и железа на активность внеклеточных эстераз и щелочной фосфатазы в природных и модельных пресноводных экосистемах. //Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион Естественные науки Приложение № 7 - 2006 - С 69-81

прочие публикации:

3 Предеина Л М , Федоров Ю А, Бейсуг О.И, Предеин М Н Особенности влияния тяжелых металлов на показатели активности внеклеточных эстераз и щелочной фосфатазы в водных экосистемах // Научная конференция по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах-участниках СНГ, посвященная 10-летию образования Межгосударственного совета по гидрометеорологии Секция 5 Мониторинг загрязнения окружающей природной среды / Тез докл на науч конф , Санкт-Петербург, 23-26 апр 2002 г - СПб Гидрометеоиздат, 2002 - С 119-121.

4 Бейсуг О.И, Предеина Л.М Влияние меди на показатели активности внеклеточных эстераз и щелочной фосфатазы в водных экосистемах Экономика, экология и общество России в 21-м столетии ТЗ / Тр 4-й Междун Конф,21-23 мая2002 -СПб - С 306-308

5 Предеина Л М, Бейсуг О.И., Предеин М Н Опыт использования показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз в мониторинге Нижнего Дона // Экономика, экология и общество России в 21-м столетии Т 3 / Тр 5-й Междун Конф, СПб, 15-17 апр 2003 -С-Пб,2003 - С 271-272

6. Предеина Л М., Федоров Ю А, Бейсуг О.И, Предеин М Н , Андреев Ю А. О воздействии ртути на показатели фосфатазной и эстеразной активности сестона в природных и модельных экосистемах // Лиманчик Экологические проблемы Взгляд в будущее / Тез докл, СОЛ Лиманчик, 9-12 сент 2004 г. - Ростов н/Д Изд-во ООО «ЦВВР», 2004. - С 120-122

7 Бейсуг О.И., Предеина Л.М, Андреев Ю А., Предеин М.Н. Пространственно-временная и суточная изменчивость показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в нижнем течении р. Дон // Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек/ Материалы междунар конф молодых ученых, Астрахань июля 2004 г. -Астрахань, 2004 - С 34-36

8 Предеина Л.М., Бейсуг О.И., Предеин М.Н, Андреев Ю А О влиянии природных и антропогенных факторов на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в р Дон //Экологическое состояние водных объектов, качество вод и научные основы их охраны Секция 4 / Тез. докл VI Всерос гидрол съезда, С.-Петербург, 28 сент -1 окт 2004 1 -С-Пб Гидрометеоиздат,2004 -С 97-99

9 Предеина Л М, Бейсуг О.И., Предеин М.Н., Андреев Ю А., Костенко ТИ Пространственно-временная изменчивость внеклеточных эстераз и щелочной фосфатазы в нижнем течении р. Дон и малых реках Ростовской области // Проблемы геоэкологии, геохимии и геофизики - Ростон-на-Дону,Изд-воООО «ЦВВР»,2005 -С 125-138.

10. Предеина ЛМ, Бейсуг О.И., Предеин МН. Моделирование влияние фенола на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в водных экосистемах // Лиманчик Экологические проблемы Взгляд в будущее / Тез. докл, СОЛ Лиманчик, 4-7 сент 2005 г - Ростов н/Д Изд-во ООО «ЦВВР», 2005. - С. 96-99.

11 Бейсуг О.И., Предеина Л М, Предеин М Н Влияние природных факторов и приоритетных загрязняющих веществ на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в р.Дон// Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем/ Материалы междунар научно-практической конференции, г. Ростов-н/Д, Россия, 9-12 окт 2006 г - Ростов-н/Д, 2006. - С 30-33

12 Бейсуг О.И. Ферментативные показатели в мониторинге загрязнения вод Нижнего Дона //Состояние, охрана, воспроизводство и устойчивое использование биологических ресурсов внутренних водоемов/ Матер меж-дун научно-практ конфер., Волгоград, 13-17 авг 2007. - Волгоград, 2007.-С 25-27

Подписано в печать 09 10 2007 Формат 60x84 'Л6 Офсетная печать Объем 1 ф п л Тираж 100 экз Заказ № 463

ИПО ПИ ЮФУ 344082, г Ростов-на-Дону, ул Большая Садовая, 33

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Бейсуг, Ольга Ильинична

Введение.

Глава 1 Активность ферментов как показатель состояния и загрязнения водных экосистем

Обзор литературы.

1.1 Методология и методы оценки состояния водных экосистем.

1.2 Теоретические и методологические основы использования активности ферментов для оценки состояния и загрязненности водных экосистем.

1.3 Экологическая роль внеклеточных щелочных фосфатаз и эстераз в водных экосистемах и возможности использования показателей их активности для оценки состояния экосистем.

1.3.1 Метаболические функции щелочной фосфатазы и эстераз.

1.3. 2 Происхождение и экологическая роль щелочной фосфатазы и эстераз в водных экосистемах.

1.3.3. Факторы, влияющие на активность внеклеточных эстераз и щелочной фосфатазы.

Глава 2. Материал и методы исследований.

2.1 Общая характеристика и природные условия бассейна р. Дон в нижнем течении.

2.2 Материал исследований.

2.3 Методы исследований.

2.4 Постановка модельных экспериментов.

2.5 Статистическая обработка данных.

Глава 3. Результаты исследований пространственно-временной изменчивости показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в дельте р. Дон. 3.1 Сезонная изменчивость.

3.2 Суточная изменчивость.

3.3 Пространственная изменчивость.

Глава 4. Влияние биогенных веществ на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона.

4.1 Соединения фосфора.

4.2 Соединения азота.

4.3 Комбинированное влияние соединений фосфора и азота.

Глава 5. Влияние приоритетных загрязняющих веществ на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона.

5.1 Медь.

5.1.1 Формы миграции и токсичность.

5.1.2 Результаты исследований в дельте р. Дон.

5.1.3 Экспериментальные исследования в мезокосмах.

5.2 Цинк.

5.2.1 Формы миграции в воде и токсичность.

5.2.2. Зависимость активности ферментов от концентраций цинка в дельте р. Дон.

5.2.3 Результаты исследований в лабораторных условиях.

5.3 Ртуть.

5.3.1 Формы существования в воде и токсичность.

5.3.2 Зависимость активности ферментов от концентраций ртути в дельте р. Дон.

5.3.3 Результаты экспериментов в лабораторных и природных условиях.

5.4 Связь показателей активности ферментов с индексами загрязненности воды.

5.5 Эталонные значения показателей активности ферментов в дельте Дона.

Глава 6. Показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона и загрязнённость воды в малых реках Ростовской области.

6.1 Влияние шахтных вод на показатели активности ферментов.

6.2 Результаты экспериментов по изучению влияния железа на показатели активности ферментов.

6.3 Связь показателей активности ферментов сестона с загрязнённостью воды в реках Родионово-Несветайского района.

Глава 7. Взаимосвязь активности ферментов с экологическими факторами среды и приоритетными загрязняющими веществами.

7.1 Сопоставление натурных данных и модельных экспериментов.

7.2 Ранжирование водотоков Ростовской области с разным уровнем загрязнённости.

7.3 Рекомендации по использованию показателей АЩФ и АЭ в индикации качества воды дельты Дона и малых рек Ростовской области.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Индикация качества воды в дельте Дона и малых реках Ростовской области на основе показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона"

Методы биоиндикации имеют чрезвычайно важное значение для оценки комбинированного влияния загрязняющих веществ на состояние гидробиоценозов с учетом региональных и экологических особенностей водных экосистем. В настоящее время для биоиндикации водных экосистем предлагается использовать показатели активности ферментов, которые продуцируются одноклеточными водорослями и бактериопланктоном. Эти ферменты участвуют в трансформации органических веществ, осуществляя таким образом биогеохимический круговорот элементов. В работах российских исследователей выявлена связь активности некоторых гидролитических ферментов: амилаз, протеаз, фосфатаз, - с экологическим состоянием (Корнеева и др., 2003, Бардан, Корнеева, 2004) и продуктивностью морских экосистем (Агатова и др., 1991).

В поверхностных водах в качестве индикаторов загрязненности вод предложено использовать ключевые ферменты круговорота фосфора и углерода: щелочную фосфатазу и эстеразы (Предеина, 1992). Установлено, что активность щелочной фосфатазы и эстераз повышалась при увеличении численности и биомассы фитопланктона, а также концентраций соединений азота, фосфора, нефтепродуктов, фенолов, а также значений показателя БПК5 (Предеина, 1992, Предеина и др., 2002). Установлены диапазоны изменений активности этих ферментов для водных объектов с разным уровнем трофности (Предеина, 1992). Однако, эти исследования были проведены в период интенсивной вегетации планктонных сообществ без учета сезонных и суточных изменений, которые характерны для биологических показателей. Кроме того, осталось не выясненным влияние тяжелых металлов на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз. При исследовании пространственного распределения и суточной изменчивости показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в дельте Дона не определялись гидробиологические показатели и концентрации приоритетных загрязняющих веществ. В малых реках Ростовской области подобные исследования не проводились.

Цель работы. Целью настоящей работы является установление взаимосвязей показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с экологическими факторами, гидробиологическими показателями и концентрациями приоритетных загрязняющих веществ в дельте Дона и малых реках Ростовской области с разным уровнем и характером загрязненности и разработка рекомендаций по использованию ферментативных показателей для индикации качества воды водотоков Ростовской области.

Задачи.

1 Выявить основные экологические факторы сезонной и суточной изменчивости показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона.

3 Провести сопоставление данных по активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с индексами загрязненности воды, рассчитанными по приоритетным загрязняющим веществам.

4 Выявить основные закономерности воздействия различных концентраций соединений фосфора, азота и приоритетных металлов на показатели активности щелочной фосфатазы и ф эстераз сестона при моделировании в лабораторных и природных условиях.

5 Установить эталонные значения показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона для дельты р. Дон.

6 На основе корреляционного анализа установить взаимосвязь показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с концентрациями приоритетных загрязняющих веществ в малых реках Ростовской области в период восстановления после аварии на нефтепроводе и при загрязнении шахтными водами.

7 Провести ранжирование изученных рек по показателям активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона с учетом концентраций приоритетных загрязняющих веществ и состояния планктонных сообществ.

8 Разработать рекомендации по использованию показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в индикации качества воды водотоков Ростовской области.

Научная новизна работы заключается в следующем:

2 Оценена значимость фосфатов и нитратов в сезонной динамике и пространственном распределении показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в дельте р. Дон.

3 Впервые установлена взаимосвязь общей и удельной активности щелочной фосфатазы с концентрациями меди, цинка, ртути, железа и АСПАВ в природных водах, а также с индексами загрязненности воды, рассчитанными на основе приоритетных загрязняющих веществ. ф 4 В модельных экспериментах выявлены особенности воздействия соединений меди, цинка, ртути, железа, фосфатов, а также нитратного, аммонийного и нитритного азота на активность щелочной фосфатазы и эстераз сестона в зависимости от концентраций этих соединений и времени экспонирования. Оценена чувствительность обоих ферментов к воздействию изученных соединений.

5 В дельте р. Дон установлены эталонные значения показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона для разных сезонов.

Личный вклад автора. Автор участвовал в отборе проб при изучении суточной и сезонной изменчивости показателей активности ферментов; принимал участие в лабораторных экспериментах по моделированию влияния биогенных веществ и приоритетных металлов на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона; обрабатывал и анализировал полученные

• данные, в том числе с использованием компьютерных технологий.

Практическая значимость работы.

Полученные результаты позволяют рекомендовать показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона для включения в программу оперативного и режимного мониоринга водотоков для оценки комбинированного влияния загрязняющих веществ на функциональную активность планктонных сообществ.

Положения, выдвигаемые на защиту: 1 В дельте Дона основными факторами сезонной динамики общей и удельной активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона являются температура, численность фитопланктона, содержание легкоокисляющихся органических веществ (по БПК5), ® концентрации нитратного и валового азота. Повышение активности ферментов связано с увеличением температуры, численности фитопланктона, значений БПК5 и уменьшением концентраций нитратов и валового азота. Суточная динамика общей активности ферментов наиболее ярко проявляется летом и обусловлена изменением концентраций валового фосфора, содержанием легкоокисляющихся органических веществ (по БПК5) и, в меньшей степени, варьированием численности фитопланктона и концентраций валового азота. Удельная активность обоих ферментов, в особенности щелочной фосфатазы, в течение дня изменяется в меньшем диапазоне во все сезоны.

2 В дельте р. Дон в период биологического лета показатели общей и удельной активности щелочной фосфатазы и эстераз, в основном, повышаются с увеличением концентраций меди, цинка, нефтепродуктов, а также с увеличением индекса загрязненности воды, рассчитанного на основе концентраций меди, цинка и значений БПК5. В малых реках Ростовской области повышение активности ферментов связано с увеличением концентраций фосфатов, аммонийного и нитритного азота, железа, АСПАВ и значений БПК5. Поздней осенью, зимой и ранней весной активность обоих ферментов существенно уменьшается, вследствие естественного снижения биомассы и функциональной активности планктонных сообществ, и их связь с загрязненностью ослабляется.

3 Рекомендации по индикации качества воды в дельте р. Дон и малых реках Ростовской области на основе показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды в государствах-участниках СНГ, посвященная 10-летию образования Межгосударственного совета по гидрометеорологии (Санкт-Петербург, 2002 г.), на четвёртой и пятой Международных конференциях "Экономика, экология и общество России в 21-м столетии" (Санкт-Петербург, 2002, 2003 гг.), на первой и второй научно-практических конференциях «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону, СОЛ Лиманчик, 2004, 2005 гг.), Международной конференции молодых учёных "Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек" (Астрахань 2004 г.), на VI Всероссийском гидрологическом съезде "Экологическое состояние водных объектов, качество вод и научные основы их охраны" (Санкт-Петербург, 2004 г.), Международной научно-практической конференции "Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем" (г. Ростов-н/Д., 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Охрана, воспроизводство и устойчивое использование биологических ресурсов внутренних водоемов» (Волгоград, 2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 2 статьи в научных журналах, рекомендуемых ВАК Российской Федерации.

Работа по теме диссертации выполнялась при финансовой поддержке грантов Министерства образования и науки РФ "Ведущие научные школы России" НШ-1967.2003.5, НШ-4717.2006.5 (Госконтракт № 02.515.11.50.49) и проекта РФФИ 06-05-64504

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Бейсуг, Ольга Ильинична

Заключение

1. На основе наблюдений в 2002-2006 гг. в дельте р. Дон установлено, что основными факторами, определяющими изменения показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в течение года, являются: температура воды, численность фитопланктона, содержание легкоокисляющихся органических веществ (по БПК5), концентрации нитратов и валового азота. Общая и удельная активность ферментов повышалась при увеличении температуры, численности фитопланктона, значений БПК5. При повышении концентраций нитратов и валового азота активность ферментов уменьшалась. Более тесная связь с гидрохимическими и гидробиологическими показателями характерна для общей активности ферментов. В р. Темерник с очень грязной водой активность обоих ферментов в течение года практически не изменяется.

2. Суточная динамика показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в разное время года отличается. Существенные изменения показателей общей активности обоих ферментов в течение дня выявлены лишь в летний период. Весной и осенью суточная динамика ферментативной активности практически не выявляется. Суточная динамика общей активности обоих ферментов в целом соответствовала изменениям значений БПК5, концентрации валового фосфора, в отдельные периоды концентрации валового азота и численности фитопланктона. Удельная активность ферментов в течение дня изменяется в меньшей степени, чем общая, во все периоды наблюдений.

3. В результате совместных исследований с Донской устьевой станцией Росгидромета в 2002 и 2003 гг. установлено, что общая активность щелочной фосфатазы и эстераз сестона в летний период в дельте Дона изменялась в широком диапазоне и в большинстве случаев превышала средние значения таковых для мезотрофных водных объектов. Наиболее высокие значения общей и удельной активности ферментов выявлены в створах реки, расположенных ниже впадения р. Темерник, куда сбрасываются недостаточно очищенные хозяйственно-бытовые и промышленные воды, и ниже сброса вод с очистных сооружений г. Ростов-на-Дону.

4. Анализ натурных и экспериментальных данных показал, что в дельте Дона фосфаты играют несущественную роль в сезонной динамике и пространственном распределении показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона. Из соединений азота наибольшее влияние на показатели активности ферментов оказывает нитратный азот. Повышение концентраций нитратов приводит к существенному снижению общей активности щелочной фосфатазы и в меньшей степени эстераз.

5. В малых реках Шахтинского и Родионово-Несветайского районов Ростовской области, существенно различающихся по загрязненности биогенными веществами, установлено повышение общей активности обоих ферментов с увеличением концентраций фосфатов и аммонийного азота. В экспериментах также выявлен стимулирующий эффект аммонийного и нитритного азота на активность обоих ферментов.

6. В экосистеме дельты Дона установлена зависимость между общей и удельной активностью обоих ферментов и концентрациями приоритетных загрязняющих веществ. В 2002 году для периода биологического лета выявлена прямая связь активности обоих ферментов с концентрациями меди и цинка и обратная - с концентрацией растворенной ртути. В 2003 году прямая связь установлена между общей активностью щелочной фосфатазы и концентрациями меди, цинка, нефтепродуктов, валовой ртути. Для общей активности эстераз в этот период прямая зависимость выявлена с растворенной ртутью, обратная - с цинком; с медью связь отсутствовала.

8. В модельных экспериментах по изучению влияния тяжелых металлов на показатели активности щелочной фосфатазы и эстераз показано, что эффекты соединений меди, цинка и ртути на активность обоих ферментов характеризуются изменением направленности воздействия в зависимости от концентраций металлов и времени экспонирования. Ингибирующий эффект на активность ферментов оказывают лишь высокие, превышающие ПДК в десятки раз, концентрации металлов при кратковременном экспонировании. Длительное экспонирование, в течение нескольких суток, вызывает, как правило, активацию ферментов. При этом с повышением концентрации металла возрастает степень отклонения активности ферментов от контроля и быстрее наступает изменение угнетения ферментов на активацию. Более чувствительным ферментом к воздействию тяжелых металлов является щелочная фосфатаза. Однако эффекты каждого из металлов имеют и свои характерные особенности. Однократная добавка высокой концентрации ртути (около 10 мкг/л), как показано в мезокосменных экспериментах, после периода активирующего воздействия вызывает устойчивое уменьшение активности обоих ферментов даже при снижении концентрации ртути до фоновых значений. Медь после кратковременного периода ингибирования приводит, напротив, к устойчивой активации эстераз, которая сохраняется и при снижении концентрации металла до фоновых значений. Цинк и железо в большинстве случаев вызывают активацию щелочной фосфатазы, но ингибирование эстераз.

8. При сопоставлении показателей активности ферментов с комплексными показателями загрязненности воды в дельте Дона установлена прямая связь между показателями активности щелочной фосфатазы и индексом загрязненности воды, рассчитанным на основе концентраций меди, цинка и значений БПК5. Связь активности эстераз с индексом загрязненности воды выявлена лишь в 2002 г.

9. В результате наблюдений в 2002-2006 гг. в дельте р. Дон установлены эталонные значения общей и удельной активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона для разных сезонов. В период биологического лета практически на всех створах стационарной сети наблюдений Росгидромета в 2002 и 2003 гг. показатели активности ферментов превышали их эталонные значения. Наименьшее число случаев отклонения ферментативных показателей от эталонных значений зарегистрировано у Ростовского и Азовского водозаборов, наибольшее -ниже сбросов с очистных сооружений г. Ростова-на-Дону и выше г. Аксай. В осенний период показатели активности ферментов на стационарных станциях мониторинга не отличались от эталонных значений, однако динамика активности ферментов соответствовала летнему периоду.

10. При сопоставлении гидрохимических, гидробиологических и ферментативных показателей на изученных реках Ростовской области установлено, что общая активность щелочной фосфатазы и эстераз является информативным индикатором загрязненности рек биогенными веществами, приоритетными тяжелыми металлами, нефтепродуктами, АСПАВ, органическими веществами (по БПК5), а также состояния экосистем по микробиологическим показателям. Полученные результаты позволили разработать рекомендации по использованию показателей активности ферментов в мониторинге для индикации качества вод водотоков Ростовской области.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Бейсуг, Ольга Ильинична, Ростов-на-Дону

1. Абакумов В.А. Экологические модификации и развитие биоценозов//Экологические модификации и критерии экологического нормирования /Тр. междунар. симпоз., Нальчик, 1-12 июня 1990 г. Л.:Гидрометеоиздат, 1991. - С. 18-40

2. Абакумов В.А., Семин В.А. Гидробиологические аспекты комплексного мониторинга состояния природной среды // Комплексный глобальный мониторинг состояния биосферы: Тр. 3-го Междунар. симпоз. Т.З. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - С. 191 - 202.

3. Абакумов В.А., Сиренко Л.А. К методу контроля экологических модификаций фитоценозов.— Научные основы биомониторинга пресноводныхэкосистем. Труды советско• французского симпозиума. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 58-67.

4. Абросов Н.С. Адамович В.В. Зависимость гетеротрофной активности бактериопланктона от трофности и загрязнения водоёма // Вод. ресурсы. 1989. - №5. - С. 115119.

5. Авилова С.Д. Влияние некоторых поверхностно-активных веществ на активность щелочной фосфомоноэстеразы в морской воде //Океанология. 1985.- Т.25, № 5. - С. 770-774.

6. Агатова А. И., Сапожников В. В., Винтовкин В. Р. Влияние активности фосфатазы сестона на скорость минерализации и его оборачиваемость в продукционно-деструкционном цикле // Океанология. -1985. -№ 1. С. 66-73.

7. Агатова А.И., Лапина Н.М., Сапожников В.В. Активность щелочной фосфатазы вовзвеси как показатель интенсивности продукционно-деструкционных процессов прибрежных морских экосистем// Вестник МГУ Сер. Биологическая. 1991. -№ 3. - С.421-428.

8. Адель Ахмед Фахи, Хамдиа М. Абд Эль-Самад, A.M. Эль-Шахед. Взаимодействующее влияние хлорида натрия, кадмия и ртути на рост и пигменты фитопланктона р. Нил (у г. Эль-Миниа, Египет) // Гидробиол. журн. 1999. - Т. 35, № 6. - С. 69-80.

9. Багнюк В.М., Миронюк В.И., Подорванов В.В., Сиднев Ю.П. Особенности взаимодействия металлов с водорослями Chlorella vulgaris //Деп. Нац. АН Украины. 1997. - №• И.-С. 155-159.

10. Багнюк В.М. Бактериологическая и фосфатазная активность как характеристика работы аэрации городских сточных вод // Химия и технология воды. 1995. - Т. 17, № 5. - С. 560-565.

11. Бакаева E.H., Бакаев A.B. Инфузории в биотестировании ХОП и тяжелымиметаллами// Тез. докл. междун. заочн. научно-практ. конф. «Инфузории в бмотестировании». СПб., 1988. С. 102-103.

12. Балоде М.Я. Адаптация морских одноклеточных водорослей к воздействию тяжёлых металлов // Эксперим. водная токсикология. Рига: Зинатне, 1987. Вып. 14. - С. 98-104.

13. Бардин С.И., Корнеева Г.А. Экологические факторы формирования и моделирование уровня гидролитической ферментативной активности водных масс на приустьевом взморье Оби и Енисея в зимний период //Изв. РАН. Сер. биол. 2004. -№ 5. - С. 601-625

14. Безбородое А.И., Астапович И.И. Секреция ферментов у микроорганизмов. М.: Наука, 1984.-70 с.

15. Ф 16 Белова C.J1. Многолетняя динамика фитопланктона Можайского водохранилища и егопродукционно-деструкционных характеристик в условиях антропогенного воздействия // Вод. ресурсы. 2001. - Т. 28, № 5. - С. 615-620.

16. Берстон М. Гистохимия ферментов. М.: Мир, 1964. - 464 с.

17. Брагинский Л.П., Величко И.М., Щербань Э.П. Пресноводный планктон в токсичной среде. Киев: Наукова Думка, 1987. - 180 с.

18. Брызгало В.А., Хоружая Т.А., Предеина Л.М. и др. Роль внеклеточных ферментов планктонных сообществ в процессах метаболизма водных экосистем // Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. Вып.2. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 85 - 108.

19. Булгаков Н.Г. Индикация состояния природных экосистем и нормирование факторов окружающей среды: обзор существующих подходов // Успехи современной биологии. 2002. -Т. 122, № 2. - С. 115-135.

20. Варшал Г.М., Буачидзе Н.С. Исследование сосуществующих форм ртути (II) в ^ поверхностных водах // Журн. аналит. Химии. 1983. - Т. 38. - С. 2155-2167.

21. Винберг Г.Г.Многообразие и единство жизненных явлений и количественные методы в биологии //Журн. общ. Биологии. -1981. Т.42, № 1. - С. 5-8.

22. Влияние тяжелых металлов на планктон в экспериментальных экосистемах in situ. -Рига: Зинатне, 1986. 256 с.

23. Вредные вещества в промышленности. Т.2. Неорганические и элемент-органические соединения. Справочник. /Под ред. Н.В. Лазарева. М.: Химия. - 620 с.

24. Галочка Л.Д. Об адаптации водорослей. М.: Изд-во МГУ, 1981. 79 с.

25. Ф 26 Горленко В.М., Дубинина Г.А., Кузнецов С.И. Экология водных микроорганизмов.1. М.: Наука, 1977.-288с.

26. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1998 году"- Ростов-н/Д., 1999 - 288 с.

27. Григорян K.B, Галстян А.Ш. Диагностика загрязнённых тяжёлыми металлами орошаемых почв по активности фосфатазы // Почвоведение. -1986. № 8. - С. 63-67.

28. Гутельмахер Б.Л. Метаболизм планктона как единого целого. Л.: Наука, 1986. 154 с.

29. Гурарий В.И., Шайн A.C. Индекс качества воды В кн.: Проблемы охраны вод. -Харьков, 1973.-Вып. 4.-С. 105-114.

30. Даллакян Г.А., Корсак М.Н., Мошаров С.А. Влияние меди на продукционные процессы // Вестн. Моск. Ун-та. Биология. - 2002. - Сер. 16, № 1. - С. 43 - 45.

31. Даувальтер В.А. Оценка токсичности металлов, накопленных в донных отложениях озёр // Вод. ресурсы. 2000. - Т. 27, № 4. - С. 469-476.• 33 Диксон М., Уэбб Э. Ферменты. Т.1. М.: Мир, 1982. - 392 с.

32. Евтушенко З.С., Бельчева H.H., Лукьянова О.Н. Биохимические механизмы реакции морских организмов на действие тяжёлых металлов. // Экспериментальная водная токсикология, Рига: Знатне. -1985. Вып. 10. С. 20-28.

33. Ежегодники качества поверхностных вод РФ в 2002 и 2003 гг.

34. Ежегодник состояния экосистем поверхностных вод Советского Союза (по гидробиологическим показателям) /Под ред. В.А. Абакумова.— Обнинск:ВНИИГМИ—МИД, 1990 —398 с.

35. Еременко В.Я. Формы нахождения тяжелых металлов в некоторых природных водах // Гидрохим. материалы. -1964 Т.36 - С. 125-133.

36. Ершова М.Г. Заславская М.Б. , Захарова Е.А., Эделыптейн К.К. Внутрисуточная трансформация состава воды в Можайском водохранилище // Вод. ресурсы. 2000. - Т. 27, № 4. -С. 485.

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

38. Жулидов A.B. Физико-химическое и химическое состояние металлов в природных водах: токсичность для пресноводных организмов// Экологическое нормирование и моделирование антропогенного воздействия на водные экосистемы. Вып. 1. Л., 1988. - С. 7882.

39. Клоченко П.Д., Медведь В.А. Влияние свинца и меди на некоторые показатели жизнедеятельности зелёных и синезелёных водорослей // Гидробиологический журнал. 1999. -С. 52-62.

40. Кожова О.М, Изместьева Л.Р., Павлов Б.К., Воронин В.И. и др. Методология оценки состояния экосистем. Учебное пособие. Ростов-на-Дону: ООО «ЦВВР», 2000. -128 с.

41. Колесников С.И., Попович A.A., Евреинова A.B., Азнаурьян Д.К. Некоторые закономерности экологических функций почв в условиях химического загрязнения // Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем: Матер, междун. науч. конф.,

42. Ростов-на-Дону, 9-12 окт. 2006. Ростов-на-Дону, 2006. - С. 190-192.

43. Комплексные оценки качества поверхностных вод /Под ред. А.М.Никанорова. -Л.:Гидромеоиздат, 1984. 138 с.

44. Кондратьева JI.M. Вторичное загрязнение водных экосистем // Вод. ресурсы. 2000.• Т.27, № 2. С. 221 -231.

45. Корж В.Д. Геохимия элементного состава гидросферы. М.: Наука, 1991. 241 с.

46. Корнеева Г.А. Использование ферментных тест-систем дл мониторинга состояния морских вод Черного моря//Изв. РАН. Сер. биол. -1996. -№ 5. С. 589-597

47. Корнеева Г.А., Лунева М.Э. Эколого-биохимические исследования морской воды Белого моря //Изв. РАН. Сер. биол. 1999. -№ 5. - С. 592-601

48. Корнеева Г.А., Мирошник Л.Ю., Цыцарин А.Г. Индикация районов Северного Каспия по биохимическим (ферментативным) показателям вод и донных осадков//Изв. РАН. Сер. биол. -2003.-№ 5.-С. 599-609

49. Корнеева Г.А., Гордеева Е.Л., Шевченко Вариабельность показателей экологической оценки водных масс Норвежского моря по гидролитическим ферментативным активностям//Изв. РАН. Сер. биол. 2005. -№ 4. - С. 467-478

50. Кудрявцев В.М. Бактериальная деструкция органического вещества водорослей.— ® Водные ресурсы, 1979, вып. 3, С. 130-142.

51. Ксандопуло Г.Б. Влияние поверхностно-активных веществ на эстеразную активность Mycobacterium album 726. Изв. АН СССР. Сер. биологическая. -1970. - № 6. С. 899-902.

52. Лакин Г.Ф. Биометрия.- М.:Высшая школа, 1980.-291 с.

53. Ланц Г.Р., Бартон Д.А., Дугерти Д.М. Ферментативная активность микробов: ф возможные применения в мониторинге процессов распада // Функциональное тестированиеводной биоты для оценки вредности химических соединений. М.: Мир, 1982 г. - С. 124-143.

54. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л., Гидрометеоиздат, 1986.270 с.

55. Леонова Г.А., Бычинский В.А. Гидробионты Братского водохранилища как объекты мониторинга тяжёлых металлов // Вод. ресурсы. 1998. Т. 25. № 5. С. 603 - 610.

56. Милиус А.Ю., Порк Т.И., Кываск В.О. Активность щелочной фосфатазы как один из показателей трофности озер//Антропогенное евтрофирование природных вод. II Всесоюз. совещ. 42.: Тез. Докл., Звенигород, 19-23 дек. 1977г. Черноголовка, 1977. - С. 233 - 237.

57. Мур Дж., Рамамутри С. Тяжелые металлы в природных водах.- М., Мир, -1987. -286 с.

58. Накани Д.В., Корсак М.Н. К изучению комбинированного воздействия ионов цинка и хрома на первичную продукцию Рыбинского водохранилища./ Биология внутренних вод. Информационный бюллетень. №31-. JL: Наука, Ленинградское отделение, 1976. С. 7 - 13.

59. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов / Под ред. X. Зигель, А. Зигель. М.: Мир, 1993.-367 с.

60. Несмеянова М.А., Гонина С.А., Кулаев И.С. Биосинтез полифосфатаз Escherichia coli под контролем общих с щелочной фосфатазой регуляторных генов. // Докл. АН СССР. 1976. -Т.224, №3.-С. 710-712.

61. Никаноров A.M. Гидрохимия СПб: Гидрометеоиздат, 2001. - 444 с.

62. Никаноров A.M., Жулидов A.B., Покаржевский А.Д. Биомониторинг тяжёлых металлов в пресноводных экосистемах. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 144 с.

63. Никаноров A.M., Хоружая Т.А., Бражникова Л.В., Жулидов A.B. Мониторинг качества вод: оценка токсичности. -СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 160 с.

64. Новиков Ю.В., Плитман С.И., Ласточкина К.О., Хвастунов P.M. Использование комплексных показателей при разработке гигиенической классификации водоемов по степени их загрязнения //Гигиена и санитария- 1984. №6. - С.11-13.

65. Оганесян P.O., Парпаров A.C., Тифенбах О.И. Влияние соединений серебра и меди напроцессы продуцирования и деструкции органического вещества в озере Севан // Экспериментальная водная токсикология. Рига: Зинатне. 1986. Вып. 11. С. 82 - 86.

66. Органические соединения ртути / Под ред. Н.Ф. Измерова. М.: ЦМП ГКНТ, 1989.68 с.

67. Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986.-176с.

68. Панов В.Д., Лурье П.М., Ларионов Ю.А. Климат Ростовской области: вчера, сегодня,• завтра. Ростов-на-Дону, 2006. - 488 с.

69. Пашкевич А.И. Формирование представлений о скорости потребления минерального фосфора планктоном //Элементы круговорота фосфора в водоемах. Л.: Наука, Ленинградское от-ние, 1987.-С. 17-32.

70. Предеина Л.М. Динамика активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона в нижнем течении р. Дон и Таганрогском заливе // Закономерности океанографических и биологических процессов в Азовском море Апатиты. 2000. - С. 88 - 97.

71. Применение полиэтиленовых мешков при изучении влияния ртути на экосистему морской пелагиали / Я.Р. Куликова, Э.К. СейсумаДР. Вадзис и др. // Экспериментальная водная токсикология. Рига: Зинатне, 1982. Вып. 8. - С. 120-148.

72. Прист Ф. Внеклеточные ферменты микроорганизмов. М.: Мир, 1987. -117 с.

73. Природа, хозяйство и экология Ростовской области. Учебное пособие / Хрусталёв Ю.П., Смагина Т.А., Меринов Ю.Н. и др. Батайск: Батайское книжное изд-во, 2002. - 446 с.

74. Пушкарь В.Я. Суточное распределение фитопланктона в рыбоводных прудах // Гидробиол. журн. 1975. - Т.11, № 5. С. 30-33.

75. РД 52.24.643-2002. Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям

76. РД 52.24.633-2002. Методические указания. Методические основы создания и ® функционирования подсистемы мониторинга экологического регресса пресноводных экосистем.

77. Романенко В.И. Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах. Л.: Наука, 1985.294 с.

78. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем /Под ред. В.А. Абакумова. С-Пб.:Гидрометеоиздат, 1992. - 318 с.

79. Садчиков А.П. Потребление и деструкция органического вещества в водоёмах различной трофности // Вод. ресурсы. 2002. - Т. 29, № 1. - С. 92-97.

80. Сейсума З.К. Влияние тяжёлых металлов на морской зоопланктон в эксперименте in situ // Экспериментальная водная токсикология. Рига: Знатне. 1986. Вып. 11. - С. 66 - 73.

81. Сейсума З.К. Воздействие свинца и ртути на зоопланктон Рижского залива в эксперименте in situ // Экспериментальная водная токсикология. Рига: Знатне. 1987. Вып. 12. -С. 36-51.

82. Скрипник И.А., Саркисова С.А., Рясинцева Н.И. Физиологическое состояние водорослей при ртутном загрязнении. // Экспериментальная водная токсикология. Рига: Зинатне, 1982. Вып. 8. - С. 149-157.

83. Тимофеев-Ресовский Н.В. О некоторых принципах классификации биохорологических• единиц: вопросы классификации растительности //Тр. Ин-та биологии УФ АН СССР. — 1961. — Вып. 27.-С. 23-28.

84. Токсичность для гидробионтов и деградация синтетических поверхностно-активных веществ в пресных водах. / Под ред. Брагинского Л.П.; Ин-т гидробиол. АН УССР. Киев, 1983. 231 с. Рукопись деп. в ВИНИТИ 10.06.83, № 3247-83 Деп.

85. Трифонова H.A. О скорости фосфатазного гидролиза органических соединений фосфора в воде Горьковского водохранилища// Вод. ресурсы. 1990. №3. - С. 96 - 103.

86. Трифонова H.A. О фосфатазной активности вод Горьковского водохранилища // Органическое вещество и биогенные элементы во внутренних водоемах. IV Всесоюзн. симпоз.: Тез. докл., Петрозаводск, 3-5 окт. 1983г. Петрозаводск. -1983. - С. 126.

87. Федоров Ю.А., Беляев А.Г. Биогенные вещества в зоне смешения река Дон Азовское море. Ростов-на-Дону: Из-во ООО «ИнфоСервис», 2006. -107 с.

88. Федоров Ю.А., Березан O.A., Величко М.Л., Предеина Л.М. и др. Распределение и ® уровни концентраций ртути в атмосфере и водоемах Азовского бассейна // Экосистемныеисследования Азовского моря и побережья. T.IV. Апатиты, 2002. - С. 150-167.

89. Фосфор в окружающей среде / Под ред. Э. Гриффита. М.: Мир, 1977. - 760 с.

90. Хоминская Н.В. Активность щелочной фосфатазы фитопланктона в Киевском и• Кременчугском водохранилищах // Гидробиол. журн. 1984. -Т.20, № 6. - С. 84 - 89.

91. Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения тяжелыми металлами. -Л.: Наука, Ленинградское от-ние, 1989. -192 с.

92. ЮОШаларь В.М., Унтура A.A. Наблюдения за суточной динамикой первичной продукции фитопланктона // Гидробиол. журн. 1975. - Т. 11, № 3. - С. 46-48.

93. Экологическая химия / Под ред Ф. Корте. -М.: Мир, 1997. 395 с.

94. Aaronson S., Patni. N. J. The role of surface and extracellular phosphatases in thephosphorus requirement of Ochromonas // Limnol. Oceanogr. 1976. № 21. - P. 838-845.

95. Alkaline phosphatase activity and nutrient regeneration in the Venice Lagoon ID. Degoblis, E. Homme-Maslovska,, A. Orio // Rapp.et proc.-verb. reun. Commis. int explor sci. mer. Mediterr. Monaco. 1985. - 29, N 7. - P.77-78.

96. Flint K.P., Hopton J.V. Substrate specifity and ion inhibition of bacterial and particleassociated alkaline phosphatases of water and sewage sludges // Europian. J Appl.MicrobioI. 1977. - N4.-P. 195-204

97. Flint K, P., Hopton J. W. Seasonal variation in the phosphatase activity of waters and sewage sludge // Eur. J. Appl. Microbiol. 1977.- V.4. -P.204-215.

98. Glenn A.R., Dilworth M.J. The effect of metal ions on the alkaline phosphatase of Rizobium leguminosarum II Arch.Microbiol.- 1980.- V. 125, № 3.- P.251-256.

99. Gupta S. L. Acid and alkaline phosphatase activity in the cyanobacterium Anacystis nidulans under copper stress // Folia Microbiol. 1983. - Vol. 28 - P. 458^162

100. Ihlenfeidt M.J.A., Gibson J. Phosphate utilization and alkaline phosphatase activity in Anacystis nidulansllArch. Microbiol.- 1975. V.12. - P.23-42.

101. Heath R.T. Dissolved organic phosphorus compounds: do they satisfy planktonic phosphate demand in summer? // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1986. - V.43, № 2. - P. 343-350.

102. Heath, R.T., Cooke G. D. The significance of alkaline phosphatase in a eutrophic lake. //

103. Ochiai E.I. Toxicity of heavy metals and biological defence: principes and application inbioinorganic chemistry // 3. Chem. Educ. 1995. - Vol. 72, -N 6. - P. 479-484.

104. Smith R. E. H., Kauff J. The effect of phosphorus limitation of algal growth rates: evidence from alkaline phosphatase. // Can. J. Fish, aquat. Sci. -1981.- Vol. 38: P. 1421-1427.

105. Wynne D. Alternations in activity of phosphatases during the Peridinium bloom in Lake Kinneret. //Physiol. Plant -. 1977. V. 40. - P. 219-224.

106. Wynne D. The role of phosphatases in the metabolism of Peridinium cinctum from Lake Kinneret.-Hydrobiologia.-1981.- Vol.83. P. 93-99.

Информация о работе

Бейсуг, Ольга Ильинична
кандидата географических наук
Ростов-на-Дону, 2007
ВАК 25.00.27

Диссертация

Индикация качества воды в дельте Дона и малых реках Ростовской области на основе показателей активности щелочной фосфатазы и эстераз сестона - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы