Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Использование автоматизированной биотехнической системы и простейших одноклеточных организмов для биотестирования объектов окружающей среды
ВАК РФ 03.00.16, Экология
Автореферат диссертации по теме "Использование автоматизированной биотехнической системы и простейших одноклеточных организмов для биотестирования объектов окружающей среды"
На правах рукописи
ЩЕТКИНА Татьяна Николаевна
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ПРОСТЕЙШИХ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ ДЛЯ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
03.00.16 — «Экология»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Калуга 2007
003060785
Работа выполнена на кафедре ботаники и экологии Института естествознания Калужского государственного педагогического университета им К Э Циолковского
Научный руководитель
Официальные оппоненты
Доктор биологических наук, профессор
Лыков Игорь Николаевич
Доктор биологических наук Грушкин Александр Георгиевич
Кандидат биологических наук Воронина Людмила Петровна
Ведущая организация
Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарной санитарии, гигиены и экологии Российской академии сельскохозяйственных наук, г Москва
Защита диссертации состоится «2-Ь» UhOAt&- 2007 года ъН часов на заседании диссертационного Совета К 212 085 01 по защите кандидатских диссертаций при Калужском государственном педагогическом университете им К Э Циолковского по адресу 248023, г Калуга, ул Степана Разина, д 26, ауд 219
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета
Автореферат разослан « » /¿¿¿Z^g, 2007 г
Ученый секретарь диссертационного Совета доктор биологических наук
А Б Стрельцов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы
Объективная интегральная информация о качестве окружающей среды с каждым днем становится все более востребованной В настоящее время оценка загрязнения объектов окружающей среды (воды, почвы, воздуха) производится главным образом на основе результатов физико-химического анализа Однако из-за огромного числа загрязняющих веществ, источников и выбросов, а также сложности и высокой стоимости химических анализов организовать эффективный экологический мониторинг средствами аналитической химии не всегда возможно
Многие загрязняющие вещества, попадая в окружающую среду, могут претерпевать в ней различные превращения, усиливая при этом свое токсичное действие Результирующий отклик биологической системы на комбинированное воздействие экотоксикантов нельзя предвидеть исходя только из информации о результатах физико-химического анализа или эффектах их раздельного действия По этой причине наиболее востребованными оказались методы интегральной оценки качества экосистемы и отдельных ее компонентов (воды, почвы, воздуха), в том числе и биотестирование
Наиболее часто в качестве биотестов используются бактерии и инфузории Чувствительность этих организмов и достоверность результатов биотестирования во многом зависят от условий их культивирования и подготовки к исследованию, поэтому изучение и стандартизация условий культивирования биологических тест-объектов приобретает особую значимость и актуальность
Использование инфузорий для тестирования имеет свои преимущества, так они имеют короткий цикл размножения, так что быстро достигается высокая численность популяции, просты в содержании и достаточно чувствительны В аналитическом аспекте инфузории интересны тем, что могут рассматриваться как простые рецепторно-эффекторные системы, обладающие способностью реагировать на химическое воздействие целым комплексом биологических, физиологических и биохимических изменений Подвижность инфузорий является весьма чувствительным параметром к действию как физических (электрических и магнитных полей), так и химических факторов среды обитания
Однако в доступной нам литературе отсутствовали или были противоречивыми данные о чувствительности инфузорий к
конкретным экотоксикантам, а, следовательно, о возможности их использования для биотестирования конкретных объектов окружающей среды Это определило актуальность данного направления наших исследований
Для оценки результатов биотестирования чаще всего используются методы рутинной микроскопии Основным их недостатком являются трудоемкость и определенная субъективность, так как наблюдение за движущимися объектами часто затруднено В связи с этим актуальными становятся проблема автоматизации процесса биотестирования и повышение достоверности получаемых результатов С этой целью в Московском государственном университете прикладной биотехнологии разработано автоматизированная биотехническая система оценки безопасности различных объектов по реакциям инфузорий [Черемных Е Г, 2003] Однако данный прибор не прошел широкой апробации при биотестировании объектов окружающей среды Это также определяет актуальность настоящей работы
Цель и задачи исследования
Целью исследования является биотестовая оценка качества отдельных объектов окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы и простейших микроорганизмов
В связи с этим были поставлены следующие задачи
1 Совершенствование методики подготовки инфузорий к исследованиям с применением автоматизированной биотехнической системы
2 Сравнительная характеристика чувствительности инфузорий к отдельным факторам окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы
3 Проведение сравнительной интегральной оценки качества отдельных объектов окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы в санитарно-защитной зоне полигона ТБО
4 Разработка технологического регламента биотестирования с применением автоматизированной биотехнической системы
Научная новизна
1 Изучены способы стандартизации условий культивирования инфузорий видов Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis в лабораторных условиях
2 Впервые дана сравнительная характеристика чувствительности инфузорий Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum к наиболее распространенным экотоксикантам (ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, СПАВ и фенолы)
3 Впервые выполнена биотестовая интегральная оценка качества почв и водных объектов в санитарно-защитной зоне полигона ТБО с использованием автоматизированной биотехнической системы Показано наличие зависимости между результатами химического анализа и биотестирования с применением инфузорий, получена новая информация относительно взаимосвязи между присутствием различных химических компонентов в объектах окружающей среды и величиной показателя токсичности этих объектов
4 Разработан технологический регламент биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы
Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке технологического регламента биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы Это способствовало стандартизации условий культивирования инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis, поддержанию их стабильного состояния при подготовке к биотестированию и в период между экспериментами, повышению достоверности результатов биотестирования
Автоматизированная биотехническая система оценки реакции инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis на присутствие экотоксикантов «Биолат-2» позволяет быстро и эффективно получать количественную характеристику безопасности различных объектов окружающей среды
Она может широко использоваться для мониторинговой оценки качества почвы, водных объектов, кормов и пищевых продуктов
Материалы диссертации использованы в ряде учебных курсов КГПУ им К Э Циолковского «Экологическая токсикология», «Техногенные системы и экологический риск», «Чрезвычайные ситуации в техногенных системах», «Экологический мониторинг», а
также при организации и проведении спецкурса «Биотестирование объектов окружающей среды».
Результаты работы используются в учебных курсах «Экология» и «Экологические основы природопользования» Калужского технологического колледжа
Личный вклад автора
Личный вклад диссертанта состоял в проведении экспериментальных исследований по оптимизации условий культивирования инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis, а также в разработке технологического регламента биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2»
Автором лично выполнены исследования сравнительной чувствительности инфузорий Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum к наиболее распространенным экотоксикантам (ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, СПАВ и фенолы)
Автором самостоятельно выполнена биотестовая интегральная оценка качества почв и водных объектов в санитарно-защитной зоне полигона ТБО с использованием автоматизированной биотехнической системы
Основные положения, выносимые на защиту
На защиту выносятся
1 Культивирование инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis в лабораторных условиях целесообразно осуществлять с учетом особенностей развития их популяций Это способствует поддержанию стабильной численности особей и сохранению их чувствительности к экотоксикантам
2 Инфузории Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum могут быть использованы для биотестирования воды и почв, загрязненных наиболее распространенными экотоксикантами (ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, СПАВ и фенолы)
3 Результаты биотестовой оценки качества объектов окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» и интегральные показатели их химического загрязнения имеют выраженную корреляционную зависимость
4 Для стандартизации условий биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной
биотехнической системы «Биолат-2» необходимо использовать разработанный технологический регламент
Апробация работы
Основные результаты и положения диссертации были обсуждены на V Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2005), VII Международном конгрессе «Вода экология и технология ЭКВАТЕК» (Москва, 2006), Всероссийской научно-методической конференции «Подготовка конкурентоспособного специалиста в условиях модернизации профессионального образования» (Калуга, 2006), VI Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика- 2006» (Самара,2006), на ученом совете Московского государственного университета прикладной биотехнологии (Москва,
2006), Всероссийской научно-практической конференции «Экология питания в экологии человека» (Калуга, 2006), I Международной интерактивной научной конференции «Современные аспекты химии, экологии и экологического образования» (Астрахань, 2007)
Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 статей, из них 1 в журнале, рекомендованном ВАК («Проблемы региональной экологии»,
2007)
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений Объем основного текста составляет 117 страниц машинописного текста, 21 рисунок, 12 таблиц Список литературы объединяет 209 наименований источников, из них 172 отечественных и 37 зарубежных авторов Объем приложения - 40 страниц
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цель и задачи исследования
ГЛАВА 1.
Биоиндикационная диагностика качества окружающей среды (обзор литературы)
В первой главе диссертации дан подробный обзор методов биологического мониторинга, прежде всего мониторинга на клеточном уровне Большое внимание уделено биологическим особенностям инфузорий как перспективных биологических тест-объектов, а также основным методам и приборам, используемым для регистрации тест-реакций простейших одноклеточных организмов Проанализированы достоинства и недостатки каждого метода
Проведено ретроспективное аналитическое исследование работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных изучаемой проблеме
ГЛАВА 2. Методы исследования
Вторая глава посвящена вопросам организации проведения работы, выбору и обоснованию методов исследования, в том числе методике культивирования простейших одноклеточных организмов, используемых в биоиндикационных исследованиях, методике подготовки объектов окружающей среды, методике подготовки автоматизированной биотехнической системы к проведению биотестирования,
методике проведения физико-химических исследований и биотестирования
Для оценки токсичности различных объектов использовали автоматизированную биотехническую систему «Биолат-2», состоящую из компьютера с программой А^оС1Ьа1а, электромеханического узла перемещения планшетки, планшетки на 20 лунок, видеокамеры
Она позволяет в автоматическом режиме производить многократный подсчет подвижных тест-организмов и по окончании исследования оценку безопасности исследуемых объектов Признаки, позволяющие объект идентифицировать как живой, - это размеры и самостоятельное перемещение
В качестве тест-организмов использовались культуры инфузории Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis
Полученные данные подвергали статистическому анализу, математические расчеты построения графиков осуществляли на персональных ЭВМ в интегрированной системе статистических расчетов с использованием Statistica 6 0 и Microsoft Excel При оценке результатов статистически достоверным принимали уровень различий при р < 0,05
ГЛАВА 3.
Результаты собственных исследований
3.1 Совершенствование методики подготовки инфузорий к биотестированию с применением автоматизированной биотехнической системы
При проведении любого анализа, в том числе и при определении интегральной токсичности методами биотестирования, главными требованиями являются достоверность и точность результатов, сходимость результатов между различными лабораториями
Совместно с кафедрой биохимии Московского государственного университета прикладной биотехнологии, нами было проведены исследования по оптимизации и стандартизации условий культивирования инфузорий Paramecium caudatum с целью их подготовки для биотестирования
Инфузории Paramecium caudatum культивировали в термостате при температуре 25°С в двух вариантах В первом варианте культивирования замену питательной среды не производили, а во втором варианте через каждые 14 суток проводили замену среды по 0,5 объема
Таким образом инфузории Paramecium caudatum культивировали в сдвоенной колбе общим объемом 100 см3 по схеме, изображенной на рис 1
В колбу 1 через каждые двое суток вносили 5 мкг дрожжей, которые являются кормом для инфузорий Paramecium caudatum Через каждые две недели из колбы 1, в которую производилось кормление, сливали весь объем среды (50 см3) с помощью пипетки Мора Так как в этой колбе за две недели активно развивались плесневые грибы, то ее несколько раз промывали дистиллированной водой, а затем заливали в нее свежую питательную среду (50см3) В течение следующих двух недель кормление проводили в колбу 2, затем процедуру повторяли
питательной среды
При ежедневном подсчете подвижных особей с помощью автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» была выявлена следующая закономерность при культивировании инфузорий без замены среды через 14 суток наблюдалось снижение численности популяции, а периодическое обновление среды культивирования (0,5 объема) через 14 суток способствовало стабилизации численности популяции инфузорий Paramecium caudatum на последующие две недели
При проведении токсикологических исследований мы рекомендуем использовать способ непрерывного культивирования с обновлением питательной среды через 14 суток
Культивирование Tetrahymena pyriformis значительно отличается от Paramecium caudatum и имеет свои особенности Поэтому нами проведены исследования по доработке методики культивирования Tetrahymena pyriformis
Инфузории рода Tetrahymena выращивали в термостате при температуре 25°С на стерильной питательной среде Пересев маточной культуры Tetrahymena pyriformis производили не реже 1 раза в месяц Рабочую культуру Tetrahymena pyriformis используемую в эксперименте, получали, проводя пересев в пятницу и понедельник Изучение острой и подострой токсичности объектов в этом случае осуществляли в понедельник, вторник, четверг и пятницу При этом мы наблюдали последовательные стадии развития популяции инфузорий Tetrahymena pyriformis В течение 96 часов изменение
численности Tetrahymena pyriformis проходит лаг-фазу (0 - 24 часа), логарифмическую фазу (24 - 48 часов), фазу замедленного роста (48 - 72 часа) и к 96 часам вступает в стационарное состояние
Для получения достоверных результатов работы проводили только с чистой и стерильной культурой инфузорий Проверку культуры на стерильность производили путем посева на мясо-пептонный агар, сусло-агар, бульон В случае загрязнения культуры Tetrahymena pyriformis ее очищали антибиотиками, к которым посторонняя микрофлора проявила чувствительность
Таким образом, использованные нами методологические приемы позволили поддерживать культуры инфузорий видов Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis в стабильном состоянии Это способствовало стандартизации условий культивирования инфузорий и обеспечило достоверность результатов биотестирования Данная методология культивирования инфузорий легла в основу технологического регламента биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2»
3.2 Сравнительная характеристика чувствительности инфузорий к отдельным факторам окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы
«Биолат-2»
Исследования показали, что простейшие одноклеточные организмы отличаются высокой чувствительностью к тяжелым металлам Достоверное снижение количества Paramecium caudatum наблюдается уже при концентрации 0,01 мг/л (рис 2) Наибольшей токсичностью обладают ионы меди, никеля и кадмия
Установлено, что ионы свинца в концентрации 0,1 мг/л оказывают меньшее токсическое действие на Paramecium caudatum, чем остальные тяжелые металлы (рис 3)
Увеличение концентрации тяжелых металлов (меди, никеля и кадмия) до 1 мг/л приводит к значительному снижению количества выживших инфузорий (рис 4) В меньшей степени токсическое действие на Paramecium caudatum оказывают цинк и кобальт Свинец в концентрации 1 мг/л вызывал незначительное снижение численности инфузорий Paramecium caudatum по сравнению с контролем
Таким образом, наибольшую чувствительность Paramecium caudatum проявляют в отношении меди, никеля и кадмия
дни наблюдения
-А- медь —•— цинк Ж никель -О— кобальт —♦— кадмий -А— свинец -■— контроль
Рис 2 Выживаемость Paramecium caudatum при воздействии тяжелых металлов в концентрации 0,01 мг/л
дни наблюдения
-Л-медь -♦—цинк -ж—никель -о—кобальт —»—кадмий —±—свинец -»—контроль
Рис 3 Выживаемость Paramecium caudatum при воздействии тяжелых металлов в концентрации 0,1 мг/л
Рис 4 Выживаемость Paramecium caudatum при воздействии тяжелых металлов в концентрации 1 мг/л
дин наблюдений
медь —О— цинк ■-ус— никечь —О— кобальт —кадмий А свинец ■ ш контроль
Рис 5 Выживаемость Те1гакутепа руп/оггтх при воздействии тяжелых металлов в концентрации 0,01 мг/л
дни наблюдений
- контроль -X— 0,01мг/диЗ
- 0,05 мг/дмЗ
- 04 мг/дмЗ
- 0,5 мг/д\|3
Рис 6 Выживаемость Paramecium caudatum при воздействии нефтепродуктов
1 2 3 4 5 6 7
дни наблюдений
- Контроль -X— 0,01 мг/дмЗ —о— 0,05 мг/дмЗ —0,1 мг/дмЗ ♦ 0.5 мг/дмЗ
Рис 7 Выживаемость Tetrahymena pyriformis при воздействии нефтепродуктов
Рис 8 Выживаемость Paramecium caudatum при различных концентрациях СПАВ
Рис 9 Выживаемость Tetrahymena pyriformis при различных концентрациях СПАВ
Аналогичные исследования, проведенные с культурой инфузорий Tetrahymena pyriformis, показали, что динамика отмирания клеток в присутствии тяжелых металлов несколько выше, чем у Paramecium caudatum Кроме того, Tetrahymena pyriformis проявляет большую чувствительность по отношению к ионам свинца и цинка (рис 5) Из этого можно сделать вывод о том, что Tetrahymena pyriformis более чувствительна к загрязнению, вызванному тяжелыми металлами, чем Paramecium caudatum
Кроме анализа чувствительности инфузорий к ионам тяжелых металлов, было проведено исследование влияния на данные виды инфузорий различных концентраций нефтепродуктов (на примере солярного масла), СПАВ и фенола
Исследования показали, что культура Paramecium caudatum проявляет незначительную чувствительность к нефтепродуктам в исследуемых концентрациях (рис 6) В то же время на выживаемость Tetrahymena pyriformis нефтепродукты оказывают влияние уже в концентрации 0,01 мг/л Но наиболее наглядно динамика выживаемости Tetrahymena pyriformis проявляется, начиная с концентрации 0,05 мг/л (рис 7) Это доказывает, что Tetrahymena pyriformis может быть использована в качестве индикаторного микроорганизма при концентрации нефтепродуктов в воде 0,05 мг/л и выше
Высокой чувствительностью клетки Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis обладают в отношении синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), причем и увеличение концентрации СПАВ, и увеличение экспозиции способствуют выраженному отмиранию инфузорий (рис 8 и 9)
Наибольшей токсичностью для инфузорий по сравнению с нефтепродуктами и СПАВ обладает фенол Уже в первые сутки наблюдения количество выживших инфузорий снижалось до 30% (рис 10)
10090 -
4 5 6 7 8
дни наблюдений
I -Х- 0,01 мг/л --■- 0,1 мг/л —А— 0,25 мг/л ♦ 0,5 мг/л|
Рис 10 Выживаемость Paramecium caudatum при различных концентрациях фенола
Сравнительный анализ чувствительности инфузорий к исследуемым экотоксикантам с использованием автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» показал, что снижение выживаемости Tetrahymena pyriformis наблюдается при более низких концентрациях
Таким образом, при одинаковых условиях эксперимента, Tetrahymena pyriformis обладает большей чувствительностью к органическим экотоксикантам по сравнению с Paramecium caudatum
Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что выбранные виды простейших одноклеточных организмов достаточно чувствительны к различным загрязнителям Они могут быть использованы в качестве тест-объектов для проведения биотестирования на автоматизированной биотехнической системе «Биолат-2», при загрязнении окружающей среды экотоксикантами различной природы
3.3 Использование автоматизированной биотехнической
системы «Биолат-2» для комплексной оценки качества окружающей среды в санитарно-защитной зоне полигона ТБО
В данном исследовании нами проведена оценка информативности результатов исследования качества окружающей среды в санитарно-защитной зоне полигона ТБО с помощью физико-химических методов и методов биотестирования с использованием инфузорий и автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2»
Для биотестирования использованы пробы почвы и воды, отобранные в границах санитарно-защитной зоны полигона ТБО
За период с 2004 по 2006 год нами проанализировано 107 проб почвы и почвоматеринской породы на содержание тяжелых металлов Нами установлены оптимальные режимы пробоподготовки почв для оценки токсичности методом биотестирования
1 Разведение в соотношении 110, так как концентрация веществ, переходящих в вытяжку вполне достаточна для получения достоверных результатов (рис И)
2 Дляшдголовкипочвенньквьггяжекисполюоватьдистиллированную воду, так как смена растворителя при проведении эксперимента не вызвала искажения полученных результатов
3 После приготовления почвенную вытяжку встряхивать в конической колбе в течение 30 минут
4 После встряхивания почвенную вытяжку центрифугировать при 3 тыс оборотов 15 минут, чтобы исключить задерживание коллоидных частиц веществ на фильтре
Для оценки химического загрязнения почв были высчитаны значения коэффициента концентрации химического элемента (Кг) и суммарного показателя загрязнения (2С) для каждого усредненного варианта количественного сочетания тяжелых металлов
Установлено, что при увеличении значения суммарного показателя загрязнения почв (2С) уменьшается значение показателя выживаемости инфузорий (К%) Это свидетельствует о том, что при повышении общего уровня загрязнения увеличивается токсичность анализируемых образцов почвы (рис 11)
Зависимость между величиной коэффициента выживаемости инфузорий (К%) и значением суммарного показателя загрязнения {Ъс) была изучена с помощью корреляционного анализа Значение коэффициента корреляции (г) составило - 0,8916, что указывает на весьма тесную корреляционную зависимость между этими показателями (рис 12) Отрицательный характер корреляции говорит об уменьшении одного признака при увеличении другого
Рис 11 Логарифмическая зависимость между значением суммарного показателя загрязнения почв тяжелыми металлами и показателем выживаемости инфузорий (К%) А - использование в качестве растворителя среды Лозина-Лозинского, Б - использование в качестве растворителя дистиллированной воды
Рис 12 Корреляционная зависимость между суммарным показателем загрязнения почв и значением коэффициента выживаемости инфузорий
Таким образом, результаты, полученные с помощью автоматизированной биотехнической системы «БиолаТ-2», показывают, что между суммарным показателем загрязнения почв тяжелыми металлами (Zc) и коэффициентом выживаемости инфузорий (К%) существует статистически значимая взаимосвязь.
В то время как содержание отдельногометатла в почве не превышает 11ДК, совокупное их сочетание (суммарный показатель загрязнения) приводит к значительному снижению выживаемости инфузорий. ">io позволяет применять автоматизированную биотехническую систему «Биолат-2» с использованием инфузории для интегральной оценки качества почв.
При исследовании интегральной токсичности воды в районе полигон;] в качестве объекта наблюдения нами использованы фильтрат и поверхностные воды полигона твердых бьповых отходов.
Фильтрат отбирали из дренажного колодца полигона ТБО.
11ри токсикологической оценке нагивиого фильтрата в 30-ти минутном эксперименте на автоматизировагщой биагехнической системе «Биолат-2» с использованием в качестве тест-объекта инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis мы наблюдали [00% гибель Инфузорий. Дня установления чувствительности инфузорий на снижение концентрат ж токсичных веществ, провели пятикратное последовательное разбавление фильтрата. Подсчет живых клеток инфузорий производили в течение 3 часов. Результаты исследований показали, что коэффициент выживаемое™ инфузорий (К%) увеличивается по мере разбавления филырата ( табл. 1), интегральный показатель химического загрязнения фильтрата полигона ТБО (ПХЗШ) при этом уменьшается.
Таблица!
Значение коэффициент а выживаемости инфузорий (К%) при различных разведениях фильтрата полигона ТБО.
СС;...... ' ' К,% K,% Ц: l
Разнесение Paramecium Tetrahymena Ш3|в
caudatum pyriformis
0 0% 0% 21.98
1 :0.5 27% 19% 14,65
1 : 1 30% 25% 9.87
1 .i 1,5 78% 70% 6,33
1 : 2 41% 85% 4.56
1 : 2,5 i 00% 95% ■2,42
Оптимальные значения интегрального .показателя химического загрязнения и коэффициента выживаемости инфузорий наблюдается при разведении фильтрата ТБО в 1,5 При этом коэффициент корреляции между показателем химического загрязнения и коэффициентом выживаемости инфузорий составляет -0,948 Отрицательный характер корреляции говорит об уменьшении одного признака при увеличении другого
Отбор проб поверхностных вод полигона твердых бытовых отходов осуществляли со всей водосборной площади полигона ТБО в 3,5 км2 В этих водах определяли тяжелые металлы, а также общие химические показатели
Результаты химического исследования поверхностных вод полигона ТБО показали, что их качество и состав зависят от целого ряда трудно учитываемых и трудно прогнозируемых факторов Поэтому нами были проанализированы интегральные показатели - ПХ310, ХПК, БПК Экспериментально было установлено наличие взаимосвязи между этими показателями и коэффициентом выживаемости инфузорий (К%)
Так как ионы тяжелых металлов присутствовали в поверхностных водах полигона в различных концентрациях, то был рассчитан интегральный показатель химического загрязнения воды (ПХ310)
Последующее сравнение ПХЗЮ и коэффициента выживаемости инфузорий (К%) показало, что между ними имеется четкая корреляционная зависимость (рис 13) Коэффициент корреляции (г) между этими показателями равен -0,76
3 ПХ31С • Коэффициент выживаемости инф\ зорий (Д0/^!
Рис 13 Зависимость динамики выживаемости инфузорий от величины ПХЗ,п
Коэффициент корреляции между значениями коэффициента выживаемости инфузорий (К%), а также ХПК и БПК равен соответственно -0,97 и -0,85 (при р<0,05000) (рис 14)
Таким образом, результаты химических исследований поверхностных вод полигона ТБО и результаты исследования их общей токсичности свидетельствуют о том, что между интегральными показателями и коэффициентом выживаемости инфузорий (К%) существует статистически значимая взаимосвязь Это позволяет использовать метод, автоматизированную биотехническую систему «Биолат-2» и инфузорий в качестве тест-объекта для интегральной оценки качества сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы
I ШШШ ХПК ШЯШ БПКпочи А Коэффициент выживаемости инфузорий (К%)
Рис 14 Зависимость динамики выживаемости инфузорий от величины ХПК и БПК
Проведенная оценка токсичности проб почвы и воды, взятых с территории полигона ТБО, показала преимущество использования автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» и инфузорий перед традиционной оценкой хронической токсичности по критериям выживаемости и плодовитости с использованием Daphnia magna [ПНД Ф Т 14 1 2 3 4 3-99] Результаты сравнительного анализа приведены в таблице 2
Частота обнаружения токсичности в пробах почв была практически одинаковой - 60 и 58% При этом в отдельных пробах
почв автоматизированная биотехническая система «Ьиолат-2» выявляла более высокий уровень токсичности.
При биотестировании водного фильтрата полигона ТБО с использованием Daphnia magna было выявлено меньшее количество образцов, обладающих токсичностью. Особенно что заметно при разведении фильтрата в 1.5 раза.
Приведенные данные объективно свидетельствуют о более высокой чувствительности автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» и инфузорий как тест-объектов при интегральной оценке качества воды и ночи. Результаты апробации ¿того метода свидетельствуют о возможности его использования для интегральной оценки объектов окружающей среды.
Таблица 2
Результаты биотсстироиалня, полученные при использовании автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» и метода определения токсичности с использованием Daphnia magna
: ■■ Ф, iii ' j 1 Объект исследований т I1 Всего образцов М|| 1 Процент токсичных проб 1» ' ж
KL М * «Биолат-2». Биотест и рош) и life с и с гзшшшание м Daphnia magna1
11оч»ы 107 60 58
Поверхностные воды 203- 73 69
Водный фильтрат полигона ТБО (нативный) 95 100 100
Водный фшвгрзг полигона ТВ'О в рашедении 1:0.5 95 Щ 1 т 1 99Л
Водный фильтрат полигона ТБО и разведении 1: i 95 100 95.7
Водный фильтрат полигона "ГКО в раЦедении 1; 1,5 95 56 ф
Заключение
В этом разделе диссертации проведено обсуждение особенностей методологии культивирования тест-объектов, сравнительной чувствительности инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis к наиболее распространенным экотоксикантам, а также обобщены результаты биотестовой интегральной оценки качества почв и водных объектов с использованием автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2»
ВЫВОДЫ
1 Выполнены исследования по совершенствованию методики подготовки инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis к биологическому тестированию и методики пробоподготовки Разработаны и экспериментально проверены основные параметры культивирования инфузорий и выполнения биотестирования На основании результатов исследований подготовлен технологический регламент биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы
2 Установлено, что инфузории Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum могут быть использованы для биотестирования объектов окружающей среды, загрязненной тяжелыми металлами При этом отмечено, что Paramecium caudatum более чувствительна к повышенному содержанию ионов меди, никеля и кадмия, а Tetrahymena pyriformis - к ионам свинца и цинка
3 Выявлено, что клетки Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis обладают высокой чувствительностью в отношении синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ)
4 Установлено, что культура инфузорий Paramecium caudatum проявляет незначительную чувствительность к нефтепродуктам в пределах концентраций от 0,01 мг/дм3 до 0,1 мг/дм3 В то же время снижение выживаемости Tetrahymena pyriformis наблюдается при концентрации нефтепродуктов в воде 0,01 мг/л
5 Наибольшей токсичностью для инфузорий по сравнению с нефтепродуктами и СПАВ обладает фенол Уже в первые сутки наблюдения количество выживших инфузорий при концентрации фенола 0,01 мг/л снижалось до 30%
6 Выявлено, что при одинаковых условиях эксперимента Tetrahymena pyriformis обладает большей чувствительностью к экотоксикантам по сравнению с Paramecium caudatum
7 Установлено, что содержание тяжелых металлов в водных вытяжках почв санитарно-защитной зоны полигона ТБО не превышает ПДК Тем не менее, они снижали выживаемость инфузорий Tetrahymena pynformis и Paramecium caudatum По всей вероятности, это связано с синергетическим эффектом, возникающим в результате совокупного присутствия различных тяжелых металлов в водных вытяжках почв
8 Значение интегрального показателя химического загрязнения (ПХ310) фильтрата полигона ТБО и поверхностных вод санитарно-защитной зоны существенно влияет на выживаемость инфузорий При этом коэффициент корреляции между показателем химического загрязнения и коэффициентом выживаемости инфузорий составляет от -0,76 до -0,948
9 Реакция инфузорий Tetrahymena pynformis и Paramecium caudatum на присутствие экотоксикантов проявляется в достоверном ингибировании их подвижности и уменьшении численности Выявлено наличие высокой корреляционной зависимости (г = от -0,85 до -0,97) между интегральными показателями (ХПК и БПК) и коэффициентом выживаемости инфузорий
10 Подтверждена более высокая эффективность автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» по сравнению со стандартной методикой с использованием Daphnia magna Например, при биотестировании водного фильтрата полигона ТБО с использованием Daphnia magna было выявлено меньшее количество образцов, обладающих токсичностью
11 По результатам выполненных экспериментальных исследований разработан технологический регламент биотестирования с применением автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2»
Список публикаций по теме диссертации.
1 Щеткина Т Н, Лыков И Н Использование автоматизированной биотехнической системы для оценки токсичности сточных вод, прошедших предварительную очистку //Экология и безопасность жизнедеятельности - Сборник материалов V Международной научно-практической конференции - Пенза РИО ПГСХА, 2005 - С 294-295
2 Щеткина ТН Использование биотестирования при реализации интегрированных проектов //Подготовка конкурентоспособного специалиста в условиях модернизации профессионального образования - Сборник материалов региональной научно-методической конференции - Калуга, 2006 - С 46-49
3 Лыков И Н, Щеткина Т Н Использование автоматизированной биотехнической системы для оценки токсичности сточных вод // Сборник материалов VII международного конгресса «Вода экология и технология ЭКВАТЕК» - Москва, 2006 - С 645-646
4 Щеткина Т Н , Лыков И Н Биотестирование сточных вод с использованием автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» //Экоаналитика-2006 - Сборник материалов VI Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды - Самара, 2006 - С 306-307
5 Щеткина Т Н , Лыков И Н Возможность использования автоматизированной биотехнической системы для оценки токсичности пищевых продуктов// Экология питания в экологии человека - Сборник материалов Российской научно-практической конференции - Калуга, 2006-С 40-45
6 Щеткина Т Н , Лыков И Н , Черемных Е Г Интегральная оценка безопасности поверхностных вод в районе полигона твердых бытовых отходов //Сборник материалов научно-практической конференции МГУ ПБ - Москва, 2006 - С 23-29
7 Щеткина Т Н , Лыков И Н , Черемных Е Г Сравнительная характеристика чувствительности простейших одноклеточных организмов к отдельным факторам окружающей среды //Проблемы региональной экологии - 2007 - №3 -С 31-37
Формат 60x90/16 Печать офсетная
Бумага офсетная Тираж 100 экз Зак № 325
Оригинал-макет изготовлен с помощью Adobe InDesign CS2 Подписано в печать 28 04 07 г Гарнитура Times
Отпечатано ООО «Граффити» г Калуга, ул Дзержинского, 35
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Щеткина, Татьяна Николаевна
Введение
Глава 1 Диагностика качества окружающей среды с использованием биологических методов анализа (Обзор литературы)
1.1 Использование биологических методов для оценки качества окружающей среды
1.2 Клеточный биомониторинг состояния окружающей среды
1.3 Биологические особенности инфузорий, использующихся в качестве индикаторных организмов
1.4 Основные методы и приборы, используемые для регистрации тест-реакций простейших одноклеточных организмов
Глава 2 Методы исследования
2.1 Методика подготовки простейших одноклеточных организмов, используемых в биоиндикационных исследованиях
2.1.1 Особенности культивирования инфузорий Paramecium caudatum
2.1.2 Особенности культивирования инфузорий Tetrahymena pyriformis.
2.2 Методика подготовки объектов окружающей среды.
2.2.1 Подготовка посуды для отбора проб
2.2.2 Подготовка проб воды для биотестирования
2.2.3 Подготовка проб почвы для биотестирования
2.2.4 Подготовка кислотных вытяжек почв
2.3 Методика подготовки автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» к проведению биотестирования
2.4 Методика проведения физико-химических исследований
2.5 Методика биотестирования модельных растворов тяжелых металлов
2.6 Методика биотестирования модельных растворов, содержащих 52 нефтепродукты
2.7 Методика биотестирования модельных растворов, содержащих СПАВ
2.8 Методика биотестирования модельных растворов, содержащих фенол
2.9 Методика проведения биотестирования образцов почвы и воды
2.10 Статистическая обработка полученных результатов
Глава 3 Результаты собственных исследований
3.1 Совершенствование методики подготовки инфузорий к биотестированию с применением автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2»
3.2 Сравнительная характеристика чувствительности инфузорий к отдельным факторам окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2»
3.2.1 Сравнительная характеристика чувствительности инфузорий к ионам тяжелых металлов
3.2.2 Сравнительная характеристика чувствительности инфузорий к органическим экотоксикантам
3.3 Использование автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» для комплексной оценки качества окружающей среды в санитарно-защитной зоне полигона ТБО
3.3.1 Характеристика полигона ТБО.
3.3.2 Исследование интегральной токсичности почв в границах санитарно-защитной зоны полигона ТБО
3.3.3 Исследование интегральной токсичности фильтрата и поверхностных вод полигона твердых бытовых отходов. 81 Заключение
Выводы
Введение Диссертация по биологии, на тему "Использование автоматизированной биотехнической системы и простейших одноклеточных организмов для биотестирования объектов окружающей среды"
Актуальность проблемы. Объективная интегральная информация о качестве окружающей среды с каждым днем становится все более востребованной. В настоящее время оценка загрязнения объектов окружающей среды (воды, почвы, воздуха) производится главным образом на основе результатов физико-химического анализа. Однако из-за огромного числа загрязняющих веществ, источников и выбросов, а также сложности и высокой стоимости химических анализов организовать эффективный экологический мониторинг средствами аналитической химии не всегда возможно.
В реальной ситуации на живые организмы оказывает влияние комплекс физических, химических и биологических факторов, совместное действие которых, в зависимости от природы, интенсивности и порядка воздействия агентов, обусловливает принципиально разные типы ответной реакции организма. Многие загрязняющие вещества, попадая в окружающую среду, могут претерпевать в ней различные превращения, усиливая при этом свое токсичное действие. Поэтому результирующий отклик биологической системы на комбинированное воздействие экотоксикантов нельзя предвидеть, исходя только из информации о результатах физико-химического анализа или эффектах их раздельного действия. По этой причине наиболее востребованными оказались методы интегральной оценки качества экосистемы и отдельных ее компонентов (воды, почвы, воздуха), в том числе и биотестирование.
Из простейших в качестве биотестов используются бактерии и инфузории. Чувствительность этих организмов и достоверность результатов биотестирования во многом зависят от условий их культивирования и подготовки к исследованию. Поэтому изучение и стандартизация условий культивирования биологических тест-объектов приобретает особую значимость и актуальность.
Использование инфузорий для тестирования имеет свои преимущества: они имеют короткий цикл размножения, поэтому быстро достигается высокая численность популяции, они просты в содержании и достаточно чувствительны. В аналитическом аспекте инфузории интересны тем, что могут рассматриваться как простые рецепторно-эффекторные системы, обладающие способностью реагировать на химическое воздействие целым комплексом биологических, физиологических и биохимических изменений. Подвижность инфузорий является весьма чувствительным параметром к действию как физических (электрических и магнитных полей), так и химических факторов среды обитания. Однако в доступной нам литературе отсутствовали или были противоречивыми данные о чувствительности инфузорий к конкретным экотоксикантам, а следовательно, о возможности их использования для биотестирования конкретных объектов окружающей среды. Это определило актуальность данного направления наших исследований.
Для оценки результатов биотестирования чаще всего используются методы рутинной микроскопии. Основным их недостатком являются трудоемкость и определенная субъективность, так как наблюдение за движущимися объектами часто затруднено. В связи с этим актуальной является проблема автоматизации процесса биотестирования и повышение достоверности получаемых результатов. С этой целью в Московском государственном университете прикладной биотехнологии разработана автоматизированная биотехническая система («Биолат-2») оценки безопасности различных объектов по реакциям инфузорий [Черемных Е.Г., 2003]. Однако данная система не прошла широкой апробации при биотестировании объектов окружающей среды. Это также определяет актуальность настоящей работы.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является биотестовая оценка качества отдельных объектов окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы и простейших микроорганизмов.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Совершенствование методики подготовки инфузорий к исследованиям с применением автоматизированной биотехнической системы.
2. Сравнительная характеристика чувствительности инфузорий к отдельным факторам окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы.
3. Проведение сравнительной интегральной оценки качества отдельных объектов окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы в санитарно-защитной зоне полигона ТБО.
4. Разработка технологического регламента биотестирования с применением автоматизированной биотехнической системы.
Научная новизна
1. Изучены способы стандартизации условий культивирования инфузорий видов Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis в лабораторных условиях.
2. Впервые дана сравнительная характеристика чувствительности данных популяций инфузорий Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum к наиболее распространенным экотоксикантам (ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, СПАВ и фенолы).
3. Впервые выполнена биотестовая интегральная оценка качества почв и водных объектов в санитарно-защитной зоне полигона ТБО с использованием автоматизированной биотехнической системы. Показано наличие зависимости между результатами химического анализа и биотестирования с применением инфузорий, получена новая информация относительно взаимосвязи между присутствием различных химических компонентов в объектах окружающей среды и величиной показателя токсичности этих объектов.
4. Разработан технологический регламент биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы.
Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке технологического регламента биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы. Это способствовало стандартизации условий культивирования инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis, поддержанию их стабильного состояния при подготовке к биотестированию и в период между экспериментами, повышению достоверности результатов биотестирования.
Автоматизированная биотехническая система оценки реакции инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis на присутствие экотоксикантов позволяет быстро и эффективно получать количественную характеристику безопасности различных объектов окружающей среды. Поэтому она может широко использоваться для мониторинговой оценки качества почвы, водных объектов, кормов и пищевых продуктов.
Материалы диссертации использованы в ряде учебных курсов КГПУ им. К.Э. Циолковского: «Экологическая токсикология», «Техногенные системы и экологический риск», «Чрезвычайные ситуации в техногенных системах», «Экологический мониторинг», а также при организации и проведении спецкурса «Биотестирование объектов окружающей среды».
Результаты работы используются в учебных курсах «Экология» и «Экологические основы природопользования» Калужского технологического колледжа.
Личный вклад автора
Личный вклад диссертанта состоял в проведении экспериментальных исследований по оптимизации условий культивирования инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis, а также в разработке технологического регламента биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2».
Автором лично выполнены исследования сравнительной чувствительности инфузорий Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum к наиболее распространенным экотоксикантам (ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, СПАВ и фенолы).
Автором самостоятельно выполнена биотестовая интегральная оценка качества почв и водных объектов в санитарно-защитной зоне полигона ТБО с использованием автоматизированной биотехнической системы.
Основные положения, выносимые на защиту На защиту выносятся:
1. Культивирование инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis в лабораторных условиях целесообразно осуществлять с учетом особенностей развития их популяций. Это способствует поддержанию стабильной численности особей и сохранению их чувствительности к экотоксикантам.
2. Инфузории Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum могут быть использованы для биотестирования воды и почв, загрязненных наиболее распространенными экотоксикантами (ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, СПАВ и фенолы).
3. Результаты биотестовой оценки качества объектов окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» и интегральные показатели их химического загрязнения имеют выраженную корреляционную зависимость.
4. Для стандартизации условий биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» необходимо использовать разработанный технологический регламент.
Апробация работы
Основные результаты и положения диссертации были обсуждены на V Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2005), VII Международном конгрессе «Вода: экология и технология. ЭКВАТЕК» (Москва, 2006), Региональной научно-методической конференции «Подготовка конкурентоспособного специалиста в условиях модернизации профессионального образования» (Калуга, 2006), VI Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика- 2006» (Самара,2006), на ученом совете Московского государственного университета прикладной биотехнологии (Москва, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Экология питания в экологии человека» (Калуга, 2006), I Международной интерактивной научной конференции «Современные аспекты химии, экологии и экологического образования» (Астрахань, 2007)
Публикации. По теме диссертации было опубликовано 7 печатных работ, из них 1 в журнале, рекомендованном ВАК («Проблемы региональной экологии», 2007).
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Объем основного текста составляет 119 страниц машинописного текста, 21 рисунок, 11 таблиц. Список литературы объединяет 209 наименований источников, из них 172 отечественных и 37 зарубежных авторов. Объем приложения 40 страниц.
Заключение Диссертация по теме "Экология", Щеткина, Татьяна Николаевна
ВЫВОДЫ
1. Выполнены исследования по совершенствованию методики подготовки инфузорий Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis к биологическому тестированию и методики пробоподготовки. Разработаны и экспериментально проверены основные параметры культивирования инфузорий и выполнения биотестирования. На основании результатов исследований сделан вывод о возможности проведения биотестирования отдельных объектов окружающей среды с применением автоматизированной биотехнической системы.
2. Установлено, что инфузории Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum могут быть использованы для биотестирования объектов окружающей среды, загрязненной тяжелыми металлами. При этом отмечено, что Paramecium caudatum более чувствительна к повышенному содержанию ионов меди, никеля и кадмия, a Tetrahymena pyriformis - к ионам свинца и цинка.
3. Выявлено, что клетки Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis обладают высокой чувствительностью в отношении синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ). Причем, и увеличение концентрации СПАВ, и увеличение экспозиции способствуют выраженному отмиранию инфузорий.
4. Установлено, что культура инфузорий Paramecium caudatum проявляет незначительную чувствительность к нефтепродуктам в пределах концентраций от 0,01 мг/дм до 0,1 мг/дм . В то же время снижение выживаемости Tetrahymena pyriformis наблюдается при концентрации нефтепродуктов в воде 0,01 мг/л.
5. Наибольшей токсичностью для инфузорий по сравнению с нефтепродуктами и СПАВ обладает фенол. Уже в первые сутки наблюдения количество выживших инфузорий при концентрации фенола 0,01 мг/л снижалось до 30%.
6. Выявлено, что при одинаковых условиях эксперимента Tetrahymena pyriformis обладает большей чувствительностью к экотоксикантам по сравнению с Paramecium caudatum.
7. Установлено, что содержание тяжелых металлов в водных вытяжках почв санитарно-защитной зоны полигона ТБО не превышает ПДК. Тем не менее, они снижали выживаемость инфузорий Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum. По всей вероятности, это связано с синергическим эффектом, возникающим в результате совокупного присутствия различных тяжелых металлов в водных вытяжках почв.
8. Значение интегрального показателя химического загрязнения (ПХЗю) фильтрата полигона ТБО и поверхностных вод санитарно-защитной зоны существенно влияет на выживаемость инфузорий. При этом коэффициент корреляции между показателем химического загрязнения и коэффициентом выживаемости инфузорий составляет -0,948.
9. Реакция инфузорий Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum на присутствие экотоксикантов проявляется в достоверном ингибировании их подвижности и уменьшении численности. Выявлено наличие высокой корреляционной зависимости (г = от -0,85 до -0,97) между содержанием экотоксикантов и коэффициентом выживаемости инфузорий.
10. Подтверждена более высокая эффективность автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» по сравнению со стандартной методикой с использованием Daphnia magna. Например, при биотестировании водного фильтрата полигона ТБО с использованием Daphnia magna было выявлено меньшее количество образцов, обладающих токсичностью.
11. По результатам выполненных экспериментальных исследований разработан технологический регламент биотестирования с применением автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С каждым годом количество веществ, выбрасываемых в окружающую среду, увеличивается. Многие из них, попадая в окружающую среду, усиливают свое токсическое действие. Объективную информацию о действии загрязнителей на конкретную экосистему дают методы биотестирования. Они основаны на регистрации различных специфических реакций специально подобранных индикаторных организмов (тест-объектов), которые должны соответствовать следующим требованиям:
- высокую чувствительность к воздействию даже малых доз экотоксикантов при низкой индивидуальной изменчивости;
- генетическую однородность;
- возможность существования в широком диапазоне экологических условий;
- воспроизводимость результатов, полученных при использовании конкретной тест-системы;
- комплексность с точки зрения возможности регистрации разных по механизмам возникновения биологических эффектов (мутагенных, токсических, тератогенных) на одном тест-объекте;
- оперативность получения информации, быстрота и экономичность проведения исследования;
- возможность экстраполяции данных, полученных при исследовании in vitro на условия in vivo.
В токсикологических исследованиях возможно использование различных тест-объектов, отвечающих перечисленным выше требованиям, в том числе и инфузорий. В настоящее время создана автоматизированная биотехническая система «Биолат-2» [Черемных, 2004], на которой используются такие виды инфузорий, как Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis.
В диссертации в результате выполненных исследований научно обоснована методология биотестовой оценки качества отдельных объектов окружающей среды с использованием автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» и простейших микроорганизмов. Особенностью этой методологии является стандартизация условий культивирования тест-объектов, что отсутствует во многих методиках биотестирования. От этого зависит воспроизводимость и достоверность получаемых результатов.
В связи с этим при проведении токсикологических исследований мы рекомендуем использовать способы культивирования, учитывающие особенности каждого вида инфузорий, использованных в качестве тест-объектов.
Наши исследования показали, что для Paramecium caudatum оптимальным является способ непрерывного культивирования с обновлением питательной среды через 14 суток, а для Tetrahymena pyriformis необходим ежемесячный пересев маточной культуры и еженедельный (в начале и в конце недели) пересев рабочей культуры инфузорий на свежую стерильную питательную среду.
В работе подробно дана сравнительная характеристика чувствительности инфузорий Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum к наиболее распространенным экотоксикантам (ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, СПАВ и фенолы). При этом установлено, что Tetrahymena pyriformis более чувствительна к воздействию тяжелых металлов, чем Paramecium caudatum. Наибольшую чувствительность Paramecium caudatum проявляют лишь в отношении меди, никеля и кадмия.
Инфузории Tetrahymena pyriformis в большей степени, чем Paramecium caudatum чувствительны при оценке токсичности воды, загрязненной органическими экотоксикантами. При прочих равных условиях снижение выживаемости Tetrahymena pyriformis наблюдается при более низких концентрациях органических экотоксикантов (нефтепродуктов, СПАВ, фенола).
Биотестовая интегральная оценка качества почв и водных объектов с использованием автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» впервые апробирована на образцах воды и почвы, отобранных в санитарно-защитной зоне полигона ТБО. В результате выполненных исследований было установлено, что содержание тяжелых металлов в водных вытяжках почв санитарно-защитной зоны полигона ТБО не превышает ПДК. Тем не менее в результате совокупного присутствия различных тяжелых металлов в водных вытяжках почв, наблюдалось достоверное снижение выживаемости инфузорий Tetrahymena pyriformis и Paramecium caudatum. Об этом свидетельствует снижение коэффициента выживаемости инфузорий (К%) при увеличении значения коэффициента загрязненности почв (Zc). Значение коэффициента корреляции (г) между этими показателями составило - 0,8916.
Аналогичная картина наблюдалась при токсикологической оценке фильтрата полигона ТБО на автоматизированной биотехнической системе «Биолат-2» между интегральным показателем химического загрязнения (ПХЗю) и К%. Быстрое и полное отмирание инфузорий (100%) наблюдалось после воздействия нативного фильтрата полигона ТБО. Разбавление фильтрата приводило к увеличению коэффициента выживаемости инфузорий, а следовательно, к снижению токсичности до безопасного для окружающей среды значения. Оптимальные значения интегрального показателя химического загрязнения и коэффициента выживаемости инфузорий наблюдались при разведении фильтрата ТБО в 1,5. При этом коэффициент корреляции между показателем химического загрязнения и коэффициентом выживаемости инфузорий составил -0,948.
Далее было установлено, что коэффициент выживаемости инфузорий достоверно снижается с увеличением значений ХПК и БПК (г = соответственно -0,97 и -0,85 при р<0,05000). Это свидетельствует о высокой чувствительности инфузорий к этим показателям и объективности определения коэффициента выживаемости инфузорий (К%) с помощью автоматизированной биотехнический системы «Биолат-2».
Проведенная оценка токсичности проб почвы и воды, взятых с территории полигона ТБО, показала преимущество использования автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» и инфузорий перед традиционной оценкой хронической токсичности по критериям выживаемости и плодовитости с использованием Daphnia magna. Например, при биотестировании водного фильтрата полигона ТБО с использованием Daphnia magna было выявлено на 8-10% меньше образцов, обладающих токсичностью.
Приведенные данные объективно свидетельствуют о более высокой чувствительности автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» и инфузорий как тест-объектов при интегральной оценке качества воды и почв. Результаты апробации этого метода свидетельствуют о возможности его использования для интегральной оценки объектов окружающей среды.
Проведенные экспериментальные исследования особенностей культивирования инфузорий, особенностей пробоподготовки образцов почв и воды, результаты апробации автоматизированной биотехнической системы «Биолат-2» позволили разработать технологический регламент биотестирования отдельных объектов окружающей среды. Заложенные в регламенте требования будут способствовать воспроизводимости и достоверности результатов биотестирования.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Щеткина, Татьяна Николаевна, Калуга
1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. — JL: Агропромиздат, 1987. 217 с.
2. Аржанова B.C. Миграция микроэлементов в почвах // Почвоведение -1977.-№4.-С. 71-77.
3. Беленький Н.Г. Биологическая ценность продуктов животного происхождения как основа выбора рациональной технологии их производства// Повышение качества продуктов животноводства -М.: 1978-С.10-39.
4. Белоусова З.П., Селезнева Е.С. Генотоксичность производных индола //Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. - Второй спец. выпуск.- 2004.- С. 106-113.
5. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем: Пер. с нем./ Под ред. Р. Шуберта М.: Мир, 1988. - 350 с.
6. Биологический мониторинг окружающей среды. / Составители: к.б.н. Головчиц В.А. к.б.н.Чумаков Л.С.(По материалам печатных изданий и «Интернет»).- Минск, 2002.
7. Богачева Н.В., Деев А.И., Путвинский А.В. Метод оценки подвижности инфузорий Paramecium caudatum с помощью системы фотоэлектроколориметр MacLab - Macintosh// Материалы заочн. научно-практ. конф. -Тула, 1999. - С. 25-28.
8. Богдан А.С. Комплексная биологическая оценка объектов природного и искусственного происхождения на Tetrahymena pyriformis. Методические рекомендации //МЗ РБ -Минск, 1998 25 с.
9. Ю.Болдырева Н.М. Методы биотестирования сточных и природных вод на культуре инфузорий //Методы биотестирования вод. — Черноголовка, 1988.-С.127.
10. Будников Г.К. Биосенсоры как новый тип аналитических устройств //Соросовский образовательный журнал. 1996.-№12. - С. 26-29.
11. Бурковский И.В. Экология свободноживущих инфузорий М.:Изд-во МГУ, 1984.-208 с.
12. Брач Б.Я., Копышева И.А., Кочан И.Г. Мониторинг окружающей среды в Республике Коми Сыктывкар, 1995.
13. Вавилов Ю.В., Рябкова Н.В. Drosophila melanogaster в системе биомониторинга малых рек //Малые реки: Современное состояние. Тез. докл. Междунар. науч. конф. 23 27 апреля 2001г. - Тольятти, 2001. - С. 45.
14. Вальков В.Ф., Колесников С.И., Казеев К.Ш. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на фитотоксичность чернозема // Агрохимия. 1997-№6.-С. 50-55.
15. Вардуни Т.В. Перестройки хромосом в клетках высших растений как показатель мониторинга мутагенов окружающей среды: Автореф. . канд. биол. наук. Воронеж, 1997. -24 с.
16. Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика.- Москва, 1999.
17. Виленчик М.М. Радиобиологические эффекты и окружающая среда.-М.: Энергоатомиздат, 1991.
18. Виноходов Д.О. Токсикологические исследования кормов с использованием инфузорий СПб, 1995-80с.
19. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V VIII групп. Справочник. Под общ. ред. В. А. Филова.-Л.:Химия: Ленингр. отд - ние, 1989.- 592 с.
20. Галактионов С.Г., Юдин В.М. Водоросли сигнализируют об опасности. —Минск, 1980. — 144с.
21. Ганшин В.М., Чебышев А.В., Фесенко А.В. Комплексные системы мониторинга токсикологической и экологической безопасности // Специальная техника 1998 - № 4-5.- С. 2-10.
22. Гарипова Р.Ф., Калиев А.Ж. Биотестирование водных вытяжек почв подвергшихся воздействию выбросов газохимического Оренбургского комплекса // Вестник Оренбургского государственного университета. —2004. — №9. — С. 90 92.
23. Голубкова Э.Г. Экология Paramecium caudatum (Ehrenberg) в условиях острой и хронической интоксикации: Дисс. канд. биол. наук-Петрозаводск, 1980.
24. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 году. М.,1999.-256с.
25. ГОСТ 6709-72 Реактивы. Вода дистиллированная. Технические условия.
26. ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков.
27. ГОСТ 13496.7-97. Зернофураж и комбикорма на его основе. Методы оценки токсичности.
28. ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб.
29. ГОСТ Р 51593-2000. Вода питьевая. Отбор проб.
30. ГОСТ Р 52337-2005. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения общей токсичности.
31. ГОСТ 17.4.3.01-83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.
32. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб.
33. Гроздов А.О. Токсикологическая характеристика некоторых видов зоопланктона в связи с биотестированием сточных вод и загрязняющих веществ: Автореф. канд. биол. наук. Москва, 1987.
34. Гроздов А.О. Определение общей токсичности на инфузориях парамециях // Комбикорма-1994 №4- С.24-26.
35. Гроздов А.О., Цвылев О.П., Иванова Е.Г. Автобиоанализатор -прибор для определения токсичности // Комбикормовая промышленность-1996-№5- С. 16-17.
36. Дедков Ю.М. Современные проблемы аналитической химии сточных вод.// Российский химический журнал- 2002- т. XLVI.-№4-С.48-50.
37. Дмитриева С.А., Парфенов В.И. Кариология флоры как основа цитогенетического мониторинга: на примере Березовского биосферного заповедника. Минск: Наука и техника, 1991- 231 с.
38. Долгов В.А. Методические аспекты и практическое применение ускоренной биологической оценки кормов, продуктов животноводства и других объектов ветеринарно-санитарного контроля: Дисс. .докт. вет. Наук М., 1992.
39. Дубинин Н.П., Пашин Ю.В. Мутагенез и окружающая среда. М.: Наука, 1978.- 130 с.
40. Дядичев Н.Р., Рыбалкин С.П., Марченко А.И. Биологические модели in vitro в токсикологии //В кн. 1-ый съезд токсикологов России. Тезисы докладов,- М., 1988 С.299.
41. Дятлов С.Е. Роль и место биотестирования в комплексном мониторинге загрязнения морской среды //Экология моря 2000. - вып. 51 .С. 83-87.
42. Егорова Е.И., Белолипецкая В.И. Биотестирование и биоиндикация окпужающей среды: Уч. пособие. — Обнинск: ИАТЭ, 2000. — 80с.
43. Егорова Е.И., Козьмин Г.В., Трофимов А.И. Проблемы экологической оценки состояния природной среды в районах размещения атомных электростанций //Вестник Российской Академии Естественных Наук. 2002. - №2. - С. 4 - 8.
44. Евгеньев М.И. Тест-методы и экология //Соросовский образовательный журнал. 1999-№ 11. - С.29-34.
45. Евсеева Т.И. Закономерности раздельного и сочетанного действия факторов радиационной и нерадиационной природы в диапазоне малых доз на традесканцию, КЛОН 02. Дис. . канд. биол. наук : Сыктывкар, 1999. — 181с.
46. Евсеева Т.И. Зайнуллин В.Г. Исследование мутагенной активности атмосферного воздуха и снежного покрова г. Сыктывкара по тесту соматических мутаций в волосках тычиночных нитей традесканции (клон 02) //Экология. 2000. - №5. - С. 343 - 348.
47. Евсеева Т., Куприянова Е., Фролова Н. Биоиндикация: от методов до методологии защиты окружающей среды //Вестник института биологии Коми НЦ УрО РАН2001.- вып.4 .- С 48-51
48. Евсеева Т.И., Гераськин С.А., Шуктомова И.И., Храмова Е.С. Комплексное изучение радиоактивного и химического загрязнения водоемов в районе расположения хранилища отходов радиевого промысла //Экология. 2003.-№3.-С.176- 183.
49. Еропкин М.Ю. Модели, альтернативные использованию лабораторных животных в токсикологии. Достижения и проблемы //Токсикол. вестн. 1999. - №5. - С.7-13
50. Еськов А.П. Метод токсикологической оценки полимерных материалов // Гигиена и санитария.-1985.-№1 .-С.62-65.
51. Жмур Н.С. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. М.: АКВАРОС, 2001.-48 с.
52. Жмур Н.С., Орлова T.JT. Методика определения токсичности воды, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и численности клеток водорослей. М.: АКВАРОС, 2001.-44 с.
53. Захаров В.М., Кларк Д.М. Биотест как интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. М.: Моск.отделение Междунар. фонда Биотест, 1995. - 68 с.
54. Зейферт Д.В., Хохуткин И.М. Использование наземных моллюсков для оценки качества окружающей среды // Экология. 1995. - № 4. - С. 307310.61.3енин А.А., Белоусова Н.В. Гидрохимический словарь. Jl.,1988.
55. Зуев Е.А. Влияние солей тяжелых металлов на биологические показатели злаков: Автореф. .канд. биол. наук. Ставрополь, 2002. - 23с.
56. Иванова Е.Г., Васильева Н.В., Беленикина О.А., Кантере В.М. Биотест токсичности кормов // Птицеводство 1999.-№5.- С.42-43.
57. Иванов А.С., Иванова Е.Г. Устройство для оценки качества продуктов живой и неживой природы // Патент №2122025, БИ №3.-1998.
58. Ивашов П.В., Сиротский С.Е., Пан JI.H. Диатомовые водоросли -биогеохимические индикаторы качества воды бассейна Амура //Биогеохимические и гидрологические исследования на Дальнем востоке: Сб. научных трудов. Вып. 7. Владивосток, 1998 - С. 5 - 49.
59. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды-М.:Гидрометеоиздат, 1984.-560 с.
60. Илларионов С. А., Назаров А.В., Калачникова И.Г. Роль микромицетов в фитотоксичности нефтезанрязненных почв // Экология. -2003,-№5.-С. 341-346.
61. Илющенко В.П. Быстрое тестирование токсичности, основанное на определении респираторной активности сперматозоидов и (или) инфузорий // Экология.- 1995.- № 1.- С.63-67.
62. Илющенко В.П., Щегольков В.Н. Чувствительность Allium — теста к присутствию тяжелых металлов в водной среде // Химия и технология воды. 1990. - Т. 12. - №3. - С. 275 - 278.
63. Инструкция к прибору «Биотестер-2». Л.: ПО «Квант 2» J 992.
64. Инструкция 2.1.7.-11-12-205-2003. Ускоренное гигиеническое регламентирование экзогенных химических веществ в торфяной почве МЗ РБ Минск-2003.
65. Ильинских Н.Н. Ильинских И.Н., Некрасов В.Н. Использование микроядерного теста в скрининге и мониторинге мутагенов // Цитология и генетика. 1988. - Т 22. - № 1. - С. 67 - 72.
66. Ирлина И.С. Температурные адаптации у простейших: Дисс. . канд. биол. наук. Л., 1964.
67. Кабиров P.P., Суханова Н.В., Хайбуллина Л.С. Оценка токсичности атмосферного воздуха с помощью микроскопических водорослей // Экология. 2000. - №3. - С. 231 - 232.
68. Калаев В.Н. Цитогенетический мониторинг загрязнения окружающей среды с помощью растительных тест систем: Автореф. . канд. биол. наук. - Воронеж, 2000.
69. Каннукене JI., Тамм К. Мхи как индикаторы загрязнения атмосферного воздуха //Индикация природных процессов и среды. -Вильнюс, 1976, С. 42 - 44.
70. Каплин В.Г. Биоиндикация состояния экосистем: Уч.пособие для студ. биолог.спец.ун-тов и с/х вузов. Самарская ГСХА.- Самара, 2001.-143 с.
71. Карасюк В.А., Гительзон И.И. Бактериальная биолюминесцеция и биолюминесцентный анализ // Биофизика.-1982.-т.27 вып.6 - С. 937-953.
72. Керис Дж.-мл. Мифы, затрудняющие использование инфузорий при экотоксикологическом тестировании //Инфузории в биотестировании. Международная заочная научно-практическая конференция. СПб, 1998-С.10-19.
73. Козлов С.Г., Просеков А.Ю., Афанасьев О.Ю. Сравнительная оценка относительной биологической ценности сывороточных гелей при помощи тест-организма Tetrahymena pyriformis //Хранение и переработка сельхозсырья.-2004.-№4.-С.42-43.
74. Кузнецов В.В. Химические основы экологического мониторинга. // Соросовский образовательный журнал. 1999. - № 1 - С.35-40.
75. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990.
76. Ломагин А.Г., Ульянова Л.В. Новый тест на загрязненность воды с использованием ряски Lemna minor L. //Физиология растений. - 1993. -N 2. - С.327 - 328.
77. Лукьянов А.С., Лукьянова Л.Л., Чернавская Н.М., Гилязов С.Ф. Биоэтика. Альтернативы экспериментам на животных- М.:Изд-во МГУ, 1996.-256 с.
78. Лыков И.Н., Шестакова Г.А. Техногенные системы и экологический риск: Учебное пособие для студ. высш. учебн. заведений,- М.:ИПЦ «Глобус», 2005.-262 с.
79. Магулаев А.Ю. Основы биологической статистики: Учебное пособие.- Ставрополь: С111И, 1994. 52с.
80. Макеева Т.И., Никонова Г.Н. Оценка антропогенной нагрузки на территории по показателям стабильности развития растений // Проблемы и пути их решения. Тез. докл. научно практ.конф. 30 — 31 октября 2002.- М., 2002.-С. 201 -207.
81. Малюга Н.Г., Цаценко Л.В., Аветянц Л.Х. Биоиндикациязагрязнения воды тяжелыми металлами с помощью представителейсемейства рясковых Lemnaceae //Экологические проблемы Кубани. -Краснодар.КГАУ, 1996. - С. 153 - 155.
82. Маренков B.C. Разработка и использование люминесцентных методов для экологического мониторинга: Дисс. в виде науч. докл. на соиск. степ. канд. биол. наук М., 1999. - 30 с.
83. Медведев Н.Н. Практическая генетика. М.: Наука, 1968. - 294с.
84. Методические рекомендации по применению соматического мутагенеза у Dr. melanogaster в качестве тест системы для ускоренного определения канцерогенов //МЗ СССР - М., 1982.
85. Методические рекомендации по биологической оценке продуктов животноводства и кормов с использованием тест-объектов тетрахимена пириформис.- ВАСХНИЛ.- М.,1977.
86. Методы первичного выявления генетической активности загрязнителей среды с помощью бактериальных штаммов (методические указания). М.,1985- 34 с.
87. Михайлуц А. П., Зайцев В. И., Галенда И. Л. Биотестирование объектов окружающей среды и биоиндикация в городе с развитой химической промышленностью // Вестн. Рос. акад. естеств. наук. Зап.-Сиб. отд-ние .- 2001. № 4.- С. 82-91, 203-204 .
88. МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. 1999.-23 с.
89. Никаноров A.M., Хоружая Т.А. Экология. М., 2000. - С.212213.
90. НВН 33-5.3.01-85. Инструкция по отбору проб для анализа сточных вод.
91. Обухов А.И., Плеханова И.О. Атомно абсорбционный анализ в почвенно-биологичесчких исследованиях.- М.: Изд - во МГУ, 1991. - 184 с.
92. Одум Ю. Основы экологии. М.:Мир, 1986 - 376 с.
93. Оливернусова Л. Оценка состояния окружающей среды методом комплексной биоиндикации // Биоиндикация и биомониторинг. М: Наука, 1991.
94. Орлов Д.С., Малинина М.С., Мотузова Г.В. Химическое загрязнение почв и их охрана. М.: Агропромиздат,1991.
95. Оценка мутагенной активности химических веществ микроядерным методом (методические рекомендации). М.,1984. - 17 с.
96. Оценка мутагенных свойств фармакологических средств. Методические рекомендации. // Ведомости фармакологического комитета-1998.- № 4. С.32-39.
97. Патин С.А. Биотестирование, как метод изучения и предотвращения загрязнения водоемов // Биотестирование природных и сточных вод. М.: Наука, 1981. - С. 7 - 16.
98. Плохинский М.А. Биометрия. М.:Высшая школа, 1970.
99. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.2 96. Методика определения токсичности воды по хемотаксической реакции инфузорий. Информационно-методический комплект к прибору «Биотестер - 2».
100. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.3 99. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почвы и отходов по смертности и изменению плодовитости дафний.
101. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.4 99. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости цериодафний.
102. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.5 2000. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плотности дафний.
103. ПНД Ф 14.1:2.108-97. Методика выполнения измерений содержания сульфатов в пробах природных и очищенных сточных вод титрованием солью свинца в присутствии дитизона.
104. ПНД Ф 14.1:2.96-97. Методика выполнения измерений содержания хлоридов в пробах природных и очищенных сточных вод аргентометрическим методом.
105. ПНД Ф 14.1.2:3-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрит-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса.
106. ПНД Ф 14.1:2.4-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрат-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с салициловой кислотой.
107. ПНД Ф 14.1:2.15-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации анионоактивных ПАВ в пробах сточных вод зкстракционно-фотометрическим методом.
108. ПНД Ф 14.1:2.7-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации 1.2-дихлорэтана, хлороформа, четыреххлористого углерода в пробах сточных вод методом газожидкостной хроматографии.
109. ПНД Ф 14.1:2:4.128-98. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природной, питьевой и сточной воды на анализаторе жидкости «Флюорат-02».
110. ПНД Ф 14.1:1-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в очищенных сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера.
111. ПНД Ф 14.1:2.110-97. Методика выполнения измерений содержаний взвешенных веществ и общего содержания примесей в пробах природных и очищенных сточных вод гравиметрическим методом.
112. ПНД Ф 14.1:2:4.117-02. Методика выполнения измерений массовой концентрации фенола в пробах питьевых, природных и сточных вод методом газожидкостной хроматографии.
113. ПНД Ф 14.1:2.112-97. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации фосфат-ионов в пробах природных и очищенных сточных вод фотометрическим методом восстановлением аскорбиновой кислотой.
114. ПНД Ф 14.1:2:100-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации химически потребляемого кислорода (ХПК) в пробах природных и сточных вод титриметрическим методом.
115. ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации (БПКполн.) в сточных и очищенных сточных водах.
116. ПНД Ф 14.1:2.179-02. Методика выполнения измерений массовой концентрации фторид-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с лантан (церий) ализаринкомплексоном.
117. ПНД Ф 14.1:2:4.97-97. Методика выполнения измерений содержания формальдегида в пробах природных и очищенных сточных вод фотометрическим методом с ацетилацетоном.
118. ПНД Ф 14.1:2.22-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации железа, кадмия, свинца, цинка и хрома в пробах природных и сточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии.
119. ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36 2002. Методика выполнения измерений валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля и марганца в почвах, донных отложениях и осадках сточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии.
120. Пурмаль А.П. Антропогенная токсикация планеты. Часть 1 //Соросовский образовательный журнал.-1998-№9. С.39-45.
121. Пожаров А.В., Попечителев Е.П. Возможности биотестирования при контроле промышленных загрязнений //Экологическая химия.- 1990. -№5(3).- С. 217-222.
122. Полянский Ю. И. Температурные адаптации у инфузорий. Изменение теплоустойчивости и холодоустойчивости Paramecium caudatum при культивировании при низких температурах // Цитология. Т. 1.- N 61959. - С.714-727.
123. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования: Гигиенические нормативы. ГН 2.1.5.1315 03-М.: СТК «Аякс», 2004. - 154 с.
124. Пшеничное Р.А., Закиров Ф.Н., Никитина Н. М. Микробиотест для оценки, мониторинга загрязнения почв // Экология. 1995. - № 4. - С. 323 -333.
125. Раилкин А.И. Фагоцитоз и выбор пищи у инфузорий седиментаторов: Дисс. док. биол. наук.-Л., 1975.
126. РД 118 . 02 90. Методическое руководство по биотестированию воды. - М., 1991.-40 с.
127. РД 52.18.344 93. Методические указания. Методика выполнения измерений интегрального уровня загрязнения почвы техногенных районов методом биотестирования.-М., 1994
128. РД 52.18.191 89. Методические указания: Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомно - абсорбционным анализом. - М., 1989.
129. Розанцев Э.Г., Черемных Е.Г. Биотестирование или биологическая оценка безопасности в настоящем и будущем // Экология и промышленность России 2003 - №10 - С.44-46.
130. Розанцев Э.Г.,Черемных Е.Г., Кузнецова Л.С. Автоматизированный биотест // Экология и промышленность России-2001.-№12.-С.34-36.
131. Розанцев Э.Г., Черемных Е.Г., Кузнецова Л.С. Автоматизированный биотест для токсикантов пищевых продуктов // Мясная индустрия.-2001 .-№6 С.37-39
132. Розанцев Э.Г., Черемных Е.Г., Кузнецова Л.С. Скрининг токсикантов окружающей среды с помощью автоматизированногобиотестера «Биола» // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. -2001,-№6. -С. 25-26.
133. Розанцев Э.Г., Черемных Е.Г., Пуховский А.В. Биотестирование в оценке безопасности. // Партнеры и конкуренты. 2003. -№7. - С 45-48.
134. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика -Минск: Вышэйшая школа, 1967.
135. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.,1990.
136. Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцерогенных химических веществ. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. —Женева: ВОЗ, 1989. —212 с.
137. СанПиН 2.1.7.573 96. Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почв. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения. -М.: Минздрав России, 1997. - 55с.
138. Селивановская С.Ю., Маслов А.П., Наумова Р.П. Токсикологическое тестирование сточных вод, подлежащих биологической очистке, с помощью ресничных инфузорий Euplotes patella и Paramecium caudatum // Химия и технология воды 1993- №15 - 9-10 - С.686-688.
139. Серегина О.Б., Леонидов Н.Б., Простейшие как альтернативный биологический тест-объект в фармации // Фармация. 2003 - № 4 - С. 25-28.
140. Свистова И.Д., Талалайко Н.Н., Щербакова А.П. Микробиологическая индикация урбаноземов г. Воронежа // Вестник ВГУ. Сер: Химия, биология, фармация. 2003. - № 2. - С. 175 - 180.
141. Справочник. Лабораторные исследования в ветеринарии. /Под ред. Антонова Б.И. М.: ВО «Агропромиздат», 1991 -320 с.
142. Сравнительная физиология животных: Пер. с англ. / Под ред. Проссера Л. Т.З. - М.:Мир, 1978,- С. 324-346.
143. Стрельцов А.Б., Логинов А.А., Лыков И.Н., Коротких Н.В. Очерк экологии города Калуги: Справочно-учебное пособие,- Калуга, 2000.-400 с.
144. Суханова К.М. Температурные адаптации у простейших.-Л.: Наука.-1968.-139 с.
145. Тарасенко И.Н. К вопросу о биотестировании // Экология и охрана окружающей среды. 1999. - № 5. - С. 563.
146. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде М.: Мир, 1982. - 281 с.
147. Титенко Н.В., Евсиков В.И. Микроядра и цитогенетические нарушения в эмбрионах мышей до имплантации // Цитология и генетика. -1977.-11.-№ 1.- С. 17-21.
148. Трахтенберг И.М., Кошкарева Н.В., Лобода Ю.И. Приоритетные аспекты экспериментальных исследований безопасности лекарственных средств // Современные проблемы токсикологии. 2003.- № 1. - С. 12-16.
149. Фламм У .Г. Ступенчатый метод тестирования мутагенов // Генетические последствия загрязнения окружающей среды. М., 1977. - С. 26-31.
150. Хаусман К. Протозоология: Пер. с нем. М.:Мир, 1988 - 336 с.
151. Харатьян С.Г. Определение относительной питательной ценности (гидролизуемости и усвояемости) белков микробиологическим методом с тест-организмом Тетрахимена пириформис //Прикладная биохимия и микробиология-1973 -T.IX.-Вып.З.
152. Ципкун А.Г. Украшсько-американський семшар з питань бюетики // Проблеми медицини. 2002 -№1-2. - с.5-6.
153. Черемных Е.Г. Применение в токсикологических исследованиях автоматических приборных биотестов //Партнеры и конкуренты-2003 .-№ 11.- С. 13-15.
154. Черемных Е.Г. Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов: Автореф.дисс.канд.техн.наук.- М., 2004.-23 с.
155. Чижевский А.Л. Космический импульс жизни: Земля в объятиях солнца. Гелиотараксия. М.: Мысль, 1995.- 49с.
156. Шарова И.Х. Зоология беспозвоночных. Учебник для вузов. М.: Владос, 2002.
157. Шеховцова Т.Н. Биологические методы анализа // Соросовский образовательный журнал.- 2000.-Т.6. -№ 11. С. 17-21.
158. Штина Э.А. Почвенные водоросли как экологические индикаторы // Ботан. журнал. 1990. - N 4. - С.441 - 453.
159. Шунелько Е.В., Федорова А.И. Экологическая оценка городских почв и выявления уровня токсичности тяжелых металлов методом биотестирования //Вестн. Воронеж, гос. ун-та. География и экология. 2000. -№ 4 - С. 77-83.
160. Эккерт Р., Ренделл Д., Огастин Дж. Физиология животных: механизмы и адаптация: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - Т.2. - 336 с.
161. ALTA Alternatives to laboratory Animals // Second World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences. 20-26 October. 1996. -Urecht, The Netherlands Programmer and Abstracts. 1996. 349 p.
162. ALTA Alternatives to laboratory Animals // Third World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences. 29 August 2 September 1999. - Bologna, Italy. - Urecht, Programmer and Abstracts. - 442 p.
163. Animal Cell Culture. A Practical Apprroach. Ed. By R.J. Treshney // Oxford-Washington D.C. YRL Press. 1986. - P.256-303.
164. Ankley G.T., Cook P.M., Carlson A.R., Call D.J., Swenson J.A., Corcoran H.F., and Hoke R.A. 1992. Bioaccumulation of PCBs from sediments by oligochaetes and fishes: Comparison of laboratory and field studies. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 49:2080-2085.
165. Batten C. Determining an EduilibriumBetween P. caudatum Response to Negative Chemotaxis and Electrotaxis // Phoebus High School. 1993.
166. Cebulska . Wasilewska A. Somatic mutations in Tradescantia as a model system for studying the effects of the environmental agents /IFJ Raport No.l335/B. Institute of Nuclear Physics, Krakyw. 1986.
167. Chauhan, L. K. S., T. S. S. Dikshith, V. Sandararaman. Effect of deltamethrin on plant cells 1 Cytological effects on the root meristems of A. Сера// Mutation Res. - 1986. - 171. - P. 25 - 30.
168. Clemedson C., Barile F.A., Ekwall B.E. et al. MEIC evaluation of acute systemic toxicity // ATLA, 1998. V.26. - Suppl.l. - P.93-183.
169. Cordina, J.C., Perez Garcia, P., Romero, P., Vicente, A. A comparison of microbial bioassays for the detection of metal toxicity // Arch. Environ. Con. Tox. - 1993. - 25. - P. 250 - 254.
170. Dasler H.G. Einfluss von Luftverunreinigingen auf die vegatation, Ursachen, Wirkungen, Gegenmassnahmen, VEB, 1976. - Gustav Fischer Verlag.
171. Denaer de Smet S. Utilisation de bioindicators experimentaux dans l'etude de l'environment urbain //Boll. Soc. Roy. Bot. Belg. - 1975. - 108. - P. 129- 146.
172. Easterly C.E., Jones T.D., Glass L.R. et al. J.; Biotesting wastewater for hazard evaluation Water research, 1993 - vol. 27 - N7 - P.l 145-1152.
173. Edmiston C.E. Evaluation of Carbamate Toxicity: Acute Toxicity in a Culture of Paramecium multimicronucleatum Upon Exposure to Aldicard,Carbonyl and Mexacarbate as Measured by Waburg Respirometry and Acute Plate Assay // Euv.Res., 1985 36 - P.338.
174. Ehrlichmann H., Dott W., Eisentraeger A. Assessment of the water — extractablegenotoxic potential of soil samples from contaminated sites //Ecotoxicol. Environ. 2000. - Saf., 46. - P. 73 - 80.
175. Fiskesjo G. Allium test for screening chemicals; evaluation of cytological parameters. U: Plants for Environmental Studies. W. Wang, J. W. Gorsuch i J. S. Hughes (eds.), Lewis Publishers, New York, str. 1997. - P. 308 -333.
176. Grant W. F., Lee H. G., Logan D. M., Salomone M. F. The use of Tradescantia and Vicia faba bioassays for the in situ detection of mutagens in an aquatic anvironment // Mutation Res. 1992. - 270. - P. 53 - 64.
177. Grezsta J. Accumulation of heavy metals by certain tree species // Urban ecology., Blackwell Scient., Publ. 1982. - P. 161 -169
178. Hemmersbach R., Becker E.,Stockem W. Influence of extremely low frequency electromagnetic fields on the swimming behavior of ciliates. -Bioelectromagnetics, 1997. -P.491-498.
179. Hughes T.J., Klein K.C., Gill B.S., Perry E., Liles Т., Williams R., Claxton L., Casto B.C. Biomonitiring stadies at a Superfund un Noth Carolina. // Environ. And Mol. Mutagenes. 1993.-21, Supl.№22. - P. 31.
180. Konopikowa L. Experiment to selected waste waters on Protozoa // Asta Univ.Carol.-Biol. 1973. - №3-3.-P.125-133.
181. Leick V., Koppelhus U., Rosenberg J. Cilia mediated orieted chemokinesis in Tetrahymena thermophila. J Eukaryot Microbiol 1994 Nov-Dec, 41,6,- P. 546-553.
182. Ma Т.Н. Vicia cytogenetic test for environmental mutagens: a report of the US Environmental Protection Agency Gene . Tox Program // Mutat. Res. -1981-99.-P. 257-271.
183. Maron D.M., Ames B.N., Revised metods for the Salmonella mutagenicity test. // Mutat. Res. -1983. -V. 113. -P. 173-215.
184. Mortelmans K., Zeiger E. The Ames Salmonella/microsome mutagenicity test// Mutat.Res., -2000. -V.455. -P.29-60.
185. Nikanorov A.M., Khoruzhaya T.A., Stradomskaya A.G., Mironova T.V. Biotesting in the Assessment of Environmental and Toxicological State of Water Bodies in Lower Don River Basin Water Resources, Volume 31, Number 2, March 2004, P. 189-194.
186. Ose Y., Sato T. Testing for the toxicity of chemical Tetrahymena pyriformis // Science ofTotal Environment.-1985.-43.-P.149-157.
187. Qureshi A. A., Flood K.W. Comparison of a luminescent bacterial test with other bioassays for determining toxicity of pure compounds and complex // Aquatic Toxicity and Hazard Assessment: 5-th Conference, ASTM STP 768, Philadelphia, 1982.-P. 179-195.
188. Pasichny A. P. Velichko I. M. Pasichnaya Y. A. Electrophysiological Aspects of Biotesting of Toxicity of Aquatic Environment using Hydrophytes HYDROBIOLOGICAL JOURNAL C/C OF GIDROBIOLOGICHESKII ZHURNAL 2001, VOL 37; PART 5, P. 126-141
189. Ramos Morales Patricia, Rodriguez - Arnaiz Rosario. Genotoxicity of two arsenic compaunds in germ cells and somatic cells of Drosophila melanogaster // Environ, and Mol. Mutagenes . - 1995. - №4. - P. 288 - 299.
190. Steubing L., Kunze Ch. Pflanzen okologische experimente zur umwelterschunut zung // Quelle U. Meyer Verlag. Heidelberg. - 1972.
191. Suter G.W., Tsao, C.L. 1996. Toxicological Benchmarks for Screening Potential Contaminants of Concern for Effects on Aquatic Biota: 1996.
192. Toxicology in vitro // An international journal published in association with TNO BIBRA International LTD. -Pergamon. -2001. V.l5,№3. - 95 p.
193. Tummala P.Reddy, Vaidyanatu K. Synergistic interaction of g-rays and some methal salts in chlorophyll mutation induction in rice //Mutat. Res. 1978. Vol.52.
194. USEPA and US ACE. 1998. Evaluation of dredged material proposed for discharge in waters of the U.S Testing manual: Inland testing manual. EPA-823-B-98-004. U.S. Environmental Protection Agency and U.S. Army Corps of Engineers, Washington, DC. 108.
-
Щеткина, Татьяна Николаевна
-
кандидата биологических наук
-
Калуга, 2007
-
ВАК 03.00.16
- Ускоренные методы биотестирования кормов, продуктов животного происхождения и объектов окружающей среды
- Научные основы биотестирования с использованием инфузорий
- Сенсорные системы инфузорий Tetrahymena pyriformis в биотестировании экотоксикантов и биологически активных веществ
- Использование природных водорослевых сообществ водоемов и почв Сургутского района в качестве тест-систем для определения токсичности буровых шламов и химических реагентов
- Экологические индикаторы качества сточных вод очистных сооружений
