Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Использование экспрессивных биологических методов в эколого-гидрогеологических исследований

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Использование экспрессивных биологических методов в эколого-гидрогеологических исследований"

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОЛОГІЧНИХ НАУК

УДК 556.338.628.19 ЄРМАКОВА Наталія Юріївна

ЗАСТОСУВАННЯ ЕКСПРЕСНИХ БІОЛОГІЧНИХ МЕТОДІВ В ЕКОЛОГО-ГІДРОГЕОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ

Спеціальність 04.00.06 - гідрогеологія

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата геологічних наук

Київ -2000

\

♦

Дисертацією є рукопис Робота виконана на кафедрі інженерної екології і безпеки життєдіяльності Кримської академії природоохоронного та курортного будівництва (КАПКБ) і в Кримському відділенні Українського державного геологорозвідувального інституту (КВ УкрДГРІ)

Науковий керівник: головний науковий працівник УкрДІМР, доктор геолого-мінералогічних наук,

. професор кафедри інженерної екоїюгії

і безпеки життєдіяльності КАПКБ Лущик Анатолій Васильович

Офіційні опоненти: член-кореспондент НАНУ, доктор геолого-

мінералогічних наук Жовинський Едуард Якович, заступник директора Інституту геохімії мінералів і рудоутворення НАН та Держкомгеології України

кандидат геолого-мінералогічних наук Онищенко Ігор Петрович, старший науковий співробітник ІГН НАНУ

Провідна установа: Центр аерокосмічних досліджень Землі НАНУ, м.Київ

Захист відбудеться "</9 " ^ 2000 р.о_ ж. годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.162.65 при Інституті геологічни наук НАН України.

Адреса: 01054 м. Київ, вул. О.Гончара, 55-6.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геологічних науь НАН України за адресою: 01054, м. Київ, вул. О.Гончара, 55-6.

Автореферат розісланий" 49- П 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат геолого-мінералогічних н;

£

#

В.М.Бублясь

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Гострота екологічної ситуації у ряді районів і промислових центрів України спричинила необхідність активізації робіт по комплексному оцінюванню якості природних вод, включаючи підземні, що зазнають забруднення рідкими або твердими відходами промислового і сільськогосподарського , виробництва. На це вказують Постанова Кабінету Міністрів України від 30.03.1998р. "Про затвердження положення про державну систему моніторингу навколишнього середовища" і вимоги ДСанПіН України 1996р.

Вимоги до практичного втілення біомоніторингу для екологічної гідрогеології недостатньо відпрацьовані, а ті, що застосовуються зараз на підставі дотримання гранично припустимих концентрацій (ПІК) та вимог до аналітичних робіт, застарілі та коштовні. Навіть при малих концентраціях окремих речовин-забруднювачів можливі прояви токсичності водного середовища, а експресні біологічні методи дозволяють виявити реальну міру забруднення вод і загрозу розвитку цього явища.

Мета і задачі дослідження.

Об'єкт дослідження - підземні води. Предметом є оцінка якості підземних вод експресними біологічними методами.

Метою пропонованої роботи є створення наукової і методичної основи застосування в різних гідрогеологічних умовах України і деяких країн СНД біологічних методів для адекватної, оперативної, інтегральної оцінки еколого-гідрогеологічних умов середовища, в основі якої лежить експресне визначення якості і токсичності природних вод як складової геологічного середовища (ГС).

Мета роботи визначає основні завдання дослідження:

1 .Оцінка можливостей застосування біометодів для своєчасного виявлення забруднення підземних вод та інших компонентів ГС, з ними зв'язаних;

2.Застосування біологічних методів для виявлення особливостей просування токсикантів від джерел забруднення; аналіз можливостей методів біотестування в залежності від конкретних гідрогеологічних умов;

3.Формулювання рекомендацій щодо використання результатів біотестування для еколого-гідрогеологічного картування і моніторингу ГС, враховуючи гідрогеологічні умови;

4. Обгрунтування використання біоіндикації та біотестування при

екологічному моніторингу підземних вод в комплексі з традиційними методами, а в окремих випадках - для корегування і об'єктивної інтерпретації результатів останніх. -

Основні положення, що захищаються:

- Методика застосування біоіндикації і біотестування для експресного виявлення осередків забруднення й оцінки якості підземних вод. Методичні прийоми базуються на спроможності живих організмів реагувати на забруднення водного середовища в початковій стадії і дозволяють визначати

ореоли забруднення підземних вод, виявляти взаємозв'язок водоносних горизонтів і поверхневих вод, інтегрально оцінювати рівень забруднення підземних вод і вести моніторинг.

- Встановлено закономірності формування токсичності підземних вод різних гідрогеологічних об'єктів у гумідних та арідних районах. Зокрема, токсичність підземних вод Ленінградської області в зоні активного водообміну зменшується з глибиною згідно природній гідрогеохімічній й гідрогеодинамічній зональності; міра токсичності підземних вод Південнокримського промрайону прямо пропорційна зміні мінералізації останніх, а в антропогенно-змінених. умовах збільшується через насиченість води токсичними компонентами; грунтові води алювіальних і корінних відкладень долини р. Бельбек (Крим) у зв'язку з площинним очаговим забрудненням і в умовах живлення їх поверхневим стоком змінюють свою токсичність у тісному взаємозв'язку з токсичністю останнього.

- Комплексування результатів біотестування і традиційних, методів оцінки якості підземних вод в процесі дисертаційного дослідження дозволило обгрунтувати можливість самостійного використання біотестування при еколого-гідрогеологічному картуванні і обов'язковість їх застосування у комплексі методів моніторингу підземних вод.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше зроблено наукове узагальнення засобів і методів біологічного аналізу якості підземних і поверхневих вод і обгрунтування їхнього застосування для вирішення еколого-гідрогеологічних питань в Україні;

- в результаті досліджень одержала розвиток ідея комплексування біологічних прийомів і методів з традиційними аналітичними дослідженнями (для експресного вирішення еколого-гідрогеологічних задач);

- вперше обгрунтовано можливості експресного виявлення найбільш небезпечних випадків розповсюдження забруднюючих речовин у підземних водах та інших компонентах ГС в районах інтенсивної господарської діяльності;

- вперше продемонстровано, що формування токсичності підземних вод відбувається відповідно природним закономірностям і антропогенним чинникам формування їхнього якісного складу і не завжди залежить від валової кількості забруднюючих компонентів;

- вперше сформульовано рекомендації по застосуванню результатів біотестування підземних вод для еколого-гідрогеологічного картування і моніторингу з урахуванням конкретних гідрогеологічних умов.

Практичне значення одержаних результатів визначається можливістю:

■ оперативно виявляти ареал забруднення (в т. ч. невідчутного для традиційних методів досліджень), зберігаючи час і кошти;

- застосовувати результати біотестування для середньо- і крупномасштабного (1:200 000, 1:50 000, 1:25 000) еколого-гідрогеологічного картування

з

освоєних територій, взаємнопов'язуючи 'їх з результатами гідрогеохімічних досліджень, а в окремих випадках контролюючи їх;

- виділяти території у початковій стадії забруднення, визначати динаміку і напрямок руху останнього.

Впровадження результатів роботи. Відповідними актами закріплені впровадження результатів наукової роботи для використання установами: Державним управлінням охорони навколишнього середовища (акт №156, 1994р.), Геологічним департаментом Латвії (акт №157-1, 156-2, 1993р.), ГоловКГУ "Укргеологія" (акт №125,1989р.).

Фактичпнй матеріал. В основу роботи покладені матеріали 17-річних (з 1983 року) виконаних автором досліджень стану природних вод Криму та деяких інших районів Украйни і СНД методами біологічної індикації і біоте-стування. Власноручно відібрано і проаналізовано 420 зразків бентосних організмів, 180 проб поверхневих, 320 підземних вод, 75 проб атмосферних опадів, 60 водних витяжок грунтів зони аерації, донних відкладів для біотес-тування. Виконано аналіз і узагальнення літературних і фондових матеріалів по гідрогеології, гідрохімії та гідрогеохімії підземних вод Криму й інших територій. Зібрано і проаналізовано ретроспективний матеріал за 60-40 років, що характеризує природну та антропогенну зміну у часі і просторі якості поверхневих вод Криму (більш 1500 аналізів). Для зіставлення наслідків власних досліджень з матеріалами традиційних аналітичних, хроматографічних, масс-спектрографічних і інших випробувань проаналізовано матеріали, одержані в хімлабораторіях ГТП "Кримгеологія", УкрДІМР, Санкт-Петербургського державного університету, Московського НІШ "Контроль".

Апробація результатів дисертації та публікації. Основні результати і методичні положення дисертаційної роботи доповідались на вітчизняних і міжнародних науково-технічних конференціях і семінарах: "Геоекологічні дослідження. Стан і перспективи" (Івано-Франківськ, 1990), "Геоекологія: проблеми і рішення" (Москва, 1991), "Екологічна гідрогеологія країн Балтійського моря" (С.-Петербург, 1993), "Проблеми екології і рекреації Азово-Чорноморського регіону" (Сімферополь, 1994), "Сучасні проблеми екологічного стану геологічного середовища України" (Київ, 1995), "Екологічні аспекти забруднення навколишнього середовища" (Київ, 1996), "Кризовий і передкризовий стан навколишнього середовища як результат техногенного впливу на геологічне середовище і геоморфосферу" (Львів, 1998), "Екологічні проблеми й особливості експлуатації берегових об'єктів морегосподарського комплексу України" (Ізмаїл, 1998), а також на засіданні Вченої ради УкрДІМР, де затверджено тему даної дисертаційної роботи (Сімферополь, 1994).

Результати робіт по темі дисертації опубліковані у 15 роботах: в одному депонованому рукописі, п'ятьох статтях у наукових часописах, двох збірниках наукових праць, семи матеріалах і тезах конференцій, у тому числі трьох виданнях ВАК.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, додатків. Загальний обсяг роботи 200 сторінок, у т.ч. 32 малюнка і 16 таблиць, 3 додатки; список використаних літературних джерел включає 179 найменувань.

Дисертація виконана на кафедрі інженерної екології і безпеки життєдіяльності Кримської академії природоохоронного та курортного будівництва на базі наслідків науково-дослідної работа автора у відділі еколого-геологічних досліджень (ЕГД) Українського державного інституту мінеральних ресурсів. Щира вдячність автором адресується колективу викладачів кафедри інженерної екології КАПКБ за створення доброзичливої робочої атмосфери, всебічну безкорисну допомогу і підтримку. Польові дослідження виконані автором у відділі ЕГД УкрДЕМР. Його співробітникам: доктору геол.-мін. наук Ю.Г.Юровському, канд. геол.-мін. наук Ю.І.Шутову, зав. лабораторією інженерної геології В.І.Морозову та всім колегам по роботі автор вважає своїм обов'язком подякувати за надання порад і консультацій, якими він користувався при розробці і оформленні дисертації. Корисні поради і рецензії надали співробітники ІГН НАН України канд. геол-мін. наук І.П.Оніщенко і докт. геол.-мін. наук М.С.Огняник. За безкорисну допомогу професору А.Н.Воронову, канд. геол.-мін. наук А.А.Шварцу і співробітникам кафедри гідрогеології Санкт-Петербургського державного університету, геологічного департаменту Латвії, екологічної партії "Одесморгеологія" автор також висловлює слова щирої вдячності.

Особливу вдячність автор висловлює своєму науковому керівнику, доктору геолого-мінералогічних наук, головному науковому працівнику відділу ЕГД УкрДІМР, професору кафедри інженерної екології і безпеки життєдіяльності КАПКБ А.В. Лущику.

Основні положення і результати роботи Основні результати роботи розкриті у приведених нижче п'яти розділах, у яких окремі положення і висновки набули розгорнутого обгрунтування і формулювання.

Розділ 1. Стан питання про застосування експресних біологічних методів контролю якості водного середовища та їх ролі в еколого-гідрогсологічних дослідженнях.

В Україні і країнах СНД в основі природоохоронних заходів частіше лежить контроль за дотриманням норм гранично припустимих концентрацій (ПІК), що регламентують вміст забруднюючих речовин у природних і стічних водах. Кількість домішок у природних і стічних водах досягає мільйона найменувань, а розроблено лише біля півтора тисяч Г1ІК для вод господарсько-питного і культурно-побутового користування. При цьому методами аналізу з застосуванням дорогих реактивів і устаткування на рівні ПіК забезпечено лише 10% від загальної кількості нормованих речовин.

Те, що експресні біологічні методи оцінки якості води більш надійні, ніж інші, було доведено ще на початку XX сторіччя і підтверджено останніми вітчизняними та закордонними дослідженнями (А.П.Артарі,1913, М.Зелі-

нка і П.Марван,1966, В.Сладечек,1973, Р.С.Строганов,1981, Г.П.Андрушайтіс 1981, В.М.Жукиньський, О.П.Окісюк,1983, Л.А.Лісников,1983, Р.С.Руссо, 1986, А.Н.Крайнюкова,1996 та ін.). Як засіб контролю за забрудненням водного середовища вони інтенсивно застосовуються починаючи з 50-х років.

Найповніша екологічна класифікація якості води була розроблена Інститутом гідробіології АН України. Вона поєднує гідрофізичні, гідрохімічні, гідробіологічні, бактеріологічні показники з біоіндикацією (сапробністю) води, враховуючи її мінералізацію та іонний склад. Воду по якості поділяють на класи, що дають можливість оцінити її придатність для різних водоспожи-вачів. Токсикологічні показники при визначенні впливу промислових скидів на функціонування водних біоценозів і здоров'я людини використовує Український науковий центр охорони вод у м. Харкові. Досліджуються показники здатності до виживання дафній, гасіння люмінесценції одноклітинних водоростей, зміни хемотаксису і розмноження інфузорій. Виконується токсикологічний аналіз поверхневих вод, донних осадів. В МДУ запропонована 5-бальна система оцінки токсичності води із застосуванням дафній, гуппі, молюсків.

У розвинених країнах Європи і Північної Америки біотестування широко впроваджене в практику оцінки стану природних вод, але не завжди є юридично необхідною процедурою за винятком особливих випадків. У Франції, однак, оцінка по токсикологічним показникам обов'язкова в "Системі контролю якості прісних вод", що створена на міжвідомчому рівні.

В країнах СНД біотестування використовується на ініціативній відомчій основі. Тести на загальну токсичність використовуються при екологічній атестації промислових підприємств, при аналізі якості природних вод, міри очищення стоків. З 1996р. гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання в Україні передбачають визначення індексу токсичності як інтегрального експресного показника якості води. Широкому впровадженню біотестування у практику контролю якості природних, в тому числі й підземних вод в Україні перешкоджає відсутність єдиної нормативної методичної бази і юридичних засад для застосування біотестування водоохоронцями, а також брак простих у користув

анні експресних методів, що дають інтегральну оцінку токсичності водного середовища (Н.Ю.Єрмакова, 1996). Моніторинг за допомогою біоме-тодів може бути найбільш придатний для попереднього аналізу в екологічній гідрогеології, тому що експресно і наочно виявляє ділянки забруднення, чим підвищує ефективність екогеологічних досліджень (Н.Ю.Єрмакова, 1993,

1995, 1998).

Розділ 2. Методичні основи використання експресних методів ОЦІНКИ якості водних і суміжних середовищ.

В залежності від природно-господарських умов і першочергових проблем, що вирішуються при моніторингу ГС, методичні підходи до оцінки стану ГС варіюють у широкому діапазоні, а оскільки єдині відомчі нормати-

ви відсутні, методика експресних оцінок для рішення поставлених задач була відпрацьована самостійно.

В умовах тісного взаємозв'язку підземніх і поверхневих вод Криму (виходи перших на поверхню або інфільтрація останніх), на що вказується в роботах багатьох вітчизняних гідрогеологів (М.С.Огняник, 1983,1985, А.П.Швець, 1983, В.М.Шестопалов, А.Б.Ситников, В.І.Лялько, 1988,

A.ВЛущик, В.І.Морозов, В.П.Мелешин, 1981 та ін.), поверхневі води є важливим чинником формування підземних вод. Тому обрані два основні методологічні підходи для дослідження якості підземних вод. Це, по-перше,

- використання гідробіологічної індикації поверхневих вод в сукупності з гідрохімічними дослідженнями, а по-друге - проведення експрес-біотестування підземних, поверхневих вод, атмосферних опадів, водних витяжок грунтів і донних осадів нарівні з фізико-хімічними аналізами для виявлення сумарного впливу токсичних компонентів на біоту у підземних водах та інших компонентах ГС.

Перший підхід реалізувався на базі біоіндикації, пропонованої для біомоніторингу природних вод Українським науковим центром охорони вод (м. Харків). Він базується на здібності організмів існувати у воді з тим чи іншим ступенем забруднення - сапробності, зокрема — донних організмів. Обчислення індексу сапробності (S) виконувалось по методу Пантле і Бука, індекси видової різноманітності (d) розраховані по формулі Шеннона. Згідно з "Методическими рекомендациями по сбору и обработке бактериопланктона", 1982, для оцінки рівня розвитку бактеріальної флори визначалася чисельність (млн. кл./1 мл) і біомаса (мг/дм3) бактеріальних клітин.Типізація водоймищ по чисельності бактерій зроблена за методикою

B.І. Романенко, 1985.

Другий підхід базується на біотестуванні приладом "Біотестер - 2" з використанням у ролі тест-об'єкту популяції інфузорій-туфельок (Paramecium caudatum), а як тест-реакції - реакції поводження (хемотаксиса). Цей підхід найбільш сприйнятний для вирішення поставлених задач і умов роботи. Токсичність — властивість хімічних, фізичних, біологічних чинників середовища лімітувати життєво важливі функції організмів. Ступінь токсичного забруднення водних проб оцінюється показником, розмір якого пов'язаний з числом мікроорганізмів, що перемістилися в зону аналізу досліджуваної проби. Цей показник (Т) виражається в умовних одиницях токсичності або відсотках щодо контролю, відповідно до рівняння:

Т = (Ік-Ідп)/ Ік ,

де Ік - показник тест-реакції, установлений при вимірі контрольної нето-ксичної проби, Ідп - показник тест-реакції, установлений при вимірі досліджуваної проби. По шкалі токсичності води класифікували як: нетоксичні, припустимо токсичні (0-35%), помірно токсичні (35-70%), неприпустимо токсичні (70-100%). Відповідно до вимог ДСанПіН України, вода вважається забрудненою при індексі токсичності більш 50%.

Основні переваги цього методичного підходу: 1) біотестування для виконання токсикологічних експериментів не потребує значних затрат часу і коштів; 2) зручний, компактний, транспортабельний сам прилад, який є спеціалізованим імпульсним фотометром; 3) пріоритет вивчення поведінки організмів в зоні дії хімічних речовин - хемотаксису, бо саме цей тип реакції властивий найбільшому числу тест-об'єктів; 4) тест-об'єкти інфузорії у порівнянні з іншими найпростішими мають найбільш складну будову, відрізняються різноманітністю, складністю функцій, сприймають хімічні речовини на рецепторному рівні, ідентично вищим тваринам і людині (Т.М.Соніборн,1970); 5) будучи водночас і організмом і клітиною, інфузорії дають змогу оцінити дію як на клітинному, так і на організменому рівні.

Важливі принципи методики досліджень розкриті автором в його роботах і полягають в: І) комплексуванні традиційних фізико-хімічних і біологічних методів (Н.Ю.Єрмакова, 1986); 2) аналізі кореляційності наслідків перелічених досліджень в різних природних та антропогенно-змінених умовах (Н.Ю.Єрмакова, 1991); 3) адаптації біологічних методів для вирішення задач контролю стану підземних вод, вивченні можливості повної або часткової заміни ними традиційних методів досліджень (Н.Ю.Єрмакова, 1993, 1995, 1997-1999).

Розділ 3. Гідробіологічні та гідрохімічні показники якості взаємопов'язаних поверхневих і підземних вод Рівнинного Криму.

Багато гідрогеологів в даний час (І.К.Гавіч, 1985, М.С.Огняник, 1983, А.В.Лущик, В.І.Морозов, В.П.Мелешин, 1981 та ін.) приходять до розуміння того, що роздільне вивчення забруднення підземних і поверхневих вод не дає бажаного ефекту через складний динамічний їхній взаємозв'язок. В умовах Криму цей зв'язок практично повсюдний. Інфільтрація поверхневих вод -одно з важливих джерел живлення підземних вод, що експлуатуються значними водозаборами: Орловським, Інкерманським, Бельбекським,

Любимівським та ін.

З метою всебічного стеження за станом поверхневих і підземних вод Рівнинного Криму у зв'язку з проблемою поповнення і забруднення останніх попередньо до визначення гідрохімічних показників забруднення вод можливо застосовувати біологічну індикацію з подальшим виявленням зв'язків між результатами застосування цих двох методів (Н.Ю.Єрмакова, 1986, 1990). На водоймах з яскраво вираженими антропогенними змінами складу води у часі і просторі було відібрано десятки проб на якісні і кількісні показники макрозообентосу і мікроорганізмів. Більшість досліджених водоймищ Рівнинного Криму належать до р-мезосапробних, тобто помірно забруднених. Винятком є ділянки р. Салгир в районі с. Гвардійське (нижче очисних споруд м. Сімферополя) та р. Зуя нижче с.Новожшіівка, які належать до а-мезосапробних, тобто надмірно забруднених, на що вказують і результати гідрохімічних випробувань, і суміщені графіки зміни іонного стоку, ступеня мінералізації і біомаси, чисельності показових організмів макрозообентоса. Суміщення гідробіологічних досліджень з мікробіологічними і гідрохімічними дають

добрі наслідки також для оцінки шкоди навколишньому середовищу при ліцензуванні діяльності водозаборів і підприємств, розташованих поблизу від водоймищ.

Розділ 4. Оцінка сколого-гідрогеологічиих умов на основі вівчснші показників загальної токсичності методом біологічного тестування.

У розділі зроблено аналіз застосування експрес-біотестування для вивчення якісного стану підземних вод та інших компонентів ГС у відповідності із специфікою природних і техногенних еколого- гідрогеологічних умов різноманітних територій. Від цих умов залежить ефективність, а отже і доцільність використання біометодов, їхнє місце в моніторингу ГС, на що вказують роботи багатьох авторів (Ю.Г.Юровський, 1996-1999, А.Н.Воронов,

А.А.Шварц, 1994, В.В.Ковальов, 1997, В.Я.Глазиріна, Н.С.Топорков,1998 та ін.)

Оцінка токсичності підземних вод Північно-Кримського промислового району продемонструвала зв'язок змін якості цих вод та інших компонентів ГС від природних та техногенних умов їх формування (геологічної будови, гідрогеологічних умов, взаємодії водоносних горизоитів, природного хімічного складу підземних та поверхневих вод, специфіки діяльності підприємств і видів техногенного впливу на ГС). На базі аналізу матеріалу Кримської ГГП і по даним біотестувань виявлені ділянки, де вода експлуатаційного горизонту сармат-меотіс-понтичних відкладів, горизонту середньо-пліоценових і четвертинних відкладів (рис.1) зазнала техногенних змін: підвищилась чи знизилась мінералізація, перевищив рівень ГПК зміст окремих елементів (алюмінію, літію, хрому, марганцю, стронцію, фосфору, олова, кадмію та ін.). Дослідження довели, що площа і конфігурація цих ділянок постійно змінюється через складність і динаміку багатобічних процесів, що впливають на швидкість і напрямок міграції компонентів - забруднювачів підземних вод з грунтів, порід зони аерації, накопичувачів промислових відходів тощо (Н.Ю.Єрмакова, 1993). Зрозуміло, що такий нерівноважний стан потребує моніторингу не тільки підземних вод, але й усіх компонентів ГС, особливо поблизу діючих водозаборів (Ісходненьського, Воронцовського та ін.). Специфіка біотсстування у районі з такими нестійкими параметрами полягає в тому, що: 1) ефективність його найбільша на ділянках, де мінералізація води не перевищує 5 г/дм3, а забруднювачі містяться в кількості не більш, як 2-3 ГПК або в підпорогових дозах, а також на ділянках, суміжних з площами забруднення, що вже трапилось, - для контролю за можливим просуванням фронту забруднених вод; 2) з метою профілактики проби для біотестування необхідно відбирати із усіх режимних свердловин на територіях, де не виявлено забруднення вод експлуатаційного водоносного горизонту, але є потенційна загроза через забрудненість суміжних горизонтів.

Рис.1. Схематична еколого-гідрогеологічна карта Північно-Кримського промислового району. Стан підземних вод четвертинного водоносного горизонту (за матеріалами "Кримгеологія" і УкрДІМР, Н.Ю.Єрмакової)

Ступінь забруднення підземних вод важкими металами по сумі ГПК і ступінь їхньої загальної токсичності: 1-1-5 СГПК; 2 - >5 СГПК; 3 - межа між площами з різним ступенем забруднення підземних вод; 4 - ділянки розпріснення підземних вод ; 5 - напрямок розвантаження підземних вод; 6 -вода нетоксична і припустимо токсична (0<Т<35%); 7 - вода помірно токсична (35%<Т<70%); 8 - вода неприпустимо токсична (Т>70%).

На прикладі оцінки токсичності вод р. Бельбек (Крим) висвітлені особливості застосування біотестування в умовах тісного взаємозв'язку незахи-щених горизонтів підземних вод з поверхневим площинним і річним стоком (Н.Ю.Єрмакова, 1996). Висока екологічна уразливість території, зумовлена природними факторами (інтенсивний інфільтраційний водообмін, природна незахищеність водоносних горизонтів, збагаченість корінних порід токсичними компонентами з високою міграційною здібністю) і широкою господарською освоєністю, потребує комплексного підходу при моніторингу

якості підземних вод. З метою оцінки ступеня токсичності руслового стоку р.Бельбек у 29 створах автором виконано біотестування проб води з хімічними дослідженнями та визначеннями pH і ЕЬ. Ділянки трьох категорій токсичності руслових вод (припустимо токсичної, помірно і неприпустимо токсичної) розташовані нерівномірно. Верхів'я р. Бельбек з притоками та ділянки її гирла належать до умовно чистих, що пов'язане з активним самоочищенням поверхневого стоку розвиненою водною рослинністю на цих відрізках русла і з меншою кількістю чинників антропогенного забруднення. Необхідність контролю кількісних і якісних показників вод р. Бельбек пов'язана з формуванням основних запасів підземних вод експлуатаційних горизонтів у середній і нижній частині долини ріки за рахунок поверхневого стоку. Моніторинг за допомогою біотестування в таких умовах ефективний, бо дає можливість оперативно характеризувати таку динамічну систему, як поверхневі води, і бачити спрямованість несприятливих якісних процесів у більш консервативній до змін субстанції - підземних водах.

З метою виявлення місць розвантаження підземних вод горизонтів корінних порід автором проаналізована міра загальної токсичності підземних вод четвертинного водоносного горизонту в районі родовища лікувальних грязей оз. Чокрак (Крим). Водотривка товща палеогену і неогену в районі родовища містить розрізнені комплекси карбонатних осадів обмеженого розповсюдження, що оголюються у бортах балок. Ці вапняки оводнені, в них формуються водоносні горизонти Керченсько-Таманської системи малих артезіанських басейнів. Грунтові води четвертинних відкладів

- високомінералізовані, сильно забруднені і, як наслідок, неприпустимо токсичні. У місцях розвантаження прісних напірних вод неогену мінералізація грунтових вод падає, показники забруднення разом із токсичністю знижуються (Н.Ю.Єрмакова, 1999). Використання біотестування при виявленні ділянок активного взаємозв'язку поверхневих і підземних вод, зокрема розвантаження останніх, має важливе практичне значення. У водоймах, які мають лікувальні чи промислові води, грязі, в місцях такого розвантаження відбувається розубожіння змісту цінних компонентів або привнесення з підземними водами небажаних домішок, тощо. В іншому випадку такі ділянки є важливою пошуковою ознакою при регіональних або розвідувальних роботах по водопостачанню.

Зменшення об'єму стоку р. Дунай внаслідок його зарегулювання, збагачення біогенами західного шельфу Чорного моря через викид без очистки у море щорічно 74030 тис.м3 стоків, дампінг грунтів, здобич мінеральних і біологічних ресурсів викликають дисбаланс у екологічній рівновазі північно-західного шельфу Чорного моря. З метою оцінки механізму і спрямування процесів, що відбуваються у даному районі, автором виконана експрес-оцінка ступеню токсичного забруднення поверхневих вод і донних осадів методом біотестування у комплексі з гідрохімічними і гідробіологічними дослідженнями "Одесморгео". Наслідки біотестових випробувань, зроблених паралельно з гідрохімічними, показали, що вода гирла р. Дунаю нетоксична.

місцями припустимо токсична, зміни токсичності з глибиною несуттєві (Н.Ю.Єрмакова, 1998). Всі гідрохімічні показники Дунайської води по даним "Одесморгео" знаходяться в рамках норм для питної води. Аналіз витяжок донних відкладів показав, що вони високотоксичні (Т=100%), тобто токсичні речовини, відсутні у річній воді, концентруються у донних відкладах. Саме токсичність донних відкладів у даній ситуації - сигнал екологічної небезпеки на момент дослідження. Місце впадіння р. Дунай у Чорне море є своєрідним геохімічним бар'єром, де води ріки разом зі своїми зависями, розчиненими речовинами, забруднювачами зазнають значних фізико-хімічних і механічних перетворень, тому використання експрес-біотестуїзання актуальне для вивчення еколого-геологічних умов.

Метод біотестування був би надзвичайно ефективним для вивчення просування наслідків екологічної катастрофи, що сталася у січні 2000 р. па Дунаї, та можливого забруднення підземних вод берегової смуги.

Автором була вивчена залежність ступеню токсичності підземних вод Ленінградської області і їх забруднення від кислотно-лужних (рГГ) і окислювально-відновних (ЕЬ) умов водного середовища, які створюють можливість знаходження у воді нормованих компонентів у різних формах і концентраціях при рівній кількості і характері забруднення. Властивий для підземних вод даного району діапазон 6<рН<9 сприятливий для міграції

♦ + 2 *- О *■

таких елементів з постійною і перемінною валентністю, як № , Ва , СсГ , Ре2\ Ре3+, Мп2+, Мп3+, присутності їх у кількостях, рівних ГПК і вище (в 1,5— 50 разів для розглянутих вод). Проаналізованим підземним водам по міграційним здібностям компонентів, в них виявлених, властиві 2 геохімічних типа (згідно з С.Р.Крайновим, 1980): І- рН = 6-9 і ЕЬ=250-0 мВ (58% проб); II-рН=6-9 і Е1і<0 мВ (42%). Аналіз форм знаходження визначених хімічних компонентів у даних геохімічних середовищах дозволив пояснити відсутність прямої залежності між сумарною концентрацією усіх компонентів, концентрацією кожного з них, або відношенням концентрацій компонентів до їх ГПК і токсичністю вод. В різних геохімічних умовах водного середовища формується хімічний склад, сприятливий для міграції компонентів у простих катіонних формах, або складних комплексах з органічними речовинами природного чи техногенного походження. Тому різні форми існування і міграції хімічних елементів, що виявлені у підземних водах Ленінградської області, визначають різну міру їх токсичної дії на біоту. (Н.Ю.Єрмакова, 1999). Міра токсичності визначається тим, у якій фізико-хімічній формі - катіонній простій чи у складному органічному комплексі знаходиться компонент, бо сполуки забруднювачів в органічних комплексах значно зменшують їх токсичний ефект. Це дозволило зробити висновок, що валовий вміст елементів, який перевищує ГПК, або їх сума не завжди є показником непридатності води. Необхідний поглиблений і всебічний аналіз форм і фізико-хімічних умов знаходження цих елементів у воді.

Останні два розділи дозволяють зробити такі висновки.

Підземні води зони активного водообміну являють собою складну динамічну і нерівноважну систему, що взаємодіє з атмосферою, поверхневою гідросферою, біосферою, грунтами зони аерації, глибокими горизонтами літосфери, техносферою. Зміна геохімічних типів і якості підземних вод визначається різноманітністю кліматичних, геоморфологічних, гідрологічних, тектонічних, літогеохімічних, гідродинамічних чинників, характером і інтенсивністю техногенного навантаження.

Гумідній зоні з її невисокими температурами повітря, надлишковим зволоженням, високою водопроникністю і промитістю водовміщуючих порід, гідрогеохімічною і гідродинамічною зональністю притаманне зменшення значень окислювально-відновного потенціалу до ЕЬ<250 мВ через витрату кисню на окислювання органіки (природної, і антропогенної), чому відповідає підвищена кількість в цих водах заліза і марганцю. Зміни хімічного складу визначають зменшення ступеню токсичності розглянутих підземних вод Ленінградської області з глибиною (табл.1).

В арідній зоні з властивими їй перевагою випарювання над опадами, засоленням порід зони аерації і неглибоким заляганням грунтових вод, високим ступенем розпаду органіки і зв'язуванням її в важкорозчинні фульвати і гумати кальцію, високими показниками ЕЬ, відповідною гідродинамічною і оберненою гідрохімічною зональністю підземних вод у природних умовах спостерігається пряма залежність ступеня загальної токсичності від природної мінералізації підземних вод і особливостей мікрокомпонентного складу. При надмірному або нестабільному водовідборі порушуються природні гідродинамічні і термодинамічні рівноваги, до складу підземних вод додаються техногенні забруднювачі, що змінюють фізико-хімічне середовище міграції елементів. Це значно ускладнює дослідження, направлені на виявлення закономірностей у таких змінах. Відповідно різноспрямованим змінам хімічного складу відбувається різноспрязиована зміна показників загальної токсичності підземних вод Північно-Кримського промислового району (див. табл. 1).

У гірських районах і передгір'ях із властивими їм сильною розчленованістю рельєфу, активним водообміном поверхневої і підземної гідросфер, активною геодинамічною і геохімічною роллю поверхневих і підземних вод формуються потоки слабомінералізованих і прісних грунтових вод в алювіальних відкладеннях річкових долин. Якість таких підземних вод залежить не тільки від міри захищеності, гідродинамічних, геохімічних параметрів водоносного горизонту, режиму водовідбору, але і від гідрологічного і хімічного (природного, антропогенного) режиму даної річкової системи, що відбивається на гідробіологічних показниках якості і міри токсичності вод. Там, де інфільтраційна складова в балансі ресурсів підземних вод переважає, може відбуватися періодичне погіршення їхньої якості, як продемонстрував хімічний і токсикологічний аналіз якісного складу вод в алювіальних відкладеннях середньої течії р. Бельбек у Криму (див. табл.1).

і ^лш-фирмащя пдрогсохімічшіх типів підземних вод І міри їхньої токсичності в залежності від природних і техногенних умов формування

(за даними СПбДУ, "Кримгеологія", УкрДІМР)

Вол. І'ор-нт Глибина заляг. Напрям потоку Мінералізація (г/дмЗ). хімічний тип Токсич- Чинники формув.

вод. гор-ту їм) підз. вод компоненти в С$?ГПК ність, Т% токсичності

І. Гумідна кліматична зона

Пряма гідрогеохімічна зональність (Ленінградська область)

ЗО 1 М„4 НС0,30,- Na.Ca.Ma: Еіі +75. рН 7.4 Бе, Ва, иеокисл. органічні речовини 82,9 природно- антроп.

с,-о. 150 і Мп, ІІССКС1- Иа: Еіі +85. юН 7.9 Ре, Мп, Ва. неокисл. органічні речовини 45,7 природи.

Р№, 233,2 М, 4 С1.ИС03- N3; НЬ -75, рН 8,48 0 природи.

ІІ.Лрідна кліматична зона

Зворотна гідрогеохімічна зональність (Північно -Кримський промрайон)

0 20 і Мл, SOi.Cl-Ca.Na; ЕІг+240, рН 7.3 АІ, Мп, Ьі, В 81,5 природно- антрон.

60 М? л С1-Са^а: Еіі +290. яН 8.0 ЛІ. Мп, Ьі, І 100 природно- антрон

К.;пЫ|Ш 70 М., С7- Тчіа: ЕИ +250. оН 8.3 Ід 28.5 природ.

Річноелрямована * гідрогеохімічна зональність (Північно -Кримський промрайон)

01т М„«СІ-Ка; ЕЬ +280. рН 7.9 Вг 48 антроп.- природн

56 Мл л СІ.ЗО.і- Ка; ЕІі +250. вН 7.1 Вг 91 природно- аггтроп.

Ы.р|К|Г.1 80 1 Мг,. СІ- ЕЬ +270. оН 7.6 РЬ 68 природно- аіпроп

Інфільтрація поверхневих вод гірських рік в водоносний горизонт (р.Бельбек. Бельбекський водозабір, Крим)

р. Бельбек 1 Мп * НСО-,- М2,Са; Еїі -33. рН 8.3 Ге,Л^СПЛВ. органічні речовини 86,5 антроп.

раї 20 МпиНСО*- СІ.Са.Ме: РЬ 7.6 Ре,Ві\ ДДН, ГХЦГ.рогор 45 антроп

Розвантаження прісних підземних вод в мінералізовані грунтові підземні води (Чокракське родовище лікувальних ірязей, Крим)

УаІ 2 відсутність розвантаження - М„ с СІ.ЗО,- Ш.Ме: ЕЬ 0. оН 7.4 органічні речовини 100 природ.

Оаі 2 М, ,СІ,804- Ма,Мр; ЕЬ +140.рН 7.3 0 природ.

N. Р >100 ! М<, БОцСЇ-М&Са . ........ ... . .. - природ.

В умовах оберненої гідрогеохімічної зональності, тектонічної поруше-ності корінних порід при розвантаженні підземних вод глибоких водоносних горизонтів у перші від поверхні горизонти відбувається розведення і трансформація вихідного хімічного складу і мінералізації підземних вод перших від поверхні горизонтів, що відбивають показники токсичності цих вод. В окремому випадку відбувається розубожування мінералізованих грунтових підземних вод району Чокракського родовища лікувальної грязі у Криму прісними підземними водами неогенових і палеогенових відкладень, що закономірно відбивається на зменшенні ступеня їхньої токсичності (див. табл.1).

Розділ 5. Переваги експресних біологічних методів та рекомендації по їх використанню для еколого-гідрогеологічних досліджень.

В розділі наводиться наукове обгрунтування вибору оптимальних варіантів біотестування і їх ефективності для еколого-гідрогеологічного моніторингу. Тут слід враховувати, що: 1) реакції поводження - найбільш показовий критерій оцінки функціонального стану організму, бо навіть незначні зміни балансу речовин і біохімічних процесів, викликаних інтоксикацією, призводять до зміни первинних реакцій поведінки; 2) для підвищення ефективності дослідження необхідно використовувати набір тест-об'єктів, які відповідають різноманітним групам водних співтовариств; 3) у спрощеному варіанті можливе застосування лише хемотаксису інфузорій, який найбільш контрастно відображує відгук на токсичність середовища через відсутність адаптогенного потенціалу; 4) використання для біотестування приладу "Біо-тестер-2" і гест-об'єктів інфузорій дозволяє тестувати і підземні, і поверхневі, і сточні води, і водні витяжки грунтів та донних відкладів; 5) використанню даного метода сприяє його дешевизна (для виконання біотестування достатньо міні-проби об’ємом до 5 мл без консервації'), експресність (за 1 восьмигодинний робочий день може бути виконано до 100 аналізів), інтегральність (тест-організми реагують на весь комплекс присутніх інгредієнтів).

Результатами досліджень доведено, що оперативний контроль стану ГС має на увазі проведення не тільки геохімічних досліджень для виявленім техногенних аномалій, джерел забруднення, умов накопичення токсикантів, а й біотестування і біоіндікацію з виявленням токсичних ефектів на біоту та оцінкою інтенсивності їх прояву - ступеню токсичності і ступеню сапробності (Н.Ю.Єрмакова, 1995 - 1998). Аналіз сполученості установлених техногенних аномалій і ділянок підвищеної токсичності уточнює перелік забруднюючих інгредієнтів, їх джерела, форми знаходження, шляхи міграції та ступінь біологічної небезпеки. Принципова відміна схеми експресних геотоксикологічних досліджень за допомогою біотестування водних середовищ (виділення на геотоксикологічній карті на основі інтегрального показника токсичності ділянок різного ступеня токсичності) від інших методик, запропонованих у багатьох роботах (В.М.Гольдберг, 1980,1987,

В.І.Іодказіс, 1993, В.С.Ковалевський, 1991,1993, А.Н.Коноплянцев, 1979, К.Є. Пітьова, 1993, А.Н.Воронов, 1993, Е.В.Козлова, І.Криза,1993 та ін.), полягає у

виявленні як джерел забруднення, так і наслідків їх дії на біоту, які можуть не співпадати у просторі. Так, при нанесенні полів акумуляції забруднення і полів токсичності на єдину топо- чи гідрогеологічну основу можливе просторове відокремлення пргонаків, які картуються (за межами відчутних техногенних аномалій можливе збереження ефекту токсичності, в іншому разі можлива відсутність показників токсичного ефекту при концентраціях компонентів вище рівня ПІК або фонових). Це доводить необхідність біотестування у загальному комплексі досліджень. Основна задача завершального етапу еколого-гідрогеологічних робіт полягає у виявленні діючих агентів екологічних порушень, міграційноздатної складової компонентів ГС, доцільному вибірковому вивченню гідрогеологічних та інших об'єктів ГС - найбільш активних концентраторів токсикантів.

В еколого-гідрогеологічному картуванні експресне біотестування слід застосовувати на першому етапі досліджень для складання дрібномасштабних (1:200 000) і великомасштабних (1:100 000-1:50 000) карт токсичності, оскільки розподіл забруднювачів має звичайно осередковий, нерівномірний, іноді точковий характер (Н.Ю.Єрмакова,1996, А.В.Лущик,

Н.Ю.Єрмакова, 1998). Це дозволить цілеспрямовано виконати подальші еколого-гідрогеологічні дослідження.

Висновки

Результати досліджень якісного стану підземних вод експресними біологічними методами в комплексі з традиційними в різноманітних гідрогеологічних умовах України і ближнього зарубіжжя дозволили:

- вперше адаптувати методику застосування біоиндикації і біотестування водного середовища для задач екологічної гідрогеології, виявлення осередків забруднення й оцінки якості підземних вод;

- довести можливість використання методичних прийомів, основаних на спроможності організмів-індикаторів і тест-організмів реагувати на забруднення водного середовища в початковій стадії, для фіксації ореолів забруднення підземних вод, виявлення взаємозв'язків водоносних горизонтів і поверхневих вод, інтегральної оцінки рівня забруднення підземних вод, для ведення моніторингу;

- довести необхідність і обов'язковість біотестування в загальному комплексі досліджень в зв'язку з можливим неспівпаданням хімічного забруднення і полів токсичності у просторі;

- не тільки виявити поля забруднення, але й показати деякі наслідки їх дії на біоту;

- визначити основні закономірності формування токсичності підземних вод: ступінь токсичності підземних вод Ленінградської області в зоні активного водообміну зменшується з глибиною згідно природній гідрогеохімічній й гідрогеодинамічній зональністі; зміна міри токсичності підземних вод Південно-Кримського промрайону відбувається прямо пропорційно зміні мінералізації останніх, а в антропогенно-змінених умовах збільшується через насиченість води токсичними компонентами; грунтові води алювіальних і

корінних відкладень. долини р. Бельбек (Крим) у зв'язку з площинним очаговим забрудненням і в умовах живлення їх поверхневим стоком змінюють свою токсичність у тісному взаємозв'язку з токсичністю останнього;

- виявити залежність показників токсичності підземних вод від ступеня мінералізації, аномального вмісту важких металів та інших компонентів-забруднювачів у межах Північно - Кримського промислового району, Ленінградської області, долини р.Бельбек (Крим) та ін.;

- вперше за допомогою показників токсичності виявити ділянки розвантаження підземних вод у районі родовища лікувальних грязей оз. Чокрак (Керченський півострів);

- на основі аналізу і зіставлення даних експресних біометодів (біоіндикації й біотестування) і звичних методів аналізу, разом із вивченням геологічних, гідрогеологічних, геохімічних природних і техногенних умов геологічного середовища, рекомендувати методику експрес-біотестування підземних вод (можливо й інших об'єктів ГС - вод, грунтів, донних осадів) для еколога -гідрогеологічного картування (м-ба 1: 200 000 - 1:50 000) і моніторингу ГС:

1) на першому етапі робіт застосовувати біотестування для тотального обстеження і картування території щодо ступеня загальної токсичності вод;

2) на наступних етапах картування, коли виявлені екологічно небезпечні і потенційно небезпечні ділянки, у їхніх межах проводити детальне біотестування разом із физико - хімічними дослідженнями;

- встановити в якості завдань послідуючих досліджень розробку методики

застосування комплексу специфічних тест-об'єктів, що дозволяють розмежувати природний і техногенний характери токсичної дії підземних вод на живий організм і вивчати якість вод з високим ступенем мінералізації природної чи антропогенної. .

Список опублікованих праць за темою дисертації:

1. Перспективи використання комплексу експресних методів для виявлення просторового розповсюдження забруднення геологічного середовища нафтопродуктами // Мінеральні ресурси України. - 1997. - №1-2,- С.42-43 (співавт. А.В. Лущик, М.І.Швирло., І.П.Давиденко, В.І.Морозов,

І.В.Кузнєцов, М.К.Осикін, Є.ОЛковлєв, М.С.Огняник).

2. Выявление очагов притока поверхностных и подземных вод в четвертичные водоносные горизонты методом биологического тестирования // Мінеральні ресурси України. - 1999. - №4. - С. 42-44.

3. Рекомендации по применению биотестирования для экспрессных гео-токсикологических исследований подземной гидросферы и других объектов геологической среды // Мінеральні ресурси України. - 2000. -№2. - С. 41-42.

4. Об эколого - гидрогеохимическом и гидрогеохимическом картировании крупных городских агломераций с целью сокращения времени при решении вопросов мониторинга геологической среды II Науково - техн. журн. Українського Будинку економ, та науково - техн. знань товариства "Знання" України. -1998.-№4.- С.13 (соавтЛущик А.В.).

5. Опыт проведения экспресс -оценки степени токсического загрязнения поверхностных вод и донных осадков в районе устья р. Дунай и о. Змеиный с помощью биотестирования // Вісник Українського будинку економічних та науково - технічних знань. - 1998. -№2. - С. 21.

6.Формирование донной фауны Симферопольского водохранилища II Природоохранные исследования экосистем. - Симферополь: СГУ. - 1986. - С. 82-88 (соавт. Г.А.Киселева, В.Г.Павлгочек).

7. Биотестирование как метод экспрессной оценки состояния геологической среды // Проблемы экологии и рекреации Азово-Черноморского региона. - Симферополь: Таврида. - 1995. - С. 35-39.

8. Влияние физико-химических факторов на формирование токсичности подземных вод, рекомендуемых для питьевого водоснабжения // Строительство и техногенная безопасность. - Симферополь: Крымский институт природоохранного и курортного строительства. - 1999. - С.205-209.

9. Применение биологического тестирования природных и сточных вод в эколого-геологическом картировании на территории Украины и стран СНГ. Препринт Крымского республиканского центра научно-технической и экологической информации. - Симферополь, 1996.4с.

10. Биологическая индикация экологического состояния Симферопольского водохранилища и ее корреляция с данными иных методов / Москва, 1986. - С. 121. - Рус. - Деп. в ВИЭМС 24.07.86, №260-мг // Анот. в Библиогр. указателе ВИНИТИ "Депонированые научные работы (природные и точные науки)", №5, 1986.

11. Опыт экспрессной биологической индикации техногенного загрязнения поверхностных вод на примере Равнинного Крыма // Труды Всесоюз. науч.-техн. конф. "Геоэкология: проблемы и решения" (Москва, 26-30 апр., 1990). - 4.2. Гидрогеол. аспекты в экологии. - М. - 1991. - С. 230-231.

12. Биологическое тестирование состояния геологической среды в сфере влияния значительных промышленных предприятий Крыма // Труды Между-нар. семинара "Экологическая гидрогеология стран Балтийского моря". -Санкт - Петербург: СпбГУ. - 1993. - С, 139.

13. Применение метода биотестирования при определении качества природных вод в различных хозяйственно - освоенных районах Крыма II Труды конф. "Современные проблемы экологического состояния геологической среды Украины" (Киев, 27-29 июня, 1995). - К., 1995.- С. 109-110.

14. Применение биологического тестирования природных вод в экологогеологическом картировании на примере оценки экологического состояния р.Бельбек в Крыму // Труды Междунар. науч.-прак. конф. "Экологические аспекты загрязнения окружающей среды" (Киев, 26-28 марта, 1996). - 4.2. -К., 1996.-С.158.

15. Современные подходы и методы получения информации для оценки экологической ситуации // Труды научно-тех. конф. "Формирование окружающей среды на урбанизированных территориях Крыма".- Симферополь.-

1996.-С.17.

Анотація

Єрмакова Н.Ю. Застосування експресних біологічних методів в еколого-гідрогеологічних дослідженнях.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук з спеціальності 04.00.06. - гідрогеологія. Інститут геологічних наук Національної Академії Наук України, м. Київ, 2000 р.

На основі власних досліджень і аналізу існуючих у вітчизняній і світовій практиці розробок зроблені висновки методичного плану щодо можливості, ефективності і отже доцільності застосування біологічних методів вивчення умов формування і стану підземних і пов'язаних з ними поверхневих вод, а також інших компонентів геологічного середовища за різних природних чи техногенно змінених гідрогеологічних умов України і деяких країн СНД. Доведена адекватність, експресність, оперативність, інтегральність, дешевизна, доступність обраного автором методу біотестування за допомогою приладу "Біотестер -2".

Дані рекомендації з адаптації методів біотестування та використання їх наслідків для еколого-гідрогеологічного картування і моніторингу геологічного середовища з врахуванням гідрогеологічних умов. Обгрунтовані засоби застосування біотестування у комплексі з традиційними методами, а в окремих випадках - для коректування і об'єктивної інтерпретації наслідків останніх.

Ключові слова: підземні, поверхневі води, біотестування, водоносний горизонт, моніторинг, комплексоутворення, речовини - забруднювачі, інтегральність.

Ermakova N.Yu. The application of peculiarities of express biological methods for the ecological- hydrogeological research - Manuscript.

Dissertation for a Candidate of geological science degree, specialized field 04.00.06 - hydrogeology. Institute of geological science of National Academy of science of Ukraine, Kyiv, 2000.

The conclusions on a methodical plane on the possibility, effectivity and, hence, the expediency of the employment of biological methods of the study of the conditions of underground water formation and state and also of surface water, connected with them, end another components of the geological environment under different natural or technogenously changed hydrogeological conditions of the Ukraine and some countries of CIS. Have been made on the basis of our own investigations and analysis, existing in the domestic and the world practice and elaborations. The identity, expressivity, promtitude, integrality, low prices, accessibility of the biotesting method with "Biotester-2" device, selected by the author have been proved.

The recommendations on the adapting of biotesting methods and on employment of their results for the ecological-hydrogeological mapping and monitoring of the geological conditions have been given. The methods of the bioindica-

tion employment together with the complex of traditional methods and objective interpretation of the results of the latter have been substantiated.

Key words: underground water, surface water, biotesting, aquifer, monitoring, complex forming, contaminants, integrality.

Ермакова Н.Ю. Применение экспрессных биологических методов в экологогидрогеологических исследованиях.

Диссертация на соискание научной степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.06. - гидрогеология. Институт геологических наук Национальной Академии Наук Украины, г. Киев, 2000 г.

На основе собственных исследований и анализа существующих в отечественной и мировой практике разработок сделаны выводы методического плана относительно возможности, эффективности и целесообразности применения биологических методов изучения условий формирования и состояния подземных вод, а также связанных с ними поверхностных вод и других компонентов геологической среды в различных природных или техногенно измененных гидрогеологических условиях Украины и ближнего зарубежья.

Для определения суммарного токсического эффекта воздействия факторов среды на организм или систему организмов целесообразно наряду с традиционными физико-химическими методами анализа качества вод использовать биологическую индикацию и биологическое тестирование или (при ограниченных возможностях) только биотестирование, существенно восполняющие недостаточность перечня анализируемых веществ и обеспечивающие объективное обнаружение токсических эффектов и оценку интенсивности их проявления.

Доказана адекватность, экспрессность, оперативность, интеграл ьность, дешевизна, доступность избранного автором метода биотестирования с помощью прибора "Биотестер - 2" как основного метода предварительных эко-лого-гидрогеологических исследований.

Даны рекомендации по адаптации метода биотестирования и использованию полученных с его помощью результатов для эколого-гидрогеологи-ческого картирования и мониторинга геологической среды с учетом гидрогеологических условий. На первом этапе эколого-гидрогеологических работ целесообразно применять биотестирование для тотального обследования и картирования территории по степени общей токсичности вод. На втором этапе картирования, когда определены экологически опасные и потенциально опасные участки, в их границах проводить детальное биотестирование совместно с физико - химическими исследованиями.

Обоснованы способы применения биотестирования в комплексе с традиционными методами, а в отдельных случаях - для корректировки и современной научной интерпретации результатов последних, что позволяет делать объективные выводы о качественном состоянии подземных вод и других компонентов геологической среды.

Ключевые слова: подземные, поверхностные воды, биотестирование, водоносный горизонт, мониторинг, комплексообразование, вещества - загрязнители, интетральность.