Оценка токсичности вод и донных отложений антропогенно загрязненных экосистем методом биотестирования

Игнатова, Надежда Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Оценка токсичности вод и донных отложений антропогенно загрязненных экосистем методом биотестирования
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Оценка токсичности вод и донных отложений антропогенно загрязненных экосистем методом биотестирования"

На правах рукописи

003485759

ИГНАТОВА НАДЕЖДА АНАТОЛЬЕВНА

ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ВОД И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ АНТРОПОГЕННО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ МЕТОДОМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА НИЖНЕГО ДОНА)

03.00.16- экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

- 3 ДЕК 2009

Ростов-на-Дону - 2009

003485759

Работа выполнена в ГУ «Гидрохимический институт» Росгидромета (ГХИ)

Научный руководитель: член-корреспондент РАН, профессор

Никаноров Анатолий Максимович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Абросимова Нина Акоповна

кандидат биологических наук, доцент Зинчук Ольга Анатольевна

Ведущая организация: Кубанский государственный университет,

г. Краснодар

Защита диссертации состоится 24 декабря 2009 г. в 17.00 на заседании диссертационного совета Д 212.208.32 по биологическим наукам при Южном федеральном университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Б.Садовая, 105, ЮФУ, зал заседаний ЮФУ, e-mail: denisova777@inbox.ru, факс: (863)2638723).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южного федерального университета (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148) и на сайте Южного федерального университета по адресу: www.sfedu.ru

Автореферат разослан «18» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совету кандидат биологических наук

Денисова Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Поверхностные воды (пресноводные водоемы и водотоки) являются наиболее важными для жизнедеятельности человека. Исследование вод и донных отложений экосистем водных объектов важно с точки зрения изучения их токсического действия, так как известна общая тенденция последнего времени - активное распределение токсикантов в водной среде и аккумуляция их в донных отложениях. Токсичность - характеристика биологическая, и может быть определена только с использованием живых организмов, поскольку получаемые аналитическими методами концентрации отдельных загрязняющих веществ не позволяют оценить их экологическое влияние на биоту. В мировой практике методу биотестирования (из числа биологических методов) все больше отводится роль скрининга загрязнения, результатом которого является сигнальная информация о местах и степени токсичности водного объекта.

Использование водных ресурсов бассейна Нижнего Дона многопланово: водоснабжение, ирригация, гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, рекреационное обслуживание. В связи с этим водная экосистема Нижнего Дона испытывает все возрастающее антропогенное воздействие, одним из негативных последствий которого является токсическое действие на гидробиоту.

Это делает необходимым и актуальным изучение водных экосистем бассейна Нижнего Дона в выбранном ключе. Работа включала теоретические проработки и натурные исследования.

Цель и задачи исследования. Цель работы - оценить методом биотестирования с помощью тест-объектов различных трофических групп и систематической принадлежности токсичность вод и донных отложений антропогенно загрязненных экосистем бассейна Нижнего Дона.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Обобщить и проанализировать современные подходы по оценке токсичности компонентов водных экосистем биологическими методами. Уточнить особенности биотестирования поверхностных вод и донных отложений.

2. Изучить изменение пространственно-временной токсичности водной составляющей экосистемы реки Дон, испытывающей нагрузку мегаполиса.

3. Оценить токсичность водных экосистем Нижнего Дона, расположенных вблизи населенных пунктов.

4. Дать оценку токсичности компонентов водных экосистем реки Темерник и реки Грушевка после мероприятий по оздоровлению рек.

5. Выявить изменение токсичности экосистемы озера Голубого, испытывающего рекреационную нагрузку.

6. Оценить токсичность вод и донных отложений отдельных створов экосистемы Цимлянского водохранилища.

Основные защищаемые положения:

1. В условиях воздействия мегаполиса мобильно меняется пространственно-временная токсичность вод экосистем (участки рек Дон и Темерник в пределах мегаполиса).

2. Под влиянием рекреационной нагрузки в компонентах экосистемы озера, используемого в целях отдыха населения, происходит ускоренное появление токсичности (озеро Голубое).

3. Результатом мероприятий по оздоровлению рек является снижение токсичности вод и донных отложений экосистем (рек Грушевка, Темерник).

4. Метод биотестирования является самостоятельным методом по оценке токсичности компонентов водной экосистемы. Комплекс данных о токсичности вод и донных отложений по данным биотестирования позволяет оценить состояние водной экосистемы.

Научная новизна работы. Получены новые данные о токсичности вод и донных отложений экосистем бассейна Нижнего Дона методом биотестирования. Впервые по многолетним данным биотестирования:

- показана динамика пространственно-временной токсичности вод экосистемы реки Дон в пределах мегаполиса;

- выявлено ускоренное появление токсичности вод и донных отложений экосистемы водоема, испытывающего рекреационную нагрузку (озеро Голубое);

- установлено снижение токсичности экосистем рек Грушевка, Темерник после мероприятий по очистке рек;

- по комплексу данных о токсичности вод и донных отложений охарактеризовано состояние водных экосистем озеро Голубое, отдельных створов Цимлянского водохранилища.

Составлен список гидробионтов (реальных и потенциальных тест-объектов для биотестирования) с указанием их экологических особенностей.

Разработан определитель для определения структуры популяции коловратки ВгасЫопш са1уыЯогиз.

Практическая значимость. По материалам проведенных исследований разработаны методики биотестирования по оценке токсичности вод и донных отложений экосистем, утвержденные Росгидрометом. Сетевые подразделения Росгидромета обеспечены руководящими документами Р 52.24.662-2004, РД 52.24.669-2005, Р 52.24.690-2006. Рекомендации могут быть использованы

специалистами по мониторингу, контролю и охране окружающей среды и водных ресурсов.

Материалы данной работы используются в учебном процессе ЮФУ при чтении курсов лекций, прохождении студентами производственной практики, написании курсовых и дипломных работ экологической специализации.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на отчетных сессиях ГХИ, международных, всероссийских конференциях: «250-летию МГУ им. М.В. Ломоносова» (Москва, 2002), «Промышленная экология» (Ростов-на-Дону, 2003), «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек» (Астрахань, 2004), «10 лет сотрудничества России и Беларуси в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды и перспективы дальнейшего развития» (Москва, 2006), «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Лиманчик, 2006, 2007, 2008), «Современные проблемы альгологии» (Ростов-на-Дону, 2008), «Современные фундаментальные проблемы гидрохимии и мониторинга качества поверхностных вод России» (Азов, 2009), «Техносферная безопасность, надежность, качество, ресурсосбережение» (Ростов-на-Дону-Шепси, 2005), «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы» (Борок, 2008), Конференции «Экология. Экономика. Информатика» (Дюрсо, 2008, 2009), 9 Гидробиологический съезд (Тольятти, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 научных работ, объемом 9,2 п.л., из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК, три руководящих документа, утвержденных Росгидрометом. Доля участия автора в публикациях составляет 46% (4,2 п.л.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 161страницах печатного текста. Состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы, включающей 128 источника отечественных и 19 зарубежных авторов. Содержит 47 таблиц и 30 рисунков.

Исследования выполнены в рамках ЦНТП Гидрохимического института «Научные исследования и разработки в области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды» и Южного отдела Института водных проблем РАН «Исследования внутриводоемных процессов в пресноводных экосистемах Юга России и оценка их влияния на качество вод».

Личный вклад автора в работу заключается в непосредственном выполнении экспериментальных исследований с тремя тест-объектами (представителями беспозвоночных) по всем разделам диссертационной работы, проведении анализа и обобщения результатов работы, сбор, систематизация и анализ литературных и экспериментальных данных.

Автор выражает благодарность сотрудникам и коллегам лаборатории экспериментальной гидрохимии Гидрохимического института и Южного отдела института водных проблем РАН за помощь в экспедиционных работах, ценные советы и важные замечания в ходе выполнения работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ БИОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

В главе проанализированы современные биологические методы оценки качества вод. Указаны отличия методов биоиндикации и биотестирования. Выявлена специфика биотестирования поверхностных вод. Очерчены проблемы использования метода биотестирования в мониторинге токсичности поверхностных вод.

Глава 2. МЕТОД БИОТЕСТИРОВАНИЯ В ОЦЕНКЕ ТОКСИЧНОСТИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

В главе проанализирован современный биологический метод оценки токсичности донных отложений на основе биотестирования. Приведена характеристика донных отложений водных экосистем, показана природа токсичности донных отложений. Выявлены особенности и основные принципы биотестирования донных отложений. Приведены разработанные шкалы для оценки состояния экосистемы водного объекта или его участка по данным биотестирования вод и донных отложений, проведенных одновременно.

Глава 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методики и объем исследований

Материалом для работы послужили исследования, проведенные в 2003-2008 годы на базе ГУ ГХИ. В качестве объектов токсикологических исследований были выбраны следующие объекты Нижнего Дона: 1) экосистемы водотоков: участок р. Дон в пределах мегаполиса (г. Аксай, Ворошиловский мост, впадение р. Темерник, Кумжинская роща); река Дон (11 створов наблюдения Северо-Кавказским УГМС в районе городов и населенных пунктов г. Ростов-на-Дону, г. Азов, п. Колузаево); река Темерник (3 пункта наблюдений: Ростовское море, район железнодорожного моста, устье); река Грушевка (3 пункта в пределах г. Шахты); 2) экосистемы водоемов: озеро Голубое, расположенное в рекреационной зоне левобережья р. Дон; отдельные створы Цимлянского водохранилища (створы 19, 20, 23, 24, 69 наблюдений УГМС).

Для выполнения работы были использованы материалы собственных исследований по биотестированию поверхностных вод и ДО экосистем (2003-2007

г.г.). Для анализа привлечены материалы по токсичности, полученные ранее сотрудниками ГУ ГХИ; материалы по фитопланктону - инженера ЮО ИБП РАН Черниковой Г.Г. и данные «Экологических вестников Ростовской области», химического загрязнения - по «Ежегодникам» Росгидромета. Пробы на токсичность отбирали одновременно с отбором проб на гидробиологический анализ.

Исследования выполняли с использованием методик биотестирования, установленных документами, действующими в системе мониторинга Росгидромета, в том числе рекомендациями по оценке токсического состояния водных объектов [Р 52.24.565-94; Р 52.24.662-2004; Р 52.24.669-2005], разработанными ГУ ГХИ с учетом требований международных и европейских стандартов.

Для оценки токсичности вод, донных отложений (необработанных «нативных» и их водных вытяжек) использовали пять тест-объектов различных трофических уровней и систематических групп: общепринятый вегвистоусый рачок Daphnia magna, коловратку Brachionus calyciflorus, ресничные инфузории Paramecium caudatum, зеленые микроводоросли Scenedesmus obliquus, личинки комаров Chironomus plumosus. Важным при работе с коловратками является определение в популяции самок и яиц различной категории. Использовали составленный нами определитель структуры популяции коловратки Brachionus calyciflorus. В лаборатории ГУ ГХИ поддерживали маточные культуры всех используемых в качестве тест-объектов гидробионтов, хирономид брали из природных водоемов.

Оценка токсичности является экспертной, ее характеризуют словесно. Степень токсичности оценивали по наличию острого, подострого или хронического токсического действия (ОТД, П/ОТД, ХТД соответственно) исследуемых проб воды и донных отложений на тест-объекты.

Экспериментальные исследования включали острый опыт с экспозицией 96 часов для дафний и хирономид, 72 часа - для инфузорий и коловраток. В случае отсутствия ОТД проводили анализ на выявление ХТД по показателям плодовитости дафний и коловраток, прироста численности микроводорослей.

Эксперименты проводили в сосудах различной вместимости в зависимости от используемого тест-объекта (от 0,5 мл для парамеций и коловраток до 1 л для дафний).

При исследовании токсичности необработанных донных отложений их освобождали от инородных включений, помещали в плоские сосуды и доливали отстоянной водопроводной водой до уровня 1-2 см выше слоя отложений. Водную вытяжку готовили в объемном соотношении 1:4 с дехлорированной водопроводной водой с последующим экстрагированием на шейкере в течение часа. Для анализа брали отстоянную в течение получаса надосадочную жидкость.

В качестве тест-показателей использовали гибель (или выживаемость) всех тест-объектов, плодовитость коловраток и дафний, поведенческие реакции хирономид, прирост численности микроводорослей. В качестве контроля использовали две серии: дехлорированную водопроводную воду и воду из условно «чистого» участка. Все эксперименты проведены в трехкратной повторности. Критерием токсичности пробы являются отличия в показателях токсичности на 25 % и более, от контроля.

При оценке уровня токсического статуса р. Темерник использовали шкалу Л.П.Брагинского (1985) для сточных вод с очень высокой степенью токсичности.

Направления и объем исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1. - Направления и объем работ

№№ п/п. Направления исследований Количество

1 Экосистемы водных объектов:

Водотоки 4

Водоемы 2

створы 31

2 Фитопланктон 14

3 Тест-объекты 5

4 Оценка токсичности вод и донных отложений по показателям:

Выживаемость 615

Плодовитость 215

прирост численности 189

поведенческие реакции 165

Приведена эколого-биологическая характеристика используемых тест-объектов.

3.2. Физико-географическая характеристика бассейна Нижнего Дона

В разделе описаны географические условия, особенности климата, почв бассейна Нижнего Дона.

3.3. Антропогенное воздействие и источники загрязнения бассейна Нижнего Дона

Рассмотрены виды и источники антропогенного воздействия на экосистему бассейна Нижнего Дона. Охарактеризовано состояние водных объектов по данным наблюдений ГСН Росгидромета. Данные о токсичности вод и донных отложений

экосистемы бассейна Нижнего Дона, полученные методом биотестирования, крайне малочисленны. Сведений о систематических наблюдениях в доступной литературе не обнаружено. Имеется информация по результатам отдельных наблюдений научно-исследовательских институтов.

Глава 4. ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ВОД И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЭКОСИСТЕМ, ИСПЫТЫВАЮЩИХ НАГРУЗКУ МЕГАПОЛИСА И НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

4.1. Пространственно-временная характеристика токсичности вод экосистемы реки Дон в пределах мегаполиса

Состояние планктоценозов. Антропогенное воздействие на биоту р.Дон в черте мегаполиса в сравнительном аспекте с 70-х годов по настоящее время сохраняется, что подтверждает состояние фитопланктонного сообщества: снижение видового разнообразия (после зарегулирования р.Дон видовое разнообразие снизилось почти в 6 раз), наличие 13-мезосапрбных видов. Однако, по данным «Государственного доклада» (2000-2002) и «Экологического вестника Дона» (2003-2006) состав доминирующих комплексов, характер сезонной динамики, видовое разнообразие и структура планктонных сообществ существенно не меняется. Значения индекса сапробности в пределах 1,8-2,3 свидетельствуют о среднем уровне загрязнения реки органическими веществами в основном за счет бытовых стоков. Указанный диапазон (Баринова и др., 2002) характерен для экосистем удовлетворительной чистоты, находящихся на границе стадии «самоочищение» и «угроза». К зонам вероятного эвтрофирования можно отнести створы у г.Аксай (2,3), сброс очистных сооружений (2,1), водосброс г.Азова (2,3).

Динамика токсичности вод. В 1995г. вода р. Дон была наиболее токсичной в сравнении с последующими годами. В этот год во всех створах обнаружено ОТД. При этом выживаемость тест-объектов составляла от 0 до 60 % от контроля (табл. 2).

В целом с 1995 г. по 2007 г. отмечается снижение токсичности вод участка р. Дон в черте мегаполиса. На протяжении всех 12 лет острое токсическое действие сохранялось только в пунктах Аксай и Н. Гниловская-2. В пункте Ворошиловский мост отмечается колебания токсического действия вод. Улучшение ситуации наблюдалось в пунктах Александровка, устье р. Темерник, Н-Гниловская-1, Кумжинская роща.

Следует отметить, что с 1995-2007 гг. произошло значительное улучшение состояния токсичности вод р. Дон в месте впадения р. Темерник (с гипертоксической до отсутствия). Так, в 1995 году ОТД проявлялось после первого часа воздействия. В 2003г. ОТД обнаружилось через 24 часа воздействия. В 2006

году ОТД сменилось хроническим, которое выявлялось через 96 часов воздействия. В 2007 году токсическое действие не было обнаружено (табл.3).

Таблица 2. - Динамика токсичности воды р. Дон по результатам биотестирования (выживаемость,%) Daphnia magna (Игнатова и др., 2008 а,б)

Пункт 1995г. 2003г. 2006 г. 2007г.

г. Аксай 50 (ОТД) 60 (ОТД) 60 (ОТД) 60 (ОТД)

п. Александровка 60 (ОТД) 60 (ОТД) 70(нет ТД) 70(нет ТД)

Ворошиловский мост 50 (ОТД) 70 (ХТД) 80(нет ТД) 60 (ОТД)

После впадения р.Темерник О(ОТД) 50 (ОТД) 70(нет ТД) 100 (нет ТД)

п. Н-Гниловская 1 0 (ОТД) 80(нет ТД) 80(нет ТД) 80(нет ТД)

п. Н-Гниловская 2 О(ОТД) 50 (ОТД) 60 (ОТД) 60 (ОТД)

Кумжинская роща 0 (ОТД) 80(нет ТД) 80(нетТД) 80(нет ТД)

ОТД - острое токсическое действие, ТД - токсическое действие

Таким образом, анализ многолетних данных по определению токсичности вод р. Дон в пределах мегаполиса (г. Ростов-на-Дону) свидетельствует о колебаниях токсичности, кроме пункта у г. Аксай, в котором токсичность сохраняется на протяжении 12 лет.

Таблица 3. - Результаты биотестирования р. Дон после впадения

р. Темерник по выживаемости дафний (Игнатова и др., 2008)

Год Выживаемость, % от контроля Часы Токсичность

1995 0 1 ОТД

2003 50 24 отд

2006 70 96 ХТД

2007 100 96 нетТД

ТД - токсическое действие, ОТД - острое токсическое действие, ХТД - хроническое токсическое действие.

В 80-90-е годы прошлого века токсичность в водах Нижнего Дона была выявлена в 10 из 11 створов Росгидромета (табл. 4). Высокий уровень токсичности обнаружен в районе г. Ростова-на-Дону, особенно в устье притока Дона - р.Темерник. В створе «выше города» вода также была токсичной. Доля токсичных проб воды Нижнего течения р. Дон в указанный период была весьма высока (90 %). Токсичность выявлялась эпизодически, что, по всей вероятности, обусловлено особенностями

сброса загрязненных сточных вод. Одна и та же проба воды оказывала различную степень токсического действия на разные тест-объекты (ОТД, ХТД), ингибирующее или стимулирующее действие. Так, при биотестировании воды р. Дон на дафниях из 11 проб 7 оказались токсичными: в 3 было обнаружено острое токсическое действие, в 4 - хроническое. В то же время для водорослей вода была токсичной в 4 из 5 проанализированных проб. Чрезвычайно чувствительными к загрязнению донской воды оказались коловратки: токсичными при биотестировании оказались все из 5 проб.

Таблица 4. - Характеристика токсического загрязнения воды Нижнего Дона по токсическому действию (ТД) на четырех тест-объектах (Водная ..., 2006)

Пункт наблюдений Число створов с ТД (общее число створов) Число проб с токсическим действием в биотестах (общее число проб)

Daphnia magna Chlorella vulgaris Paramecium caudatum Brachionus calyciflorus Всего

Ниже ПУ «Водоканал» 1(1) 2(3) 1(2) 1(2) 1(1) 6(9)

х.Колузаево 1(1) 4(5) 2(2) 2(2) 1(1) 10(11)

г. Азов 2(2) 3(3) 1(1) 2(4) 3(3) 11(13)

Всего 4(4) 9(11) 4(5) 5(8) 5(5) 27 (33)

В районе крупных населенных пунктов вдоль течения р. Дон по настоящее время сохраняется напряженная ситуация с качеством вод. Так, по значениям индекса УКИЗВ выявлена тенденция ухудшения качества воды у г. Семикаракорска, ст. Багаевской и г. Ростова-на-Дону, особенно в районе их очистных сооружений. Наши данные по более детальной сетке отбора в пределах мегаполиса показали тенденцию к ослаблению токсичности в ранее очень загрязненных участках (см. табл. 2). Эти пункты находятся под влиянием вод р.Темерник. Тенденцию к снижению токсичности вод можно объяснить положительным результатом комплекса мероприятий по оздоровлению экологической обстановки р. Темерник, предпринятых администрацией города. Особый вклад в снижение токсичности в этом участке реки, вероятно, вносит применение эйхорнии, плоты с которой были установлены в устье р. Темерник.

4.2. Токсичность вод экосистемы р. Темерник в пределах мегаполиса

Состояние планктоценозов. Из трех исследованных участков р.Темерник по состоянию планктонных ценозов в 90-е годы 20 века более чистым представляется Ростовское море. Обращает на себя внимание присутствие высокосапробных (обитающих в среде с высоким содержанием органических веществ) организмов: пирофитовых, вольвоксовых, сине-зеленых, эвгленовых микроводорослей, коловраток родов Rotaría, Lecana. Особо напряженное состояние планктоценозов сохраняется в устье р.Темерник. На этом участке фитопланктон представлен исключительно сине-зелеными микроводорослями - показателями сильного органического загрязнения. Зоопланктон характеризуется полным отсутствием аэробных организмов. Обычный речной планктон вытеснен коловратками o.Bdelloida, ведущими придонный образ жизни и выносящих значительное загрязнение органическими веществами. Таким образом состояние планктоценозов свидетельствует о высоком уровне загрязнения р.Темерник.

Динамика токсичности вод в экосистеме р.Темерник (устье). Результаты многолетних (1992-2007 гг.) данных биотестирования р.Темерник показали, что с 1992 по 2003 гг. токсичность вод реки была чрезвычайно высока. Воды р.Темерник в этот период можно отнести к 4-5 классам токсичности и квалифицировать как чрезвычайно и весьма токсичные, а экологический статус - как поли- и гипертоксичный (табл. 5). Практически в районе железнодорожного вокзала и в устье реки воды являлись сточными.

Анализ результатов биотестирования проб воды в устье р.Темерник, проведенный с использованием трех тест-объектов показал снижение токсического загрязнения вод реки за 12-ти летний период (табл. 6) . В 1992-1995 гг. гибель все трех тест-объектов наблюдалась в первый час экспозиции, что позволяет оценить воду как оказывающую ОТД. В 2003 вода в устье квалифицировалась как, оказывающая ХТД, в 2007 г. токсического действия не выявлено.

Тенденция к снижению токсичности вод в устье реки Темерник за последние 12 лет, как отмечено ранее, вероятно, является следствием ряда мероприятий, проведенных администрацией города Ростова-на-Дону, по оздоровлению реки.

Таблица 5. - Динамика уровней* токсического загрязнения р. Темерник

Год Точка отбора Титр Класс токсичности Экотоксикологический статус

1992 Ростовское море 1:25 (2) умеренно токсичная бета-мезотоксичная

Ж.д. вокзал 1 500 (5) чрезвычайно токсичная гипертоксичная

Устье 1 500 (5) чрезвычайно токсичная гипертоксичная

1995 Ростовское море 1 25 (2) умеренно токсичная бета-мезотоксичная

Ж.д. вокзал 1 500 (5) чрезвычайно токсичная гипертоксичная

Устье 1 500 (5) чрезвычайно токсичная гипертоксичная

2003 Ростовское море 1 10 (2) умеренно токсичная бета-мезоотоксичная

Ж.д. вокзал 1 100 (4) весьма токсичная плитоксичная

Устье 1 100 (4) весьма токсичная политоксичная

2006 Ростовское море 1 10 (2) умеренно токсичная бета-мезоотоксичная

Ж.д. вокзал 1 30 (2) умеренно токсичная бета-мезотоксичная

Устье 1 25 (2) умеренно токсичная бета-мезотоксичная

2007 Ростовское море 1 2 (1) слабо токсичная олиготоксичная

Ж.д. вокзал 1:2 (1)слаботоксичная олиготоксичная

Устье 0 (0) нетоксичная «чистая»

* Динамика уровней токсического загрязнения дана по шкале Л.П. Брагинского, 1985

Таблица 6. - Динамика токсичности вод р. Темерник с 1992 по 2007 на трех тест-объектах (выживаемость, % от контроля) (Игнатова и др., 2008)

Год Daphnia magna Brachionus calyciflorus Paramecium caudatum Токсическое действие

Выживаемость время, час Выживаемость время, час Выживаемость время, час

1992 0 (ОТД) 1 О(ОТД) 0,3 0 (ОТД) 0,5 (ОТД)

1995 0 (ОТД) 1 0 (ОТД) 0,3 О(ОТД) 0,5 (ОТД)

2003 50(ОТД) 24 30 (ОТД) 0,3 40(ОТД) 0,5 (ОТД)

2006 70 (ХТД) 96 70 (ХТД) 72 80 (ХТД) 72 ХТД

2007 100 (нет ТД) 96 80 (нет ТД) 72 90 (нет ТД) 72 Нет ТД

ОТД - острое токсическое действие, ХТД - хроническое токсическое действие

4.3. Токсичность экосистем правобережных притоков Нижнего Дона вблизи населенных пунктов

Отмечаются колебания численности и биомассы планктонных ценозов в р. Северский Донец, связанных с климатическими особенностями лет наблюдений. Умеренное загрязнение вод реки по гидробиологическим данным сохраняется на протяжении 8 лет. Однако, в 1999 году органическое загрязнение по данным индекса сапробности было наиболее высоким в устье (2,5) р. Северский Донец в сравнении с выше расположенными пунктами (1,75-1,9), в то время, как в 2006 г. высокая антропогенная нагрузка на экосистему отмечена не в устье реки р. Сев. Донец, а в черте городов Белая Калитва, Каменск-Шахтинский. Вода р. Северский Донец периодически оказывает ОТД на тест-объекты. Наиболее загрязнены участки в трансграничных створах.

4.4 Токсичность донных отложений экосистемы р. Грушевка в черте города

В ходе анализа результатов биотестирования донных отложений р. Грушевка на четырех тест-объектах выявлен одинаковый ответ (табл. 7). Так, показатель гибели коловраток, дафний, прирост численности микроводорослей показали отсутствие токсического действия исследуемых проб донных отложений. Наиболее экологически соответствующий тест - объект хирономиды по показателю гибели во всех трех пробах показал отсутствие токсического действия, поскольку не превышал 20 % от контроля. Наиболее чувствительным оказался тест-показатель плодовитость, который, как известно, является наиболее важным для прогноза развития популяции. Анализ данных плодовитости и коловраток, и дафний выявил наличие токсичности в водных вытяжках донных отложений. Причем следует отметить фазность ответной реакции по показателю плодовитости. Так первоначально отмечено значительное превышение плодовитости тест-объектов во всех экспериментальных вытяжках. Этот всплеск плодовитости можно объяснить возможным наличием органического бактериального загрязнения. Однако с третьих суток отмечено резкое снижение плодовитости дафний и коловраток (табл. 7). Наибольшее отклонение (-75% у дафнии, -80,3% у коловраток) отмечено в пробе 3. Т.о. значительное снижение плодовитости дают возможность оценить водные вытяжки проб 2 и 3, как оказывающие подострое токсическое действие.

Таблица 7. - Токсическое действие проб донных отложений (ДО) р. Грушевка по результатам четырех тест-объектов

Точка отбора Водная вытяжка ДО Неизмененые ДО Итоговое ТД

Daphnia magna, гибель, % от контроля/ плодовитость, откл. от контроля, % ВгасЫопиз са1усШогш гибель, % от контроля/ плодовитость, откл. от контроля, % Бсепескзтиз оЬ^иш, прирост численности, откл.от контроля, % СЫгопотиз р1итозиз, гибель, % ОТ контроля

Мост (1) 0 (нет ТД)/ -30,0 (ХТД) 15 (нет ТД)/ - 33,3 (ХТД) +0,4 (нет ТД) 20 (нет ТД) ХТД

Середина (2) 10 (нет ТД)/ -50,0 (П/ОТД) 20 (нет ТД)/ -58,8 (П/ОТД) +1,6 (нет ТД) 10 (нет ТД) П/ОТД

Конец ГЗ) 10 (нет ТД) -75,0 (П/ОТД) 20 (нет ТД)/ - 80,3 (П/ОТД) +5,3 (нет ТД) 17 (нет ТД) П/ОТД

ТД - токсическое действие, П/ОТД - острое токсическое действие, ХТД - хроническое токсическое действие

Глава 5. ТОКСИЧНОСТЬ ВОД И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

ЭКОСИСТЕМ ВОДОЕМОВ НИЖНЕГО ДОНА В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1. Изменение токсичности вод и донных отложений озера Голубое в условиях рекреационной нагрузки

Состояние танктоценозов. Для о. Голубое, как для всех равнинных озер, характерно повышенное количество и большое разнообразие фитопланктона. Основную долю от общей численности составляли отдел динофитовых (70%) и эвгленовых (38 %) микроводорослей. В зоопланктонном комплексе полностью отсутствовали ветвистоусые рачки. 83 % всей численности принадлежала коловраткам, широко были представлены роды Кега1е11а, ВгасЫогшБ. Присутствие видов-индикаторов а-, а-В- и В-мзосапробных зон из числа фито- и зоопланктон, значения индекса сапробности в пределах 1,8-2,3 свидетельствует об органическом загрязнении озера.

Токсичность вод и донных отложений. Результаты биотестирования проб воды о. Голубое показали отсутствие токсического действия по всем биотестам в 1997 году. Спустя 10 лет проба воды у уреза оказала хроническое токсическое действие по трем тест-показателям (табл.8). Проба воды в центре озера в одном из трех тест-показателей показала отсутствие токсического действия, в двух -

хроническое токсическое действие. Согласно (РД 52.24.635-2002, Р 52.24.662-2004) итоговую оценку токсического действия проводят по показателю, проявившему наибольшую чувствительность. Таким образом, обе пробы воды оценивают как оказывающие хроническое токсическое действие. Аналогично этому обе пробы донных отложений также оказывают хроническое токсическое действие (табл. 8).

Состояние водного объекта или его участка по результатам биотестирования водной и донной составляющей экосистемы можно оценить согласно Р 52.24.6622004 как неблагополучное. Следует отметить, что токсическое воздействие вод и донных отложений озера произошло в сжатые сроки - за 10 лет. Такой высокий темп появления токсичности озера связан с интенсивным его использованием в качестве места отдыха горожан.

Таблица 8. - Токсическое действие проб воды и донных отложений (ДО) о. Голубое по результатам биотестирования

Точка отбора D. magna, гибель, % от контроля В. са1усШогш, гибель, % от контроля/ плодовитость, откл. от контроля, % S.obliquus, прирост числен., откл. от контроля, % C.plumo- SUS, гибель, % от контроля Итоговая оценка ТД Состояние экосистемы

1997 год

Вода, у берега 15 (нет ТД) 22 (нет ТД)/ +20(нет ТД) +1,8 (нет ТД) - НетТД Е? § 8 £ ES я F Ц «

Вода, центр озера 0 (нет ТД) 20 (нет ТД)/ +15(нетТД) +1,0 (нет ТД) - Нет ТД

2006 год

Вода, у берега 30 (ХТД) 35 (ХТД)/ +36 (ХТД) +20,4 (нет ТД) - ХТД и о X er >> <4 о и о ь* м £ О К U Я « я а «

Вода, центр озера 20 (нет ТД) 25 (ХТД)/ +25 (ХТД) +16,5 (нет ТД) - ХТД

ДО, у берега 30 (ХТД) 35 (ХТД)/ +30 (ХТД) +32,5 (ХТД) 20 (нет ТД) ХТД

ДО, центр озера 18 (нет ТД ) 25 (ХТД)/ +25 (ХТД) +30,5 (ХТД) 10 (нет ТД) ХТД

ТД - токсическое действие, ХТД - хроническое токсическое действие

5.2. Токсичность вод и донных отложений отдельных створов экосистемы Цимлянского водохранилища

В июле 2007 года были проведены гидробиологические исследования и исследования на токсическое действие проб воды и донных отложений на отдельных участках Цимлянского водохранилища. Оценка токсического действия проб воды и донных отложений проведена методом биотестирования с использованием пяти тест-объектов проведена

Состояние планктоценозов. Фитопланктон исследуемого участка Цимлянского водохранилища в июне месяце формировался сине-зелеными, зелеными и диатомовыми микроводорослями. Во всех исследуемых створах, особенно 19 и 20 отмечена интенсивная вегетация сине-зеленых микроводорослей, составлявшая до 80-90 % от состава фитопланктона, аналогично предыдущим годам. В комплексе сине-зеленых доминировали роды Oscillatoria, Microcystis, Aphanisomenon. Их доля в общей биомассе достигала 50-90 %. Менее интенсивно была вегетация диатомовых микроводорослей, на их долю приходилось 20% от общей численности и до 10 % от общей биомассы. Основу биомассы диатомовых составляли роды Melozira, Stephanodiscus. На отдельных участках (створ 69, 23) значительную долю как по численности, так и по биомассе составляли эвгленовые. Индекс сапробности в диапазоне 2,00 - 2,26 свидетельствовал об умеренном загрязнении вод Цимлянского водохранилища. По содержанию хлорофилла-а исследованные створы различались на порядок (13,4-139,4 мкг/л). Указанный диапазон характеризует воды с активным процессом эвтрофирования.

Токсичность вод. Результаты биотестирования вод отдельных створов Цимлянского водохранилища свидетельствуют об их высоком токсическом действии. Отклик на воздействие проб воды был практически одинаков. Единственно в створе 69 по реакции дафний воду можно охарактеризовать как оказывающую ХТД, по реакции остальных тест-объектов - как оказывающую П/ОТД.

В целом по результатам биотестирования с использованием трех тест-объектов (рачок Daphnia magna, инфузория Paramecium caudatum, коловратка Brachionus calicyflorus) действие воды створов 69 и 20 можно квалифицировать как оказывающее П/ОТД, действие воды створов 19, 23, 24 - как оказывающее ОТД. Высокое токсическое действие вод, вероятно, можно связать с уже начавшимся цветением сине-зеленых микроводорослей. Во-первых, некоторые виды последних, как известно в процессе жизнедеятельности выделяют токсические вещества, во-вторых, происходит образование массового количества органических веществ в процессе отмирания большой массы фитопланктона.

Токсичность донных отложений. Из анализа результатов исследования следует, что и необработанные «нативные» донные отложения, и их водные вытяжки оказывали не более чем хроническое токсическое действие. Динамика численности и коэффициента прироста микроводорослей 8сепес1е8тиз оЬ^ииз, гибель СЫгопотиБ р1итозиз не имели значительных отклонений. Пробы донных отложений всех исследованных створов, исключая 20, оказывали ХТД. В створе 20 токсического действия не отмечено.

По результатам токсичности проб воды и донных отложений, отобранных одновременно, можно оценить согласно Р 52.24.662-2004 состояние исследованных створов Цимлянского водохранилища (табл.9): крайне неблагополучное в створах 69, 19, 23, 24; неблагополучное - в створе 20.

Таблица 9. - Состояние отдельных створов экосистемы Цимлянского водохранилища по результатам пяти биотестов

Номер Токсическое действие Состояние

створа Вода Донные отложения экосистемы

69 П/ОТД ХТД Крайне неблагополучное

20 П/ОТД НетТД Неблагополучное

19 отд ХТД Крайне неблагополучное

23 отд ХТД Крайне неблагополучное

24 отд ХТД Крайне неблагополучное

ТД - токсическое действие, П/ОТД - острое токсическое действие, ХТД - хроническое токсическое действие

Глава 6. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОЛОГИИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ В МОНИТОРИНГЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД СУШИ

6.1. Место биотестовых исследований донных отложений в мониторинге поверхностных вод

Необходимость определения токсичности донных отложений для оценки экологического состояния водных объектов очевидна. Однако, информация по методико-методологическим аспектам определения токсичности донных отложений крайне ограничена. В ходе работы нами выделены аспекты и предложены подходы к разработке методик биотестирования донных отложений. Предложена общая схема (алгоритм) использования биологических методов оценки токсичности донных отложений. Выбору метода исследования предшествует предварительная

информация о характере антропогенного воздействия объектов, местах их расположения и т.д.. Из биологических методов первоочередным должно быть применение метода биотестирования, обеспечивающего информацией о наличии и степени токсичности в кратчайшие сроки (в зависимости от выбранного тест-показателя это составляет около часа) большого количества проб. Биотестирование позволяет «сканировать» водный объект для выявления токсичных участков. При обнаружении токсичности далее необходимо использовать сложные и дорогостоящие аналитические методы для определения концентраций загрязняющих веществ.

Адекватную оценку токсичности компонентов экосистем возможно повторить только при «адресном» тестировании водных экосистем, т.е. с использованием экологически соответствующих тест-объектов. При этом необходимо учитывать гидрохимический состав вод и климатические особенности региона. В связи с этим составлен список гидробионтов, из числа тест-объектов с указанием их экологических особенностей. Составлен определитель состава популяции коловратки ВгасЫопиз са1уаЯогиз.

Метод биотестирования является одним из важных компонентов существующей триады методов для получения достоверной информации о загрязнении водного объекта. Триада (комплекс) методов включает аналитические (химические) и биологические (биоиндикация и биотестирование, включая биохимические методы), используемые при изучении обеих составляющих водной экосистемы: вод и донных отложений.

ВЫВОДЫ

1. Токсическая нагрузка на экосистемы бассейна Нижнего Дона, в целом, сохраняется. Однако токсичность водных объектов неоднородна: наиболее высока у населенных пунктов и в районе очистных сооружений, при использовании объектов в целях рекреации, снижается - после мероприятий по очистке водных объектов.

2. За период наших исследований (1995-2007гг) ситуация с токсическим загрязнением претерпела изменения, как в сторону снижения токсичности в отдельных створах Нижнего Дона и его притоков, так и возрастания.

Выявлены следующие характерные тенденции в районе мегаполиса и населенных пунктов:

- сохранение токсичности вод реки Дон в пределах мегаполиса в створах у городов Аксай, Азов;

- снижение токсичности вод реки Дон в месте впадения реки Темерник;

- снижение токсичности от гипертоксичной, отмеченной в 1995 г, до отсутствия острого токсического действия в 2007 г в устье реки Темерник;

- снижение токсического загрязнения в устье реки Темерник объясняется реальными действиями по оздоровлению экологической ситуации, предпринятыми администрацией г. Ростова-на-Дону.

3. Токсичность донных отложений экосистемы реки Грушевка значительно снизилась (от острой до хронической), что является положительным результатом мероприятий по очистке реки.

4. Токсичность экосистемы водного объекта, используемого в целях рекреации, происходит в сжатые сроки. Появление токсичности в экосистеме озера Голубое произошло за 10 лет. На данный момент экологическое состояние озера Голубое оценивается как неблагополучное.

5. Хроническое токсическое действие донных отложений и острое токсическое действие вод отмечено в отдельных створах Цимлянского водохранилища. Острое токсическое действие вод, вероятно, связано с обильным цветением сине-зеленых микроводорослей.

6. Биотестирование вод и донных отложений экосистем является самостоятельным методом по оценке токсичности отдельных компонентов экосистемы. Комплекс биотестовых данных о токсичности вод и донных отложений экосистем, проведенных одновременно, позволяет оценить состояние водной экосистемы в целом. Так, состояние водной экосистемы озера Голубое и створа 20 Цимлянского водохранилища оценивается как неблагополучное, створов 69, 19, 23, 24 - как крайне неблагополучное.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статья в издании, рекомендованном ВАК:

1. Бакаева E.H., Никаноров A.M., Игнатова H.A. Место биотестовых исследований донных отложений в мониторинге водных объектов / Вестник Южного научного центра, 2009 Т. 5, № 2. С.84-94 (45% 0,4 п.л.)

Нормативные документы:

2. Р 52.24.662-2004. Оценка токсического загрязнения природных вод и донных отложений пресноводных экосистем методом биотестирования с использованием коловраток / Никаноров A.M., Бакаева E.H., Игнатова H.A., Ходурская Л.М. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. 56 с. (40% 2,24 п.л.)

3. РД 52.24.669-2005. Унифицированные методы биотестирования для обнаружения токсического загрязнения поверхностных вод суши с использованием микрозоопланктона / Никаноров A.M., Бакаева E.H., Игнатова H.A. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. 57 с. (45% 2,28 п.л.)

4. Р 52.24.690-2006. Оценка токсического загрязнения вод водотоков и водоемов различной солености и зон смешения речных и морских вод методом биотестирования / Никаноров A.M., Бакаева E.H., Игнатова H.A., Черникова Г.Г. Ростов-на-Дону: Изд-во ГХИ, 2008. 28 с. (40% 1,12 п.л.)

Статьи и тезисы в других изданиях:

5. Бакаева E.H., Бакаев A.B., Игнатова H.A. Совершенствование методической базы природоохранных исследований водных объектов с использованием биотестирования // Международная конференция, посвященная «250-летию МГУ им. М.В. Ломоносова», Москва 27-29 мая 2002 г., М.: МГУ, 2002. С.82. (40% 0,04 п.л.)

6. Бакаева E.H., Бакаев A.B., Игнатова H.A. Современное состояние и проблемы исследования качества природных вод // Международная школа-семинар «Промышленная экология», Ростов-на-Дону 2-6 сентября 2003 г., Ростов-на-Дону: РГС, 2003. С. 43-44 (45% 0,08 п.л.)

7. Бакаев A.A., Игнатова H.A. Модель непрерывной культуры водных беспозвоночных // Материалы I международной научно-практической конференции молодых ученых «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек», Астрахань 7-9 июля 2004 г., Астрахань, 2004. С. 32-34 (70% 0,12 п.л.)

8. Бакаева E.H., Игнатова H.A. Методологические аспекты биотестирования вод, водотоков и водоемов различной солености и зон смешения речных и морских вод / Сборник Ростовского государственного университета «Проблемы геоэкологии, геохимии и геофизики», Ростов-на-Дону: Изд-во «ЦВВР», 2005. С. 19-28. ISBN 594153-102-8. (50% 0,4 п.л.)

9. Бакаев A.B., Бакаева E.H., Игнатова H.A. Современные подходы к предупреждению возникновения чрезвычайных ситуаций в гидросфере с использованием методов биоэкологического контроля // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Техносферная безопасность, надежность, качество, ресурсосбережение» вып.7 Ростов-на-Дону-Шепси сентябрь 2005 г., Ростов-на-Дону: ЮРО РААСН, 2005. С. 197-201. ISBN 5-89071-036-2. (35% 0,2 п.л.)

10. Бакаева E.H., Игнатова H.A. Проблемы диагностики токсического состояния донных отложений методами биотестирования. // III научно-практическая конференция «Экологические проблемы. Взгляд в будущее», РГУ СОЛ «Лиманчик»

4-6 сентября 2006 г., Ростов-на-Дону: КМЦ «Копицентр», 2006. С. 41-45 (50% 0,2 п.л.)

11. Бакаева E.H., Хоружая Т.А., Игнатова H.A. Экотоксикологическая оценка состояния планктоценозов Нижнего Дона (химико-биологическое сопоставление). // Тез. докл. 9 Гидробиологический съезд. Тольятти 18-22 сентября 2006 г. / Отв. ред. академик РАН, д.б.н. А.Ф. Алимов, чл.-корр. РАН д.б.н. Г.С. Розенберг.- Тольятти, ИЭВБ РАН, Тольятти: Самарский научный центр РАН, 2006., Т.1. С. 31. ISBN 5-93454-191-5. (30% 0,04 п.л.)

12. Бакаева E.H., Никаноров A.M., Хоружая Т.А., Игнатова H.A. Результаты и перспективы использования экотоксикологических методов в мониторинге поверхностных водных объектов // Сборник докладов научно-практической конференции «10 лет сотрудничества России и Беларуси в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды и перспективы дальнейшего развития», Москва 12-14 декабря 2006 г., М.: Библиотечка «Российской газеты», 2007. С. 175-179 (30% 0,2 п.л.)

13. Бакаева E.H., Черникова Г.Г., Игнатова H.A. Подходы к унификации приемов биотестирования в мониторинге поверхностных водных объектов // Материалы IV научно-практической конференции с международным участием «Экологические проблемы. Взгляд в будущее», Лиманчик 5-8 сентября 2007 г., Ростов-на-Дону: Копицентр, 2007. С. 24-27 (35% 0,16 п.л.)

14. Игнатова H.A. Современные методы оценки токсичности донных отложений водных экосистем. Ученые записки ДЮИ. Ростов-на-Дону: Из-во ДЮИ, 2007. Т.ЗЗ С.312-316 (100% 0,2 п.л.)

15. Бакаева E.H., Игнатова H.A. Методические аспекты использования представителей фитопланктона при оценке качества вод различной солености // Материалы международной научной конференции «Современные проблемы альгологии», Ростов-на-Дону 9-13 июня 2008 г., Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2008. С.27-30 (50% 0,16 п.л.)

16. Игнатова H.A., Черникова Г.Г., Бакаева E.H. Оценка эколого-токсикологического состояния р. Дон в городской черте с использованием фитопланктона // Материалы международной научной конференции «Современные проблемы альгологии», Ростов-на-Дону 9-13 июня 2008 г., Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2008. С.67-70 (40% 0,2 п.л.)

17. Бакаева E.H., Игнатова H.A. Оценка токсичности вод методом биотестирования: вопросы методического обеспечения // Материалы конференции «Экология. Экономика. Информатика», Дюрсо 8-13 сентября 2008 г., Ростов-на-Дону: Изд-во «ЦВВР», 2008. С.93-95 (50% 0,12 п.л.)

18. Игнатова H.A., Бакаева E.H. Подходы к получению гарантированной биологической информации в мониторинге поверхностных вод // Материалы конференции «Экология. Экономика. Информатика», Дюрсо 8-13 сентября 2008 г., Ростов-на-Дону: Изд-во «ЦВВР», 2008. С.102-103 (70% 0,08 п.л.)

19. Бакаева E.H., Игнатова H.A. Совершенствование методико-методологической базы биотестовых исследований // Сборник трудов V международной научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее», Ростов-на-Дону 7-10 сентября 2008 г., Ростов-на-До ну. «Ростиздат», 2008. С.56-59. ISBN 978-5-7509-1125-7. (50% 0,16 п.л.)

20. Игнатова H.A., Черникова Г.Г., Бакаева E.H. Токсичность вод и донных отложений водных объектов Нижнего Дона в современный период // Сборник трудов V международной научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее», Ростов-на-Дону 7-10 сентября 2008 г., Ростов-на-Дону «Ростиздат», 2008. С. 228-230. ISBN 978-5-7509-1125-7. (35% 0,12 п.л.)

21. Бакаева E.H., Игнатова H.A. Эколого-токсикологическое состояние нижнего течения р. Дон // Материалы III Всероссийской конференции по водной токсикологии "Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», Борок 11-16 ноября 2008 г. Ярославль: «Ярославский двор», 2008. С. 193-197 (60% 0,2 п.л.)

22. Бакаева E.H., Игнатова H.A., Черникова Г.Г. Альгоиндикация и альготесты в эколого-токсикологической оценке качества водных экосистем // Материалы II Всероссийской конференции. Сыктывкар, республика Коми 5-6 октября 2009 г., Сыктывкар: Институт биологии КомиНЦ УрО РАН, 2009. С. 256258 (30% 0,12 п.л)

23. Бакаева E.H., Черникова Г.Г., Игнатова H.A. Современная эколого-токсикологическая ситуация в отдельных створах Цимлянского водохранилища // Материалы XXXVII конференции «Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования», Дюрсо 7-12 сентября 2009 г., Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2009. С.147-149. ISBN 5-87872-081-7. (50% 0,12 п.л.)

24. Игнатова H.A., Бакаева E.H. Современные эколого-токсикологические методы в мониторинге поверхностных вод // Материалы XXXVII конференции «Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования», Дюрсо 7-12 сентября 2009 г., Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2009. С.166-167. ISBN 587872-081-7. (80% 0,08 п.л.)

25. Бакаева E.H. Никаноров А.М., Игнатова H.A. Методико-методологические аспекты мониторинга токсичности водных объектов // Материалы научно-практической конференции с международным участием «Современные фундаментальные проблемы гидрохимии и мониторинга качества

поверхностных вод России», Азов 8-10 июня 2009 г., Ростов-на-Дону: «Вираж», С. 114-117 (45% 0,16 пл.)

26. 2. Бакаева E.H., Игнатова H.A. Изменение токсичности водного объекта рекреации. // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. Т. 114, вып. 3, 2009, приложение 1, часть 1. «Экология. Природные ресурсы. Рациональное природопользование. Охрана окружающей среды», С. 37 (80% 0,04 пл.)

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГСН Росгидромета - государственная служба наблюдений Росгидромета

ГХИ - ГУ «Гидрохимический институт» Росгидромета ДО - донные отложения

JIK50 - летальная концентрация, при которой гибнет 50% взятых а

эксперимент тестобъектов

ОТД - острое токсическое действие

ПВС - поверхностные воды суши

ПДК - предельно допустимые концентрации

П/ОТД - подострое токсическое действие

УГМС - Управление по гидрометеорологии и мониторингу

окружающей среды Росгидромета

УКИЗВ - удельный комбинаторный индекс загрязнения вод ХТД - хроническое токсическое действие

Подписано в печать 12.11.2009 г. Формат 60*84 / 16. Объем 1,5 п.л. Набор компьютерный Гарнитура Times New Roman. Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 266.

Отпечатано в копировально-множительном отделе Южного федерального университета 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105/42, тел (863) 263-82-91.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Игнатова, Надежда Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ БИОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ.

1.1. Метод биоиндикации.

1.2. Метод биотестирования.

1.3. Особенности биотестирования природных вод.

1.4. Проблемы мониторинга токсичности поверхностных вод методом биотестирования.

Глава 2. МЕТОД БИОТЕСТИРОВАНИЯ В ОЦЕНКЕ ТОКСИЧНОСТИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ.

2.1. Современный метод оценки токсичности донных отложений.

2.2. Основные характеристики донных отложений водных объектов и их определение.

2.3. Природа токсичности донных отложений.

2.4. Закономерности реакции организмов на токсическое воздействие.

2.5. Особенности биотестирования донных отложений.

2.6. Общие положения метода биотестирования донных отложений.

2.7. Основные принципы биотестирования донных отложений.

2.8. Оценка состояния водного объекта по данным токсичности вод и донных отложений.

Глава 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Методики и объем исследований.

3.2. Физико-географическая характеристика бассейна Нижнего Дона.

3.3. Антропогенное воздействие и источники загрязнения бассейна Нижнего Дона.

Глава 4. ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ВОДИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЭКОСИСТЕМ, ИСПЫТЫВАЮЩИХ НАГРУЗКУ МЕГАПОЛИСА И

НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ.

4.1. Пространственно-временная характеристика токсичности вод экосистем реки Дон в пределах мегаполиса.

4.1.1. Состояние планктоценозов.

4.1.2. Динамика токсичности вод.

4.1.3. Динамика токсичности вод экосистемы реки Дон после впадения реки Темерник.

4.2. Токсичность вод экосистемы реки Темерник в пределах мегаполиса.

4.2.1. Состояние планктоценозов.

4.2.2. Динамика токсичности вод экосистемы реки Темерник (устье).

4.3. Токсичность экосистем правобережных притоков Нижнего Дона вблизи населенных пунктов.

4.4. Токсичность донных отложений экосистемы реки Грушевка в черте города.

Глава 5. ТОКСИЧНОСТЬ ВОД И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЭКОСИСТЕМ ВОДОЕМОВ НИЖНЕГО ДОНА В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

5.1. Изменение токсичности вод и донных отложений озера Голубое в условиях рекреационной нагрузки.

5.1.1. Состояние планктоценозов.

5.1.2 Динамика изменения токсичности вод и донных отложений.

5.2. Токсичность вод и донных отложений отдельных створов экосистемы Цимлянского водохранилища.

5.2.1. Состояние фитопланктона.

5.2.2. Токсичность вод и донных отложений.

Глава 6. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОЛОГИИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ В'МОНИТОРИНГЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД СУШИ.

6.1. Место биотестовых исследований донных отложений в мониторинге поверхностных вод.

6.2. Определитель состава популяции коловратки Brachionus calyciflorus.l

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка токсичности вод и донных отложений антропогенно загрязненных экосистем методом биотестирования"

Актуальность исследования. Поверхностные воды (пресноводные водоемы и водотоки) являются наиболее важными для жизнедеятельности человека. Исследование вод и донных отложений экосистем водных объектов важно с точки зрения изучения их токсического действия, так как известна общая тенденция последнего времени — активное распределение токсикантов в водной среде и аккумуляция их в донных отложениях. Токсичность — характеристика биологическая, и может быть определена только с использованием живых организмов, поскольку получаемые аналитическими методами концентрации отдельных загрязняющих веществ не позволяют оценить их экологическое влияние на биоту. В мировой практике методу биотестирования (из числа биологических методов) все больше отводится роль скрининга загрязнения, результатом которого является сигнальная информация о местах и степени токсичности водного объекта.

Цель и задачи исследования. Цель работы — оценить методом биотестирования с помощью тест-объектов различных трофических групп и систематической принадлежности токсичность вод и донных отложений антропогенно загрязненных экосистем бассейна Нижнего Дона.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

2. Изучить изменение пространственно-временной токсичности водной составляющей экосистемы р.Дон, испытывающей нагрузку мегаполиса.

3. Оценить токсичность водных экосистем Нижнего Дона, расположенных вблизи населенных пунктов.

4. Дать оценку токсичности компонентов водных экосистем р.Темерник и р.Грушевка после мероприятий по оздоровлению рек.

5. Выявить изменение токсичности экосистемы озера Голубого. испытывающего рекреационную нагрузку.

6. Оценить токсичность вод и донных отложений отдельных створов экосистемы Цимлянского водохранилища.

Основные защищаемые положения:

3. Результатом мероприятий по оздоровлению рек' является снижение токсичности вод и донных отложений экосистем (р. Грушевка, р.Темерник).

4. Метод биотестирования является самостоятельным методом по оценке токсичности компонентов- водной экосистемы. Комплекс данных о токсичности вод и донных отложений по данным биотестирования позволяет оценить состояние водной экосистемы.

Научная новизна работы. Получены новые данные о токсичности вод и донных отложений экосистем бассейна Нижнего Дона методом биотестирования.

Впервые по многолетним данным биотестирования:

- показана динамика пространственно-временной токсичности вод экосистемы реки Дон в пределах мегаполиса;

- выявлено ускоренное появление токсичности вод и донных отложений экосистемы водоема, испытывающего рекреационную нагрузку (о.Голубое);

- установлено снижение токсичности экосистем рек Грушевка, Темерник после мероприятий по очистке рек;

- по комплексу данных о токсичности вод и донных отложений охарактеризовано состояние водных экосистем о.Голубое, отдельных створов Цимлянского водохранилища.

Разработан определитель для определения структуры популяции коловраток Brachionus calyciflorus.

Материалы данной' работы * используются в учебном процессе ЮФУ при чтении' курсов лекций, прохождении студентами производственной практики, написании курсовых и дипломных работ экологической специализации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 161страницах печатного текста. Состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы, включающей 127 источника отечественных и 19 зарубежных авторов. Содержит 47 таблиц и 30 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Игнатова, Надежда Анатольевна

ВЫВОДЫ

2. За период наших исследований (1995-2007 гг.) ситуация с токсическим загрязнением претерпела изменения, как в сторону снижения токсичности в отдельных створах Нижнего Дона и его притоков, так и возрастания.

Выявлены следующие характерные тенденции в районе мегаполиса и населенных пунктов:

- сохранение токсичности вод р. Дон в пределах мегаполиса в створах у городов Аксай, Азов;

- снижение токсичности вод р.Дон в месте впадения р. Темерник;

- снижение токсичности от гипертоксичной, отмеченной в 1995 г, до отсутствия острого токсического действия в 2007 г у и в устье р. Темерник;

- снижение токсического загрязнения в устье р.Темерник объясняется реальными действиями по оздоровлению экологической ситуации, предпринятыми администрацией г. Ростова-на-Дону.

3. Токсичность донных отложений экосистемы р.Грушевка значительно снизилась (от острой до хронической), что является положительным результатом мероприятий по очистке реки.

4. Токсичность экосистемы водного объекта, используемого в целях рекреации, происходит в сжатые сроки. Появление токсичности в экосистеме озера Голубое произошло ^ за 10 лет. На данный момент экологическое состояние озера Голубое оценивается как неблагополучное.

5. Хроническое' токсическое действие донных отложений и острое токсическое действие вод отмечено в отдельных створах Цимлянского водохранилища. Острое токсическое действие вод, вероятно, связано с обильным цветением сине-зеленых микроводорослей. t

6. Биотестирование вод и донных отложений экосистем является самостоятельным методом по оценке токсичности отдельных компонентов экосистемы. Комплекс биотестовых данных о токсичности вод и донных отложений экосистем, проведенных одновременно, позволяет оценить состояние водной экосистемы в целом. Так, состояние водной экосистемы о.Голубое и створа 20 Цимлянского водохранилища оценивается как неблагополучное, створов 69, 19, 23, 24 — как крайне неблагополучное.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Анализ проб воды - определение физических, физико-химических, химических, биологических, токсических свойств и состава воды (Р 52.24.566).

Бентос — совокупность организмов, обитающих в донных отложениях водных объектов. Выделяют зообентос (животные), фитобентос (растения), бактериобентос (бактерии).

Биотестирование (биологическое тестирование) - оценка качества объектов окружающей среды (воды и др.) по ответным реакциям живых организмов, являющихся тест-объектами (ГОСТ 27065;РД 52.24.635).

Биотест - совокупность приемов получения информации о токсичности воды или донных отложений для гидробионтов на основе регистрации реакций тест-объекта (Р 52.24.566).

Биотесты - методики биотестирования.

Водный объект - сосредоточение природных вод на поверхности суши в формах ее рельефа, либо в недрах, имеющее границы, объем и черты водного режима (РД 52.24.635 ГОСТ 19179).

Гидробиологические показатели качества воды - показатели, определяемые при гидробиологическом анализе.

Гидробионты (водные организмы) - организмы, которые живут в воде, донных отложениях водных объектов и играют важную роль в формировании химического состава природных вод и гидрохимического режима водных объектов:

Донные отложения - донные наносы и твердые частицы, образовавшиеся и осевшие на дно в результате внутриводоемных процессов, в которых участвуют вещества, как естественного происхождения, так и антропогенного.

Загрязнение воды водоемов и водотоков - процесс изменения состава и свойств воды водоемов и водотоков под влиянием поступающих в воду загрязняющих веществ, микроорганизмов, тепла, приводящих к ухудшению качества воды (Р 52.24.309).

Загрязненность - содержание в воде загрязняющих веществ, вызывающее нарушение норм качества воды.

Загрязнение токсическое - загрязнение воды водоемов и водотоков токсичными веществами.

Качество воды - характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01).

Критерий токсичности - значение показателя токсичности, на основании которого судят о наличии токсического действия (РД 118-02).

Накопление (аккумуляция) веществ в водных объектах - процесс накопления минеральных, органических веществ (воды, солей, загрязняющих веществ, биомассы гидробионтов, продуктов, выделения и распада гидробионтов, продуктов эрозии и абразии, и др.) в результате геологических, физических, химических и биологических процессов и хозяйственной деятельности человека.

Острое токсическое действие (острая токсичность) - воздействие, вызывающее быструю ответную реакцию тест-объекта. Острое токсическое действие чаще всего определяют по тест-реакции «гибель» или «выживаемость» в условиях кратковременного биотестирования. При использовании коловраток и других организмов микрозоопланктона длительность, воздействия составляет от 6 до 24 ч. Острое токсическое действие наиболее опасно для живых организмов.

Отклик на. токсическое воздействие (эффект токсического воздействия) - реакция живых организмов на воздействие токсичных химических веществ.

Подострое токсическое действие - воздействие, вызывающее среднюю по времени ответную реакцию тест-объекта. Подострое токсическое действие чаще всего определяют по тест-реакции «гибель» или «выживаемость» в условиях кратковременного биотестирования. При использовании коловраток и других организмов микрозоопланктона длительность воздействия составляет 48 - 72 ч.

Показатель токсичности: - признак тест-объекта, используемый для оценки токсичности воды (РД 118-02); показатели, на основании которых делают выводы о токсичности вещества или загрязненной воды для водного организма.

Проба воды - количество воды, предназначенное для биотестирования.

Пункт наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши Государственной сети наблюдений (ГСН) Росгидромета - место на водоеме или водотоке, где проводят комплекс работ для получения данных о качестве воды или донных отложений.

Регенерация - восстановление организмом утраченных или поврежденных органов и тканей.

Результат биотестирования - конечный вывод о токсичности водной среды, установленный в ходе биотестирования.

Состояние водного объекта — характеристика водного объекта по совокупности его количественных и качественных показателей применительно к видам, водопользования (ГОСТ 17.1.1.01).

Створ пункта наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши ГСН" Росгидромета - условное поперечное сечение водоема или водотока, в котором производят комплекс работ для получения, данных о показателях состава и свойств воды.

Тест-объект - организм, который используют при биотестировании (инфузории, дафнии и т.д.) (Р'52.24.566).

Токсичность воды - свойство воды вызывать патологические изменения или гибель организмов, обусловленные присутствием в ней токсичных веществ (РД 118-02).

Токсикологический эксперимент - эксперимент, в ходе которого оценивают влияние на тест-объект испытываемой воды или химического соединения. Состоит из двух серий: опыт (с воздействием воды или химического соединения) и контроль (без воздействия, но в тех же условиях) (Р 52.24.566).

Тест-объект - организм, который используют при биотестировании (водоросли, дафнии и т. д.)

Тест-реакция - реакция тест-объекта, используемая для определения токсичности водной среды.

Токсикологический эксперимент — эксперимент в водной токсикологии, в ходе которого оценивают влияние на тест-объект испытуемой воды или химического соединения. Эксперимент ставят в условиях регулярной смены воды или без нее (в непроточных условиях).

Токсикологические (биотестовые) показатели — показатели биотестирования на различных тест-объектах (дафниях, водорослях, рыбах и т.д.)

Токсиканты - химические вещества, обладающие свойством токсичности.

Токсикология водная - наука о токсичности водной среды для гидробионтов.

Токсикология экологическая (экотоксикология) - наука об окружающей среде, изучающая воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду и живые организмы, включая человека.

Токсичность воды (донных отложений) - свойство воды (донных отложений)* вызывать патологические изменения или гибель организмов, обусловленное присутствием в ней токсичных веществ.

Точка отбора проб - точно зафиксированное местоположение отбора пробы воды или донных отложений.

Требования по качеству воды по токсикологическим показателям нормативные требования к качеству воды, соответствия к которым поверяют с помощью биотестирования токсичности воды.

Условно чистый участок водного объекта - обычно это фоновый створ.

Фоновый створ - створ, расположенный на расстоянии не менее 1км выше источника загрязнения (условно чистый участок водного объекта).

Хроническое токсическое действие (хроническая токсичность) -воздействие, вызывающее ответную реакцию тест-объекта, проявляющуюся в течение относительно длительного периода времени. Хроническое токсическое действие водной среды обычно оценивают не только по выживаемости тест-объектов, но и по другим тест-реакциям: «плодовитость», «изменение роста» и т.д.

Чрезвычайная экологическая ситуация - экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми; отрицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозу для здоровья населения.

Экологическое благополучие экосистемы - состояние экосистемы, которое характеризуется нормальным воспроизведением ее основных звеньев.

Экспозиция - период, в течение которого организм находится под воздействием исследуемого фактора, в частности химического вещества;. В зависимости от экспозиции различ;ают острое или хроническое действие.

Эдобентосные организмы - организмы, населяющие толщу донных отложений

Эпибентосные организмы - организмы, населяющие поверхность дна водоема.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ГСН Росгидромета — государственная служба наблюдений Росгидромета

ГХИ - ГУ «Гидрохимический институт «Росгидромета ДО - донные отложения

ЛК50 - летальная концентрация, при которой гибнет 50 % взятых в эксперимент тест-объектов

ОТД - острое токсическое действие

ПВС - поверхностные воды суши

ПДК - предельно допустимые концентрации

П/ОТД - подострое токсическое действие

УГМС - Управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Росгидромета

УКИЗВ - удельный комбинаторный индекс загрязнения вод ХТД - хроническое токсическое действие

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Расширение хозяйственной деятельности человека в бассейне реки Дон вызывает изменения качественных и количественных характеристик всех ценозов водных экосистем, токсичности вод и донных отложений.

Как показал анализ материалов антропогенное воздействие на планктоценозы реки Дон в пределах мегаполиса (г. Ростова-на-Дону) в сравнительном аспекте с 70-х годов по настоящее время сохраняется, что подтверждает состояние фитопланктонного сообщества: снижение видового разнообразия, низкие значения численности и биомассы водорослей, наличием |3-сапробных видов.

По гидробиологическим показателям (состоянию планктона) класс качества воды реки Дон в черте с 1992 к 2006 году сменился от «загрязненно-грязного» до «умеренно загрязненного». На протяжении ряда последних лет (2000-2006гг.) существенно не меняется состав доминирующих комплексов, характер сезонной динамики, видовое разнообразие и структура планктонных сообществ. В целом в настоящий момент состояние гидробионтов в низовье р.Дон можно охарактеризовать как устойчивое, благополучное. Значения индексов сапробности показывают стабильное умеренное загрязнение (III класс чистоты вод).

Выявлена напряженная ситуация с качеством вод в районе крупных населенных пунктов вдоль течения р.Дон. Так, по значениям индекса УКИЗВ выявлена тенденция ухудшения качества воды у г. Семикаракорска, ст. Багаевской и г. Ростова-на-Дону, особенно в районе их очистных сооружений.

Аналогично нижнему участку р. Дон, отчетливо прослеживается негативное влияние очистных сооружений (ОС) на качество воды в районе населенных пунктов- р. Северский Донец. Так, на участке х. Поповка (трансграничный) - р.п. Усть-Донецкий вода по УКИЗВ, в створах наблюдений на участке относится к 3 «Б» классу - «очень загрязненная» и 4

А» классу - «грязная». По гидробиологическим показателям сохраняется III класс качества вод на протяжении 8 лет с 1999 года. Данные химического анализа вод подтверждают стабильность ситуации.

За прошедшие годы 21 века ситуация с токсическим загрязнением на Н Дону претерпела изменения. На основе анализа многолетних данных биотестирования выявлены тенденции как в сторону снижения токсичности вод в отдельных створах Нижнего Дона и его притоков, так и ее возрастания.

Анализ данных о токсичности р.Дон в пределах г.Ростова-на-Дону, полученных методом биотестирования, свидетельствует о снижении токсичности вод за последние 12 лет в ряде пунктов. Такая тенденция подтверждается данными химического анализа вод. Так, в целом качество вод согласно классификации по аналитическим методам за последние годы также имеет положительную тенденцию: изменилось от «очень грязного» (3 б) в 1998 г. до «умеренно загрязненного» (3) в 2006 г.

Подтверждается непосредственная связь токсического загрязнения вод водотоков с близостью населенных пунктов. Отмечаются следующие характерные тенденции токсического загрязнения вод в. районе населенных пунктов за период 1995 по 2007 годы:

- сохранение токсичности вод р.Дон в створах у г.г. Аксай, Азов;

- увеличение токсичности вод р. Северский Донец в створах, расположенных в районе крупных населенных пунктов (Каменск-Шахтинский, Белая Калитва, ст. Багаевская) наряду со снижением токсичности в устьях;

- особенно негативные изменения зафиксированы в районах очистных сооружений населенных пунктов (Каменск-Шахтинскй, Белая Калитва);

- снижение токсичности от гипертоксичной, отмеченной в 1995 г, до отсутствия острого токсического действия в 2007 г в-устье р.Темерник;

- снижение токсического загрязнения в устье р.Темерник объясняется реальной действиями по оздоровлению экологической ситуации, предпринятыми администрацией г. Ростова-на-Дону.

Анализ комплекса биологических данных о токсичности воды и донных отложений озера Голубое позволяет оценить его состояние как неблагополучное. Следует отметить, что появление токсического действия вод озера произошло в сжатые сроки - за 9 лет. Такой высокий темп появления токсичности озера связан с интенсивным его использованием в последние годы в качестве места отдыха горожан. Результаты, полученные методом биотестирования, указывают на сокращение сроков появления токсического действия, не только у вод, но и у донных отложений водоемов, используемых в рекреационных целях.

Анализ комплекса данных биотестирования проб воды и донных отложений отдельных створов Цимлянского водохранилища позволяют оценить их состояние как крайне неблагополучное. Результаты исследований проб воды, донных отложений и гидробиологическая съемка отдельных створов Цимлянского водохранилища показали наличие хронического токсического действия донных отложений и острого токсического действия вод, наличие цветения фитопланктона в ранние сроки и качество воды как бета-мезосапробное. Особенности весны и лета 2007 с высокими температурами привели к раннему цветению сине-зеленых микроводорослей. По концентрации хлорофилла-а исследованные створы различались значительно (практически на порядок, в пределах 13,4 — 139,4 мг/л).

Подводя итог нашим исследованиям по оценке эколого-токсикологического состояния водных объектов, основанных на теоретических проработках и на многолетних данных биотестирования вод и донных отложений, с привлечением материалов по состоянию планктоценозов можно заключить:

- использование метода биотестирования позволяет получать адекватную информацию о токсическом действии всего комплекса загрязняющих веществ, содержащихся в воде и донных отложениях, на биоту;

- метод биотестирования двух составляющих водных экосистем (вод и донных отложений) является самостоятельным методом, позволяющим оценить состояние водного объекта;

- важно «адресное» биотестирование: учет особенностей водных объектов конкретных регионов такие как климатические (в первую очередь температурный режим), гидрохимические (в частности минерализацию). Это необходимо для выбора тест-объектов экологически соответствующих водному объекту с целью получения достоверной информации о токсичности вод и донных отложений;

-необходимо продолжить работу по разработке методик биотестирования по оценке токсичности вод и донных отложений в виде методических рекомендаций.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Игнатова, Надежда Анатольевна, Ростов-на-Дону

1. Аксенова Е.И. Фитопланктон Нижнего Дона в условиях зарегулирования стока. Автореф. канд. . биол. наук. Л.: 1970. 24 с.

2. Аксенова Е.И. Влияние зарегулирования на фитопланктон Нижнего Дона // Гидробиол.журн. 1972. № 2. С. 26-31.

3. Алексеенко В.А., Хованский А.Д. Основы выделения элементарных ландшафтов рек и водохранилищ. // Известия СКНЦ ВШ. Естеств.науки. 1983, №4 (44). С. 10-14.

4. Бакаева Е.Н. Определение токсичности водных сред. Методические рекомендации. Ростов-на-Дону: Эверест 1999а. 48 с.

5. Бакаева Е.Н. Эколого-биологические основы жизнедеятельности коловраток в культуре. Ростов-на-Дону: СКНЦВШ, 19996. 51 с.

6. Бакаева Е.Н. Возможность обеспечения гарантий качества информации с использованием методик биотестирования на коловратках // Научная мысль Кавказа. 1999в № 5. С. 26-36.

7. Бакаева Е.Н., Макаров Э.В. Эколого-биологические основы жизнедеятельности коловраток в норме и в условиях антропогенной нагрузки. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 1999. 206 с.

8. Бакаева Е.Н., Никаноров A.M. Гидробионты в оценке токсичности вод суши. М.: Наука, 2006. 257 с.

9. Бакаева Е.Н., Игнатова Н.А. Оценка токсичности вод методом биотестирования: вопросы методического обеспечения. // Материалы конференции «Экология. Экономика. Информатика», Дюрсо 8-13 сентября 2008 г., Ростов-на-Дону: Изд-во «ЦВВР»., 20086. С.93-95.

10. Бакаева Е.Н., Никаноров A.M., Игнатова Н.А. Место биотестирования донных отложений в мониторинге поверхностных вод суши // Вестник Южного научного центра. Том 5, № 2, 2009. С.86-92.

11. Баринова С.С., Медведева JI.A., Анисимова О.В: Водоросли-индикаторы В" оценке качества вод окружающей среды. М.: ВНИИ1 природы, 2002. 150 с.

12. Бессонов О.А., Белова С. Л., Водолазкин Д.И., Кикина О.Г. и др. Биогеохимический цикл тяжелых металлов в экосистеме Нижнего Дона. Ростов-на-Дону: Из-во РГУ, 1991.112 с.

13. Бессонов О.А., Боровлева И.Н., Кузнецов Г.М. Геохимические циклы органического углерода и азота в Цимлянском водохранилище // Гидрохимические материалы, 1994. Т. 113. С. 9-14.

14. Биоиндикация и биомониторинг. М.: Наука, 1991, 288 с.

15. Богословский А.С. Материалы к изучению покоящихся яиц коловраток //Бюллетень Моск. о-во исп. природы, отд. биологии. T.L.X.V.III (6), 1963. С. 50-65.

16. Брагинский JI. П. Некоторые принципы классификации пресноводных экосистем по уровням токсического загрязнения // Гидробиол. журн. Т. 21, № 8. 1985. С. 65-74.

17. Брагинский Л.П., Величко И.М., Щербань Э.П. Пресноводный планктон в токсической среде. К.: Наукова думка, 1987. 179 с.

18. Брагинский Л.П. Методы оценки токсичности сточных вод и перспективы их использования в природных водах // Методы биоиндикации и биотестирования природных.вод. Сб. научн. трудов. Л., 1989. Вып 2. С. 194203.

19. Брагинский Л.П., Крайнюкова А.Н. Методы оценки токсичности сточных вод и перспективы их использования в природных водах // Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. Вып. 2. Л.: Гидрометеоиздат, 1989 С. 203-205.

20. Брагинский Л.П. Принципы классификации и некоторые механизмы функциональных перестроек пресноводных экосистем в- условиях антропогенного пресса // Гидробиол. журн., 1998 Т.34, № 6. С.72-94.

21. Брагинский Л.П., Давыдов. О.Н. Экологическая эспертиза причин массовой гибели рыб. Львов Из-во: Ин-та зоологии НАНУ, 1998. 128 с.

22. Брагинский JI.П. Методологические аспекты токсикологического биотестирования на и Daphnia magna и других ветвистоусых ракообразных (критический обзор) //Гидробиол. журн. Т. 36, № 5. 2000. С. 50-70.

23. Брагинский Л.П. Критерии и мера токсичности в биомониторинге речных бассейнах / Антропогенные влияния на водные экосистемы / Под редакцией д.б.н. О. Ф. Филенко. М.: Т-во научных изданий КМК, 2005. С. 920.

24. Брызгало В.А., Коршун A.M., Никаноров A.M., Соколова Л.П. Гидробиологические характеристики нижних участков Дона в условиях длительного антропогенного воздействия // Водные ресурсы, 2000, Т. 27, № 3, С. 357-365.

25. Водная экосистема Нижнего Дона: многолетние изменения качества воды. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. 307 с.

26. Водные ресурсы России и их использование / Под ред. И.А.Шикломанова. СПб.: ГТИ, 2008. 600 с.

27. Водный кодекс РФ. №74 ФЗ от 03.06.2006, ст. 30.

28. Гелашвили Д.Б., Туманов А.А., Безруков М.Е. и др. Методолоические проблемы применения биологических методов в экоаналитике // Журн. аналит. химии. 1999. Т.54, № 9. С.909-917.

29. Голубова Н. В. Глинистые отложения Цимлянского водохранилища // Ученые записки геолого-географического факультета. Ростов-на-Дону, 2004. С. 48-53.

30. ГОСТ 17. 1.1.01-77. Использование и охрана вод. Основные термины и определения. Вед. 01.07.78. М.: Изд-во стандартов, 1984. 13 с.

31. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1996 году», Ростов-на-Дону: Изд-во «Малыш», 1997. 243 с.

32. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1997 году», Ростов-на-Дону: Из-во АУФ, 1998. 287 с.

33. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1998 году», Ростов-на-Дону: Изд-во АУФ, 1999. 273с.

34. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1999 году», Ростов-на-Дону, «Экологическая газета Дона», 2000. 250 с.

35. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 2000 году», Ростов-на-Дону, Администрация Ростовской обл., Департамент природных ресурсов по Южному региону,2001. 136 с.

36. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 2001 году», Ростов-на-Дону, Администрация Ростовской обл., Департамент природных ресурсов по Южному региону,2002. 220 с.

37. Дацко В.П., Васильева B.JI. Годичная продуктивность фитопланктона в Цимлянском водохранилище // Гидрохимические материалы. Новочеркасск: Гидрохимический институт, 1964. Т. 36. С.75.

38. Ежегодники. Качество поверхностных вод Российской Федерации.1997. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998 220с.

39. Ежегодники. Качество поверхностных вод Российской Федерации.1998. СПб.: Гидрометеоиздат, 1999 250 с.41'. Ежегодники. Качество поверхностных вод Российской- Федерации.1999. СПб:: Гидрометеоиздат, 2000 230 с.

40. Ежегодники. Качество поверхностных вод Российской Федерации.2000. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 280 с:

41. Ежегодники. Качество поверхностных вод Российской Федерации.2001. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 250 с.

42. Ежегодники. Качество поверхностных вод Российской Федерации.2002. СПб.: Гидрометеоиздат, 2003. 277 с.

43. Ежегодники. Качество поверхностных вод Российской Федерации.2003. СПб.: Гидрометеоиздат, 2004. 254 с.

44. Ежегодники. Качество поверхностных вод Российской Федерации.2004. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. 260 с.

45. Жмур Н.С. Государственный и производственный контроль токсичности воды методами биотестирования в России. М.: Международный Дом сотрудничества, 1997. 140 с.

46. Инструкция по массовому разведению одноклеточных водорослей и коловраток. ВНИРО, Москва, 1986. 64 с.

47. ИСО/ТК 147/С 6 1990. Качество воды. Общее руководство по биотестированию вод и сточных вод. Отбор проб, подготовка, проведение и оценка.

48. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. JL: Гидрометеоиздат, 1979. 375 с.

49. Инфузории в биотестировании // Тез. док. междунар. заочн. научно-практич. конф. СПб., октябрь 1997. СПб., 1998. 304 с.

50. Клюева В.А., Долженко Г.С. Осадконакопление в водохранилищах бассейна Нижнего Дона. Ростов-на-Дону: Из-во Ростовского государственного университета, 1983. 142 с.

51. Комплексная безопасность России исследования, управление, опыт // Сборник материалов международного симпозиума. 26-27 мая 2004 г., М.: ИИЦ ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2004. 488 с.

52. Константинов А.С. Общая гидробиология. М.: Высшая школа, 1986. 470 с.

53. Корниенко Г.Г., Кожин А.А., Воловик С.П., Макаров И.В. Экологические аспекты биологии репродукции. Ростов-на-Дону: Эверест, 1998. 238с.

54. Корниенко Г.Г, Дехта В.А, Кузина В.Ф., Шишкина И.В. Эколого-генетический мониторинг загрязнения акваторий Азово-Донского бассейна // Информ. Сб. № 4, М.: Геоинформмарк, 2001. С. 3-9.

55. Кренева С.В. Система экологического контроля состояния природных вод // Гидробиол.журн., 1993. Т. 29, № 3. С. 88-95.

56. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия // Зеленый мир: Рос.экол.газета, 1994. № 12. С.8-11.

57. Кутикова Л.А. Коловратки фауны СССР. Л., 1970. 744 с.

58. Кутикова Л.А. Коловратки речного планктона как показатели качества вод // Методы биологического анализа пресных вод. Л.: ЗИН АН СССР, 1976. С. 88-89.

59. Кутикова Л.А. Класс Коловратки // Фауна аэротенков (Атлас). Л.: Наука, 1984. С. 187-211.

60. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. Л., 1974. 60 с.

61. Макрушин А.В. Биоиндикация загрязнений внутренних водоемов // Биологические методы оценки природной среды. М.: Наука, 1978. С. 123-137.

62. Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. Вып. 1. JI.: Гидрометеоиздат, 1987. 156 с.

63. Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. Вып. 2 JL: Гидрометеоиздат, 1989. 275 с.

64. Методы биотестирования вод. Черноголовка., 1988. 127 с.

65. Методические рекомендации по установлению предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. М., 1985.87 с.

66. Никаноров A.M., Назарова А.А. Гарантии и контроль качества в системе мониторинга поверхностных вод суши. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 139 с.

67. Никаноров A.M., Хоружая Т.А., Бражникова JI.B., Жулидов А.В. Мониторинг качества вод: оценка токсичности. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 156 с.

68. Никаноров A.M., Страдомская А.Г, Иваник В.М. Локальный мониторинг в районах топливно-энергетических комплексов. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 203 с.

69. Никаноров A.M., Хоружая Т.А., Страдомская А.Г., Миронова Т.В. Химические показатели в оценке токсического1 загрязнения Нижнего Дона // Метеорология и гидрология. 2002. №41. С.68-74.

70. Никаноров. A.M. Научные основы мониторинга качества вод. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. 576 с.

71. Никаноров A.M., Хоружая Т.А., Флик Е.А. Возможность количественной оценки экологической опасности загрязнения тяжелыми металлами воды водохранилищ юга России // Вестник ЮНЦ. 2007. № 3. С. 62-69.

72. Никаноров A.M., Страдомская А.Г. Проблемы нефтяного загрязнения пресноводных экосистем. Ростов-на-Дону: «НОК», 2008. 222 с.

73. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.1-96. Методика определения токсичности вод, почв и донных отложений по ферментативной активности бактерий.

74. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.2-98. Методика определения токсичности воды по хематаксической реакции инфузорий.

75. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.3-99. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости дафний.

76. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.4-99. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости цериодафний.

77. ПНД.Ф Т 14.1:2:3:4.7-2002. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности й изменению плодовитости дафний.

78. Положение об осуществлении государственного мониторинга водных объектов.- Постановление Правительства РФ- № 219 от 10.04.2007. СПС «Консультант Плюс».

79. Правила охраны поверхностных вод: Типовые положения. М. Госкомприрода СССР, 1991. 42 с.

80. Пресноводные экосистемы в условиях антропогенного эвтрофирования //Гидрохимические материалы. Т.СХ1У. СПб.: Гидрометеоиздат, 1999. 265 с.

81. Природные условия и естественные ресурсы. Южный округ. Ростовская область. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ. РГУ, 2002. 430 с.

82. Река Тузлов. План управления бассейном / Проект Европейского Союза «Управление трансграничными бассейнами рек, 2 фаза. р. Северский Донец» Новочеркасск: РосНИИВХ, 2007. 140 с.

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

84. Р 52.24.309-2004. Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета. М.: Метеоагентство Росгидромета, 2005. 32 с.

85. Р' 52.24.662-2004. Оценка токсического загрязнения природных вод и донных отложений пресноводных экосистем методом биотестирования с использованием коловраток. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. 56 с.

86. Р 52.24.690-2006. Оценка токсического загрязнения, вод водотоков и водоемов различной солености и зон смешения речных и морских вод методом биотестирования. Ростов-на-Дону: ГХИ, 2008. 28 с.

87. Р' 52.24.695-2007. Оценка токсического загрязнения природных вод и донных отложений водных экосистем4 по коэффициенту регенерации популяции. Ростов-на-Дону: ГХИ, 2008*. 32 с.

88. РД 118-02-90. Методическое руководство по биотестированию воды. М.: Госкомприроды, .1991. 47 с.

89. РД 52.24.635-2002. Проведение наблюдений за токсическим загрязнением донных отложений в пресноводных экосистемах на основе биотестирования. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 30 с.

90. РД 52.24.643-2002. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 50 с.

91. РД 52.24.669-2005. Унифицированные методы биотестирования для обнаружения токсического загрязнения поверхностных вод суши с использованием микрозоопланктона. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. 57 с.

92. Реймерс Н.Ф. Популярный биологический словарь. М.: Наука, 1991. 540 с.

93. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / Под ред. В.А. Абакумова. JL: Гидрометеоиздат, 1983.239 с.

94. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. / Под ред. В.А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 318 с.

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

96. Сиренко JI.A. Физиологические основы, размножения, синезеленых водорослей в водохранилищах. Киев: Наукова думка, 1972. 203 с:

97. Строганов, НС. Краткий* словарь терминов по водной токсикологии. Ярославль: Яросл. гос. ун-т, 1972. 42 с.

98. Теоретические основы биотестирования / Отв. Ред. Лукьяненко В. И. Волгоград, 1983. 156 с.

99. Томилина И.И., Комов В.Т. Донные отложеня как объект токсикологических исследований. Обзор // Биол. внутр. вод. 2002 № 2 С 2026.

100. Унифицированные методы исследования качества воды / СЭВ. Л., 1966. Т.4 вып. 3. 33 с.

101. Филенко О.Ф. Некоторые универсальные закономерности действия химических агентов на водные организмы. Автореф. дис. . д-ра. биол. наук. М., 1990. 36 с.

102. Филенко О.Ф. Биологические методы в контроле качества окружающей среды // Экологические системы и приборы, 2007, № 6. С. 18-22.

103. Хованский А.Д., Приваленко В.В. Геохимическая оценка состояния речной системы Нижнего Дона. Ростов-на-Дону: Из-во РГУ, 2002. 144 с.

104. Хоружая Т.А., Косменко Л.С., Романова Т.В. Оценка токсического воздействия на экосистему бассейна Нижнего Дона. // Тезисы докладов VIII съезда гидробиологического общества РАН. Т.2. Калиниград, 16-23 сентября 2001 г. Калининград, 2001. С. 189-190.

105. Хоружая Т.А. Биотестирование в мониторинге поверхностных вод суши // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2002. №5-6. С. 73-76.

106. Хоружая Т.А., Миронова Т.В., Бакаева Е.Н. Водная экосистема Нижнего Дон: многолетние изменения качества воды. «Анализ токсического загрязнения водных объектов бассейна Нижнего Дона» СПб.: Гидрометеоиздат, 2006. С. 168-194.

107. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области». Ростов-на-Дону, 2002 г. Ростов-на-Дону: Синтез технологий, 2003. 279 с.

108. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области». Ростов-на-Дону, 2003 г. Ростов-на-Дону: Синтез технологий, 2004. 235 с.

109. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области». Ростов-на-Дону, 2004 г. Ростов-на-Дону: Синтез технологий, 2005. 258 с.

110. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области». Ростов-на-Дону, 2005 г. Ростов-на-Дону: Синтез технологий, 2006. 264 с.

111. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области» 2006 г. Ростов-на-Дону: Синтез технологий, 2007. 299 с.

112. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области» 2007 г. Ростов-на-Дону: Синез технологий, 2008. 280 с.

113. EPA/600/R-94/024 Methods for Measuring the Toxicity and Bioaccumulation of Sediment-Associated Contaminants with Freshwater Invertebrates.

114. EPA/600/R-94/025 Methods for Assessing- the Toxicity of Sediment-Associated Contaminants with Estuarine and Marine Amphipods.

115. ISO 10200:1992 Water quality Measurement of biochemical parameters -Spectrometric determination of the chlorophyll-a concentration.

116. ISO 10229:1994. Water quality. Determination of the prolonged toxicity of substances to freshwater fish. Method for evaluating the effects of substances on the growth rate of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss Walbaum (Teleostei, Salmonidae)).

117. ISO 10253:1995. Water quality. Marine algal growth inhibition test with Skeletonema costatum and Phaeodactylum tricornutum.

118. ISO 10706:2000. Water quality. Determination of long term toxicity of substances to Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea).

119. ISO 11348-1:1998. Water quality. Determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test). Part 1: Method using freshly prepared bacteria.

120. ISO 11348-2:1998. Water quality. Determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test). Part 2: Method using liquid-dried bacteria.

121. ISO 11348-3:1998 .Water quality. Determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test). Part 3: Method using freeze-dried bacteria.

122. ISO 12890:1999. Water quality. Determination of toxicity to embryos and larvae of freshwater fish. Semi-static method.

123. ISO 14442:1999. Water quality. Guidelines for algal growth inhibition'tests with poorly soluble materials, volatile compounds, metals and waste water.

124. ISO 6341:1996. Water quality. Determination of the inhibition of the mobility of Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea).' Acute toxicity test.

125. IS0 7346-1:1996. Water quality. Determination of the acute lethal toxicity of substances to a freshwater fish Brachydanio reriO' Hamilton-Buchanan (Teleostei, Cyprinidae). Part 1: Static method.

126. ISO 7346-2:1996. Water quality. Determination of the acute lethal toxicity of substances to a freshwater fish Brachydanio rerio Hamilton-Buchanan (Teleostei, Cyprinidae). Part 2: Semi-static method.

127. ISO 7346-3:1996. Water quality. Determination of the acute lethal toxicity of substances to a freshwater fish Brachydanio rerio Hamilton-Buchanan (Teleostei, Cyprinidae). Part 3: Flow-through method.

128. ISO 8692:1989. Water quality. Fresh water algal growth inhibition test with Scenedesmus subspicatus and Selenastrum capricornutum.

129. Saksena D.N. Rotifer as indicators of water quality // Acta hydrochim et hydrobiol. 1987. V. 15. N 5. P. 481-485.

130. Sladecek V. System of water quality from biological point of view // Ergebnisse der Limnologie. Stutttgart, 1973. (Arch. Hydrobiol.; Bd.7).

Информация о работе

Игнатова, Надежда Анатольевна
кандидата биологических наук
Ростов-на-Дону, 2009
ВАК 03.00.16

Диссертация

Оценка токсичности вод и донных отложений антропогенно загрязненных экосистем методом биотестирования - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы