Использование метода биоиндикации при изучении степени токсичности сточных вод

Н.В. Малкерова ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА БИОИНДИКАЦИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ СТЕПЕНИ ТОКСИЧНОСТИ СТОЧНЫХ ВОД

Загрязнение естественных водоёмов сточными водами промышленных предприятий приводит к изменению состава вод и оказывает токсическое воздействие на живые организмы, обитающие в водной среде. В статье приводятся данные по оценке степени токсичности сточных вод методом биоиндикации.

Проблема загрязнения внутренних вод -одна из основных среди глобальных . экологических проблем. Известно, что степень загрязнения водоемов, её биологическая ценность определяется состоянием биогидроценозов.

Состав данного биоценоза относительно постоянен пока он находится в условиях, в которых сформирован [1]. Причины изменения структуры зоопланктонного сообщества связаны с многочисленными факторами, одним из которых является состав поступающих в водоём загрязняющих веществ, а также увеличение количества биогенных элементов. Наиболее интенсивную антропогенную нагрузку на водную экосистему оказывают сточные воды промышленных предприятий, содержащие высокотоксичные вещества, среди которых большую опасность представляют углеводороды, фенолы, тяжёлые металлы, окиси азота, диоксиды [4]. Изменения, происходящие в водной среде под влиянием сточных вод отражаются на составе, состоянии гидробионтов, а также на структуре сообщества. При оценке влияния на водные организмы особо опасных веществ поступающих в водоемы со сточными водами, определяются их летальными концентрациями [3]. Основным критерием для определения степени концентрации вредных веществ служат следующие показатели: выживаемость и плодовитость различных организмов в тех или иных кон-

центрациях токсикантов в течение определённого времени.

Целью данной работы является оценка качества воды реки Волги в рекреационной зоне г. Костромы по выживаемости и плодовитости дафний, которые позволяют определить как качество природных вод, так и токсичность стоков.

Данное исследование проводилось в весной 2007 гг. Были отобраны пробы сточных вод у мукомольного завода, ТЭЦ-2 и р. Чёрной. Биотестами служили водные беспозвоночные ветвистоусые рачки Daphnia Magna St., которые позволяют определить как качество природных вод, так и токсичность стоков.

Во время эксперимента в качестве исходного материала использовалась культура дафний. При поддержании культуры в лабораторных условиях оптимальная температура воды должна быть 20±2°С. Для культивирования дафний использовалась водопроводная вода, отстоянная в течение 7 суток (при pH 7,0-8,2; жесткости 3-4 мг экв./л; концентрация растворённого кислорода не менее 6,0 мг/л.). Через 7-10 суток половину объёма воды с культурой дафнии заменяли на свежую.

Для эксперимента брали сосуды с исследуемой водой и сосуды для контрольной пробы. Пробы воды из каждой точки проотбора наливали в стаканчики по 100 мл, куда помещали 10 дафний. Контролем служили показатели выживаемости дафний, помещённых в отстоянную водопро-

Таблица1

Степень токсичности сточных вод с использованием тест объекта Daphnia Magna

Показатель Водопроводная вода (контроль) Сточные воды Г орьковское водохранилище

у мукомольного завода р. Черная ТЭЦ-2 Выше города Костром- ское расши- рение

Выживаемость дафний, % 90... 100 27 30 46 14 20

Плодовитость, экз./молоди потомков в сутки 2,6 2,7 2,4 1,26 1,19 0,88 1,46 1,03

Степень токсичности воды нетоксична высокотоксична среднетоксична

© Н.В. Малкерова, 2008

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № З, 2008І

25

Таблица2

Выживаемост ь дафний в растворе бихромат калия

Время (часы) Кол-во выбывших особей в опыте Кол-во выживших особей в контроле

№1 №2 №3 №1 №2 №3 Среднее арифметическое выживание

1 10 10 10 10 10 10 100

4 10 10 10 10 10 10 100

8 10 10 10 10 10 10 100

12 10 10 10 10 10 10 100

16 9 9 8 10 10 10 86,67+3,33

20 7 6 5 10 10 10 60,00+5,77

24 5 4 5 10 10 10 46,67+3,33

водную воду по 10 штук в стаканчике на 100 мл. Дафний во время эксперимента не кормят. В кратковременных опытах основным показателем токсичности среды является выживаемость рачков. Наблюдали за их состоянием в лабораторных условиях от 1 до 48 часов. После окончания эксперимента производился подсчёт выживаемости дафний. При определении оценки токсичности использовалась пятибалльная шкала [2].

При биотестировании определялось острое и хроническое токсическое действие вредных веществ на дафний. За острое принималось действие, оказываемое сточной водой на дафний в течение от 10 минут до 46 часов и проявляющееся в их обездвижении или гибели. Хроническим считается действие сточных воды на дафний в течение 30 суток, проявляющееся в их гибели и снижении плодовитости. В ходе эксперимента также учитывалась чувствительность биотестов к эталонному токсиканту - бихромату калия (К2Сг207) с концентрацией 1,50 мг/дм3.

Результаты исследований показали, что во всех 3-х точках проотбора наблюдалось различие по состоянию дафний от контроля. Так, после 46-ти часовой выдержки рачков процент различия от контроля составил от 27 до 46%. Для расчёта тест-параметра - «процента гибели дафний» в опыте по отношению к контролю используя следующую формулу: 100%х(Х1-Х2)/Х1, где Х1, Х2 - сред-

неарифметическое количество экземпляров (экз.) выживших дафний в контроле и опыте. Таким образом, исследуемые сточные воды являются высокотоксичными для дафний - 4 балла.

В то время как, в контрольном створе Горьковского водохранилища процент отклонения от контроля по показателям выживаемости дафний составили 14-20%. Таким образом, вода, отобранная в контрольном створе водного объекта для рачков среднетоксична - 3 балла (табл. 1).

Используя в качестве токсиканта бихромат калия (К2Сг207) с концентрацией 1,50 мг/дм3, результаты исследования показали, что в разбавленных до 1-2,5 мг/дм3 в течение суток погибло 46,6% дафний. В то время как в контроле наблюдалась их высокая выживаемость (табл. 2). При воздействии токсического вещества на рост рачков не наблюдался прирост материнских особей, а также прирост особей I поколения по сравнению с контролем. Отмечается тенденция снижения интенсивности их роста. Таким образом, можно констатировать, что раствор бихромата калия токсичен для дафний (табл. 3).

Выводы:

1. Методика биоиндикации основана на определении изменений выживаемости, роста и размножения дафний при воздействии токсических веществ, содержащихся в тестируемой воде по сравнению с контролем.

Таблица3

Рост Daphnia magna в токсической среде (бихромата калия) в течение 24 часов

Показатели Контроль Концентрация K2Сr2O7 1,50 мг/л

Размеры материнской особи, мм 2,5 Рост стабилизировался

Размеры особей I поколения, мм 1,62 Не отмечается рост особей

Приросты материнской особи, мм 0,102 Пр ир ост отсу тству ет

Проросты особей I поколения, мм 0,134 Пр ир ост отсу тству ет

26

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 3, 2008

2. Результаты исследований сточных вод показали, что водная среда в рекреационной зоне р. Волги не соответствует требованию нормального качества воды. Это позволяет оценить качество воды р. Волги в рекреационной зоне как умеренно загрязненную с переходом до сильно загрязненной. Таким образом, промышленно-бытовые стоки у мукомольного завода, ТЭЦ-2, речного причала, а также вблизи расположенные жилые дома оказывают очевидное депрессивное действие на зоопланктон р. Волги.

3. Плодовитость самок дафнии в токсической среде снижается, что связано с нарушением репродуктивного аппарата у самок. Это объясняется гибелью яиц в выводковых камерах. В результате часть самок перестаёт размножаться, но единичные особи продолжают отрождать молодь.

Библиографический список

1. Насибулина Б.М., Ягодина Т.В. Биологическая оценка качества воды водоемов дельты Волги // Эко-лого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря: Материалы VIII Международной научной конференции (Астрахань, октябрь2005). - С. 137-138.

2. Методические указания по биотестированию сточных вод / Под ред. Л.И. Алексашик. -М., 1986. - 26 с.

3. Рыжков Л.П. Установка для измерения интенсивности газообмена у водных организмов при токсикологических исследованиях // Методики биологических исследований по водной токсикологии. - М.: Наука, 1971. - С. 130-135.

4. Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения морских вод тяжелыми металлами. - Ленинград: Наука, 1989. - 192 с.

М.В. Сиротина

ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕРМАТОГЛИФИЧЕСКОГО УЗОРА НОСОГУБНОГО ЗЕРКАЛА КОРОВ КОСТРОМСКОЙ ПОРОДЫ ПЛЕМЕННОГО ЗАВОДА «КАРАВАЕВО»

В статье анализируется строение дерматоглифов носогубного зеркала коров костромской породы, приводятся данные по встречаемости разных типов дерматофенов в племенном заводе «Караваево».

Изучение дерматоглифического полиморфизма крупного рогатого скота имеет большое как теоретическое так и практическое значение. Строение дерматоглифов носогубного зеркала коррелятивно связано с хозяйственно важными показателями. По дерматофенам носогубного зеркала становится воз-

можным оценивать и прогнозировать развитие хозяйственных признаков каждой особи сразу после рождения. Устойчивая передача типов носогубного зеркала от родителей к потомкам позволяет использовать дерматоглифический полиморфизм при анализе линейного разведения и создании генетически консолидированных ли-

Таблица1

Частота встречаемости и характеристики структуры носогубного зеркала коров костромской породы племенного завода «Караваево»

Тип дерматофена п Частота встречаемости, % Индекс гребневого счёта (8) Тип структуры %

Плотная Рыхлая

Ветка 73 13,77 35,32 ± 0,33 8,22 91,78

Зернистый 23 4,34 36,56 ± 0,62 34,78 65,22

Колосок-зер нистый 70 13,21 36,69 ± 0,41 28,57 71,43

Колосок-кр она 29 5,47 34,55 ± 0,46 6,9 93,10

Колосок 207 39,06 36,01 ± 0,21 26,60 74,40

Крона 81 15,28 35,33 ± 0,37 8,64 91,36

Неу пор ядоченный 23 4,34 34,89 ± 0,60 - 100

Параллель 15 2,83 36,50 ± 0,69 20,00 80,00

Ветка-зер нисты й 6 1,13 35,33 ± 0,96 33,33 66,67

Ветка-крона 3 0,57 36,50 ± 1,74 33,33 66,67

© М.В. Сиротина, 2008

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 3, 2008

27