Токсичность углеводородов нефти Талаканского месторождения на Daphniamagna

Предварительная оценка ПТК, строящаяся на изучении ландшафтно-мерзлотных условий, в особенности мерзлотно-геологических процессов, является оценкой степени реакции ПТК на нарушения, или их чувствительности.

По потенциальной уязвимости ландшафтов к нарушениям выделяются сильно-, средне- и слабочувствительные ПТК. Согласно Н.П. Бо-сикову и др. [6], эти градации определяются совокупностью свойств, способствующих трансформации ПТК. Сильная, когда вмешательство в природную среду вызывает развитие таких мерзлотно-геологических процессов, как термокарст и солифлюкция, средняя - когда развиваются солифлюкция и эрозия, слабая - когда процессы при нарушении не активизируются, кроме морозобойного растрескивания.

В зависимости от протекания мерзлотно-геологических процессов, температуры и льди-стости ММП была оценена чувствительность ландшафтов изучаемой территории к техногенным воздействиям.

По степени реакции к техногенным воздействиям выделенные ландшафты подразделены на следующие категории чувствительности: к сильночувствительным ПТК отнесены горные редколесья на пологих склонах, очень пологие склоны горных редколесий, днища горных долин, занятые марями и горными редколесьями; к среднечувствительным - подгольцовые умеренно крутые склоны, склоны средней крутизны с рединой и горными редколесьями, пологие склоны с рединой, подгольцовые умеренно пологие склоны, днища горных долин, занятые горной тайгой, ложбины стока, занятые горным редколесьем; к слабочувствительным - плоско-горно-привершинный тип местности с горными тундрами и подгольцовыми зарослями кедрового стланика.

Характер чувствительности ландшафтов к техногенным воздействиям изменяется от слабочувствительных ПТК (плоскогорно-привер-шинный тип местности) до сильночувствительных (днища горных долин, занятые марями).

Природные ландшафты наибольшей степени измененности составляют 7,6 % от общей площади Южно-Угуйской золотоносной зоны. Наиболее нарушенными являются днища долин горных рек и склоновые ландшафты.

Исследуемую территорию, в целом, можно отнести к среднечувствительным ПТК, т.к. склоновый тип местности занимает более 80% площади рассматриваемого участка. Наиболее сложными для освоения оказываются заболоченные маревые участки в долинах горных рек.

Литература

1. Мерзлотно-ландшафтная карта Якутской АССР. Масштаб 1:2 500 000 / Гл. ред. П.И. Мельников. - М.: ГУГК, 1991. - 2 л.

2. Мерзлотные ландшафты Якутии (Пояснительная записка к Мерзлотно-ландшафтной карте Якутской АССР масштаба 1:2 500 000) / А.Н. Федоров, Т.А. Ботулу, С.П. Варламов и др. - Новосибирск: ГУГК, 1989. - 170 с.

3. Мильков Ф.Н. Человек и ландшафт: очерки антропогенного ландшафтоведения. - М.: Мысль, 1973. - 224 с.

4. Пучкин А.В. Картографирование антропогенной измененности ландшафтов // География и природные ресурсы. - 2007. - № 4. - С. 130-134.

5. Солнцев Н.А. Учение о ландшафте: избранные труды. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 384 с.

6. Босиков Н.П., Васильев И.С., Федоров А.Н. Мерзлотные ландшафты зоны освоения Лено-Алданского междуречья. - Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1985. - 124 с.

Поступила в редакцию 01.10.2012

УДК 543.544

Токсичность углеводородов нефти Талаканского месторождения

на Daphniamagna

Н.В. Кузьмина, Т.А. Платонов, А.Н. Нюкканов

Исследовано воздействие ряда концентраций углеводородов нефти Талаканского месторождения на Daphniamagna в острых опытах. Определены витальная и летальная концентрации нефти. Под влиянием нефти наблюдалась гибель 50% и более дафний через 24 ч при концентрации 1 мг/л, а через 48 ч - при 0,5 мг/л.

КУЗЬМИНА Наталья Васильевна - соискатель каф. ЯГСХА; ПЛАТОНОВ Терентий Афанасьевич - к.в.н., н.с. ЯНИИСХ; НЮККАНОВ Аян Николаевич - д.б.н., проф. каф. ЯГСХА, ayan1967@mail.ru.

Ключевые слова: дафния, токсичность углеводородов нефти Талаканского месторождения, витальная и летальная концентрации нефти.

The effects of a number of concentrations of hydrocarbons of the Talakan deposit oil on Daphnia magna in acute experiments were investigated. The vital and lethal concentrations of the oil were determined. Effected by the oil the death of 50% or more of Daphnia in 24 hours at a concentration of 1 mg/l, and in 48 hours - at 0.5 mg/l was recorded.

Key words: Daphnia, Talakan deposit oil hydrocarbons toxicity, vital and lethal oil concentration.

Длительное время основной уклон для оценок и прогнозов загрязнения вод делался на один критерий - предельно-допустимые концентрации (ПДК), которые определены лишь для очень ограниченного круга соединений и, кроме того, ПДК устанавливают только для отдельных веществ, тогда как в реалиях всегда имеется интегральное загрязнение. Действие всех компонентов на живые системы не представляет собой простой суммы - эти компоненты взаимодействуют между собой и с веществами, уже присутствующими в водной среде на момент загрязнения, образуя продукты с более высокой токсичностью, или, наоборот, нейтрализуя друг друга. Кроме этого, следует учитывать возможный кумулятивный эффект. Поэтому ориентация оценок и прогнозов только на ПДК весьма опасна и может рассматриваться только как паллиатив [1].

Сложность аналитического контроля заключается не только в том, что трудно определять и охватить контролем долю присутствующих в исследуемой среде различных фракций нефти (необходимо иметь эталоны всех гомологов и изомеров и дорогое аналитическое оборудование), но также в том, что необходимо идентифицировать каждую фракцию в чрезвычайно малых концентрациях, так как ПДК основной массы веществ составляют 10-2 - 10-3 мг/дм3. Подготовка пробы к гидрологическому анализу для целого ряда нефтепродуктов предполагает такую продолжительную и многоступенчатую процедуру (растворение, концентрирование, экстракция), что потери при этом могут значительно превышать результат анализа.

Несмотря на то, что в отдельных лабораториях уже имеет место более чем длительная практика биотестирования природных и сточных вод, однако до настоящего времени существует традиционная недооценка необходимости токсикологического контроля в дополнение к гидрохимическому.

В работах российских токсикологов неоднократно обсуждались вопросы о значении токсикологического контроля, основанного на биотестировании, для повышения эффективности охраны вод. Этой проблеме посвящены специальные сборники [3, 5]. В последние годы нако-

плен значительный экспериментальный материал, позволяющий судить о действии нефтепродуктов на различные группы организмов.

В настоящее время состав природных вод водоемов в значительной степени формируется под влиянием антропогенной нагрузки. Из загрязняющих веществ по объему поступления, прежде всего, заслуживают внимания в среднем течении р. Лена углеводороды нефти, коммунальное загрязнение и тяжелые металлы.

Материал и методы исследований

В нашей работе для анализа токсичности воды углеводородами нефти Талаканского месторождения применили классический дафниевый тест, в котором критерием служит смертность и изменение плодовитости дафний [2].

Фракция углеводородов нефти Талаканского месторождения была любезно предоставлена Институтом проблем нефти и газа СО РАН (зав. лабораторией геохимии каустобиолитов Чалая ОН).

Род дафний включает около 50 видов, среди которых наиболее обычны Daphniamagna, Daphnialongispina, Daphniacarinata. Самый крупный вид - Daphniamagna Straus (отряд Cladocera, класс Crustacea). Эти организмы, относящиеся к группе фильтратов и живущие преимущественно в толще воды, обитают в стоячих и слабопроточных водоемах, в бассейне р. Лена распространены повсеместно. Они играют большую роль в процессах устойчивости экологии паразитофауны пресноводных рыб.

Короткий биологический цикл развития позволяет проследить рост и развитие дафний на всех жизненных стадиях. В течение жизни выделяют ряд стадий, сопровождающихся линьками: первые три - ювенильные, следуют через 20-24-36 ч, четвертая - созревание яиц в яичнике и пятая - откладка яиц в выводковую камеру следуют с интервалом 1-1,5 сут. Начиная с шестой стадии, каждая линька сопровождается откладкой яиц. Период созревания рачков при температуре 20±2оС и хорошем питании - 5-8 дней. Длительность эмбрионального развития обычно 3-4 дня, а при повышении температуры до 25оС - 48 ч. Партеногенетические поколения

следуют друг за другом каждые 3-4 дня. Вначале число яиц в кладке 10-15, затем может возрастать до 30-40, формирование яиц прекращается за 2-3 дня до смерти.

Результаты исследований и их обсуждение

В определении токсичности углеводородов нефти Талаканского месторождения использовали культуру Daphniamagna, полученную из р. Лена под г. Якутском. Для этого с помощью гидробиологического сачка отлавливали Daphniamagna и помещали стеклянные емкости, которые заполняли под пробку водой из этого же водоема. Одновременно отбирали 5-10 л воды для последующей посадки дафний. Лабораторные исследования на поколениях тест-объектов для выяснения времени включения адаптивных механизмов проводили на лабораторной культуре, что позволило исключить наличие генотипических адаптаций тест-объектов к нефтяным загрязнениям.

Тестирование воды проводили на синхронизованной культуре Daphniamagna. Для получения синхронизованной культуры отбиралась одна самка средних размеров с выводкой камеры, заполненной эмбрионами, и помещалась в химический стакан на 250 см3, наполовину заполненный культивационной средой. Появившуюся молодь переносили в кристаллизатор (25 особей на 1 дм3 среды) и культивировали указанным способом. Полученная следующая генерация является синхронизованной культурой и может быть использована для тестирования в возрасте 6-24 ч. Основные гидрохимические показатели воды находились в следующих пределах: рН = 7,0-8,2, жесткость общая 3,0-6,5 мгэкв./л (200±50 мг СаСо3), концентрация растворенного кислорода менее 6,0 мг/л [2].

Отбор проб воды производился в соответствии с ГОСТ 17.1.5.04-81. Пробы воды отбирались из поверхностного слоя воды стеклянным пробоотборником. Перед отбором проб пробоотборник промывался водой из места отбора, вода заливалась в стеклянные банки (объем одной пробы 6 л). Доставка проб воды в лабораторию осуществлялась в день отбора, что позволяло не использовать консервирующие вещества. Исследования проводились на лабораторной культуре Daphniamagna в возрасте до 24 ч в стандартных условиях (РД 118-02-90). Чувствительность культуры Daphniamagna проверялась на растворах модельного токсиканта бихромата калия (K2Cr2O2) ряда концентраций (от доли ПДК до 2-4 ПДК, а именно: 0,9; 1,2; 1,7; 2,0 мг/дм3).

Суточные опыты, проведенные с использованием показателя выживаемости молоди Daphniamagna в растворах эталонного токсикан-

та бихромата калия (K2Cr2O2), показали, что чувствительность лабораторных культур позволяет использовать их в тестировании токсичности углеводородов нефти Талаканского месторождения. Величина летальной концентрации для 50 % тест-объектов за 24 ч опыта укладывалась в интервале 0,9-2,0 мг/дм3.

Тестирование каждой исследуемой концентрации пробы углеводородов нефти по критерию выживаемости проводили в 3 сосудах по 100 мл, 3 сосудах для контрольной пробы, не содержащей нефтепродуктов. Контрольной водной средой служила природная вода с водоема. В каждый сосуд помещали по 30 особей Daphniamagna. Их переносили стеклянной трубкой диаметром 5-7 мм сначала в сачок, а затем в сосуды, погрузив их в воду. В опыте длительностью до 48 ч учет выживших Daphniamagna проводили через 1, 6, 24 и 48 ч. Выжившими считаются особи, если они свободно передвигаются в толще воды или всплывают со дна сосуда не позднее 15 с после его легкого покачивания. Проба воды оценивается как обладающая острой токсичностью, если за 24 ч тестирования в ней гибнет 50% и более дафний по сравнению с контролем [4].

Анализ результатов опытов показал (таблица), что под влиянием углеводородов нефти Та-лаканского месторождения наблюдалась гибель 50% и более дафний через 24 ч при концентрации 1 мг/л, а через 48 ч - при 0,5 мг/л. При остролетальных концентрациях обнаруживалась полная иммобилизация рачков. Изредка у отдельных особей отмечали слабое движение одной из антенн и лишь при микрокопировании можно было определить: живы рачки или нет. При этих же концентрациях у дафний наблюдалось резкое снижение ритма сердечных сокращений и скорости движения грудных ножек, т.е. происходило угнетение двух жизненно важных для рачка функций. В диапазоне концентраций 0,01 мг/л гибель дафний на протяжении опыта не отмечалась, т.е. эти концентрации были витальными для тест-объекта.

Наблюдения за состоянием рачков Daphniamagna при витальных концентрациях показали, что при 0,01 мг/л углеводородов нефти Талаканского месторождения у них отмечена задержка роста. После первой и второй линек увеличение рачков в росте было незаметным. В кишечнике дафний зеленые водоросли отсутствовали, а в растворах клетки зеленых водорослей погибали. Содержимое кишечников представляло собой жидкую бесформенную желто-серую массу, которая полностью просвечивалась. Рачки значительно увеличивались в размерах лишь после третьей-четвертой линьки.

Выживаемость Daphniamagna в исследуемых концентрациях углеводородов нефти Талаканского месторождения

в воде среднего течения р. Лена при 24оС*

Концентрация нефтепродуктов, мг/л Повторность Выжившие дафнии, % Контроль Погибшие дафнии, % Оценка токсичности

24 ч 48 ч 24 ч 48 ч

0,02 1 93,3 90 100 6,6 10 Не токсична

2 96,6 96,6 96,6 3,3 6,6

3 100 90 100 - 10

0,025 1 93,3 93,3 100 6,6 6,6 - « -

2 93,3 80 100 6,6 20

3 90 90 100 10 10

0,03 1 86,6 73,3 100 13,3 26,6 - « -

2 80 60 100 20 40

3 86,6 70 100 13,3 30

0,5 1 70 53,3 93,3 30 46,6 Токсична

2 60 43,3 100 40 56,6

3 50 46,6 100 50 53,3

1 1 43,3 36,6 100 56,6 63,3 - « -

2 36,6 23,3 100 63,3 76,6

3 33,3 36,6 100 66,6 73,3

1,5 1 20 10 100 80 90 - « -

2 26,6 6,6 96,6 73,3 93,3

3 13,3 10 100 86,6 100

" В опытах использовались по 30 экземпляров Daphniamagna.

Через 120 ч линейные размеры молоди дафний достигали 2-2,1 мм, хотя наполнение кишечников оставалось прежним.

Также полученные результаты дают возможность утверждать, что снижение температуры увеличивает токсикорезистентность Daphniamagna к важнейшему загрязнителю района исследования. Следовательно, в зимний период нефть не оказывает значительного токсического действия на тест-объект.

Полученные экспериментальные данные показывают, что при концентрации 0,5 мг/л углеводородов нефти Талаканского месторождения в воде среда является токсичной для тест-объекта Daphniamagna. К уже существующим математическим моделям, используемым для прогностических расчетов зон загрязнения при стандартных и аварийных ситуациях, возможно добавить методы биотестирования с помощью Daphniamagna комбинированных воздействий углеводородов нефти и природной среды среднего течения р. Лена. Единственным объективным показателем характера действия

смеси загрязнителей и среды обитания является ответная реакция (отклик) тест-системы. Биотестирование в такой ситуации методически более верно по сравнению с гидрохимическим анализом.

Литература

1. Брагинский Л.П. Интегральная токсичность водной среды и ее оценка с помощью методов биотестирования // Гидробиологический журнал. - 1993. - Т. 29, №6. - С. 66-73.

2. Жмур Н.С. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. - М.: АКВАРОС, 2001. - 48 с.

3. Патин С.А. Биотестирование природных и сточных вод /С. А. Патин, Л.Е.Айвазова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - С. 77.

4. Строганов Н.С. Методика быстрого определения токсичности водной среды // Вестник МГУ. Сер.биол. 3. - 1968. - С. 40-46.

5. Теоретические вопросы биотестирования. -Волгоград, 1983. - С. 193.

Поступила в редакцию 21.11.2012