Смекни!
smekni.com

Мониторинг загрязнения водной среды реки Херота с помощью методов биоиндикации (стр. 4 из 8)

Лишь получив ответы на все три вопроса, можно быть уверенным в том, что отнесся к интерпретации результатов должным образом.

Глава 3. Методика биоиндикации.

Контроль состояния наземных и водных экосистем осуществляется преимущественно по физико-химическим характеристикам. В мониторинге же кроме этого необходимо применять и биологические показатели: особенности структуры сообществ, соотношение отдельных групп видов фауны и флоры, по количественному их развитию и т.д. В целях биоиндикации биологические показатели следует рассматривать как структурные характеристики.

В последнее время все более широкое развитие имеет количественный подход к оценке состояния экосистемы и функционального значения в ней организмов. Системный подход при биологическом контроле, включающий сочетание качественных и количественных методов оценки, позволяет более-менее объективно охарактеризовать функциональное состояние экосистемы, вскрыть причины нарушения процессов круговорота вещества и энергии. Такой путь исследований дает возможность выявить закономерности изменений сообществ организмов, подверженных антропогенному воздействию, и позволит прогнозировать состояние экосистемы при изменении внешних факторов.

Биоиндикация качества наземных экосистем возможна по различным видам и сообществам растений и животных. В исследованиях удовлетворительные результаты получены при изучении высших растений, лишайников, жужелиц и пауков.

Для гидробиологического анализа качества вод могут быть использованы практически все группы организмов, населяющие водоемы: планктонные и бентосные беспозвоночные с особой ролью простейших, водоросли, макрофиты, бактерии и грибы. Каждая из них, выступая в роли биологического индикатора, имеет свои преимущества и недостатки, которые и определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации.

При решении задач биоиндикации и связанных с ними задач экологического прогнозирования необходимо уделять внимание трем основным аспектам:

· выделению системообразующих факторов и целям прогнозирования;

· разработке соответствующих методов и моделей;

· проблеме оценки достоверности получаемых результатов.

Актуальность этих исследований косвенно подтверждается тем, что число количественных методов биоиндикации на сегодняшний день все еще мало, что позволяет вспомнить слова 25-летней давности В.И.Василевича «Как ни странно, но задачи фитоиндикации, вероятностные по своей природе, до сих пор решаются в основном без использования каких-либо статистических методов». Все это заставило первоначально рассмотреть ряд основных теоретических подходов, используемых при фитоиндикационных исследованиях(12). Среди рассмотренных методов биоиндикации (оценка среды по отдельным видам-индикаторам и по ассоциациям-индикаторам, оценка среды по соотношению индикаторных групп видов, оценка достоверности и значимости индикаторов, использование экологических шкал, оценка индикаторной информативности видов, прямой градиентный корреляционный и регрессионный анализы, индикация методом распознавания образов) наиболее эффективным оказался прямой градиентный анализ.

Среди животных на клеточном уровне организации наиболее важное индикаторное значение имеют дафнии. Преимущество перед другими группами простейших (саркодовые и жгутиконосцы) они имеют потому, что видовой состав и численность их наиболее четко соответствуют каждому уровню сапробности среды, они отличаются высокой чувствительностью к изменениям внешней среды и отчетливо выраженной реакцией на эти изменения, имеют относительно крупные размеры и быстро размножаются. Используя эти особенности дафний, можно с известной степенью точности установить уровень сапробности водной среды, не привлекая для этой цели другие индикторные организмы(12).

Методическое руководство по биотестированию воды разработано с целью обеспечения сотрудников лабораторий системы Госкомприроды СССР, республиканских и местных комитетов по охране природы, других министерств и ведомств пособием для проведения токсикологического контроля сточ­ных и природных вод методами биотестирования.

В соответствии с п. 5.7 и Приложением № 1 Правил охраны поверхностных вод (1991 г.), биотестирование явля­ется обязательным элементом системы оценки и контроля качества воды(13).

Методическое руководство включает методики биотес­тирования с использованием в качестве тест-объектов рако­образных, водорослей и рыб.

Биотестирование проводят для определения токсич­ности сточной воды на сбросе в водный объект, воды в кон­трольном и других створах водопользования с целью про­верки соответствия качества воды нормативным требова­ниям: сточная вода на сбросе не должна оказывать острого ток­сического действия, а вода в контрольном и других створах водопользования — хронического токсического действия на тест-объекты.

Результаты биотестирования учитывают при установлении величин предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняю­щих веществ.

Наличие острого токсического действия сточной воды на сбросе в водный объект определяют при кратковременном биотестировании на ракообразных (дафниях или цериодафниях)(10).

Наличие хронического токсического действия сточной природной воды в контрольном и других створах водного объекта определяют при длительном биотестировании на ракообразных (дафниях или цериодафниях).

Для более детальной токсикологической оценки сточ­ной и природной воды биотестирование должно вестись ми­нимум на двух объектах параллельно. Один объект должен относиться к фитопланктону (хлорелла или сцередесмус), другой — к зоопланктону (дафния магна или цериодафния). Предпочтительнее тестировать на хлорелле и цериодафнии, как на более чувствительных объектах.

Пробы сточной воды для биотестирования отбирают, руководствуясь инструкцией по отбору проб для анализа сточных вод НВН 33-5.3.01-85(14); отраслевыми стандартами или другими нормативными документами. Пробы природной во­ды отбирают, руководствуясь ГОСТ 17.1.5.05-85(15).

Биотестирование проб воды проводят не позднее 6 ч после их отбора. Если указанный срок не может быть соб­люден, пробы хранят до двух недель с открытой крышкой внизу холодильника (при +4°С). Не допускается консер­вирование проб с помощью химических консервантов. Перед биотестированием пробы фильтруют через фильтровальную бумагу с размером пор 3,5—10 мкм.

При определении наличия острого и хронического токсического действия воду тестируют без разбавлении. Для учета результатов биотестирования при установлении вели­чин ПДС и определения степени токсичности сточной и при­родной воды готовят серию разбавлении.

Для контроля (вода без токсических веществ) и раз­бавлении используют водопроводную воду, которую дехлори­руют путем отстаивания и аэрирования с помощью микро­компрессоров в течение семи суток. В тех случаях, когда ре­зультаты биотестирования учитывают при установлении ве­личин ПДС, в качестве контрольной и разбавляющей слу­жит природная вода, отобранная вне зоны влияния источни­ка загрязнения и отфильтрованная через фильтровальную бумагу.

Если отсутствует возможность отбора проб из кон­трольного створа, тестируют сточную воду на сбросе в вод­ный объект в разбавлении, соответствующем таковому в кон­трольном створе.

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

Кратковременное биотестирование — до 96 ч — позволяет определить острое токсическое действие воды на дафний по их выживаемости. Показателем выживаемости служит среднее количество тест-объектов, выживших в тестируемой воде или в контроле за определенное время. Критерием токсичности является гибель 50 и более процентов дафний за период вре­мени до 96 ч в тестируемой воде по сравнению с контролем.

Длительное биотестирование—20 и более суток — позволя­ет определить хроническое токсическое действие воды на даф­ний по снижению их выживаемости и плодовитости. Пока­зателем выживаемости служит среднее количество исходных самок дафний, выживших в течение биотестирования, пока­зателем плодовитости —среднее количество молоди, выметан­ной в течение биотестирования, в пересчете на одну выжив­шую исходную самку. Критерием токсичности является дос­товерное отличие от контроля показателя выживаемости или плодовитости дафний.

В качестве тест-объекта используют Daphnia magna Straus.

Дафнии обитают в стоячих и слабопроточных водоемах. На территории России дафнии широко распространены. Яв­ляются типичными мезосапробами, переносят осолонение до 6‰.

Рост дафний в течение всей жизни неравномерный, с воз­растом замедляется и связан с периодическими линьками; первые три — ювенильные — следуют через 20, 24, 36 ч, четвертая — созревание яиц в яичнике — и пятая—отклады­вание яиц в выводковую камеру — следуют с интервалом 24—36 ч. Начиная с шестой, каждая линька сопровождает­ся откладыванием яиц. Растет дафния наиболее интенсивно в первые дни после рождения. При хорошем питании раз­меры молодых дафний после каждой линьки удваиваются. Выметанная молодь имеет 0,7—0,9 мм в длину, к моменту половозрелости самки достигают 2,2—2,4 мм, самцы 2,0—2,1мм.