Мониторинг загрязнения водной среды реки Херота с помощью методов биоиндикации (стр. 6 из 8)

После того, как в контроле все исходные самки дадут по четыре помета, биотестирование заканчивают. Время биотестирования сокращается, если при промежуточном подсчете устанавливают достоверное отличие от контроля показателя выживаемости или плодовитости дафний.

При биотестировании сточной воды на сбросе в водный объект рассчитывают процент погибших дафний в тестируемой воде по сравнению с контролем

А = (N₂/N₁) * 100% (3.1)

N₁ – среднее арифметическое количество дафний, выживших в контроле;

N₂ – среднее арифметическое количество дафний, выживших в тестируемой воде.

Если А>50%, тестируемая вода оказывает острое токсическое действие, если А<50%, тестируемая вода не оказывает острого токсического действия на дафний.

Для определения степени острого токсического действия тестируемой воды рассчитывают графическим методом:

ЛКр₅₀-96 ч — кратность разбавления тестируемой воды, при которой гибнет 50% дафний за 96 ч;

ЛКр₀-96 ч — минимальную кратность разбавления, при которой дафнии не гибнут за 96 ч.

На оси абсцисс откладывают логарифмы величин кратности разбавлении тестируемой воды, а на оси ординат — средние арифметические величины выживаемости дафний в процентах к контролю. Полученные точки соединяют прямой. От точек на оси ординат, соответствующих 50 и 100% выживаемости, проводят линии, параллельные оси абсцисс. Из точек пересечения этих линий с экспериментальной прямой опускают перпендикуляры на ось абсцисс и находят логарифмы величин кратности разбавлении, которые будут соответствовать исковым величинам ЛК_р50 и ЛК_ро. Чем больше величины ЛК_р50 и ЛК_ро, тем токсичнее тестируемая вода.

Степень токсичности можно также установить, рассчитав ЛК_р50 — среднее время гибели 50% дафний в тестируемой воде. Для этого строят график (на оси абсцисс откладывают время наблюдения, на оси ординат — выживаемость в процентах к контролю). Чем меньше ЛК_р50, тем токсичнее тестируемая вода.

При биотестировании воды из контрольного или других створов водного объекта вывод о наличии хронического токсического действия делают на основании установления достоверности различия между показателем выживаемости или плодовитости дафний в контроле и в тестируемой воде. Для этого рассчитывают среднее арифметическое показателей выживаемости и плодовитости в контрольной и тестируемой воде

Результаты биотестирования разбавлении тестируемой воды с целью их использования при установлении величин ПДС или определения степени хронического токсического действия тестируемой воды обрабатывают с помощью вышеописанных приемов. Определяют минимальную кратность разбавления тестируемой воды, при которой различия между величинами показателей выживаемости и плодовитости дафний в контроле и соответствующем разбавлении будут недостоверными.

Если получают две разные величины минимальной кратности разбавления тестируемой воды (одну, при которой недостоверным будет отличие от контроля показателя выживаемости, и другую, при которой недостоверным окажется отличие от контроля показателя плодовитости), вывод об отсутствии хронического токсического действия на дафний делают на основании большей величины.

Периодически, не реже одного раза в месяц, необходимо проводить контроль чувствительности дафний и цериодафний к «эталонному» токсиканту бихромату калия (K₂Cr₂O₇). Концентрация бихромата калия, которая в течение 24 часов иммобилизует 50% дафний, взятых для эксперимента, должна находиться в диапазоне 0,9—2,0 мг/л. Указанный диапазон концентраций вызывает 50%-ную иммобилизацию дафний и цериодафний. Испытания проводятся в соответствии с общими требованиями для биотестирования. Используется для испытания, бихромат признанного аналитического качества. Если результаты опытов не укладываются в указанный интервал, т» следует проверить правильность приготовления исследуемых растворов, соблюдение условий проведения опытов, правильность выбора возраста рачков. Если ошибки исключены, следует заменить культуру, получив ее в базовых лабораториях по биотестированию.

Биотестирование является дополнительным экспериментальным приемом для проверки необходимости корректировки величин ПДС по интегральному показателю «токсичность воды», который позволяет учесть ряд существенных факторов: наличие в сточной воде токсических веществ, неучтенных при установлении ПДС, вновь образовавшихся соединений, метаболитов, различные виды взаимодействий химических веществ — синергизм, антагонизм, аддитивность и т. д.

Необходимость корректировки величин ПДС возникает в том случае, если при биотестировании воды из контрольного створа водного объекта установлено несоответствие ее качества требуемому нормативу: вода в контрольном створе водного объекта не должна оказывать хронического токсического действия на тест-объекты (дафний или цериодафний).

При необходимости корректировки величин ПДС применяют методику длительного биотестиоования с использованием дафний или цериодафний. Определяют минимальную кратность разбавления сточной воды на сбросе в водный объект, при которой не проявляется хроническое токсическое действие, и сравнивают ее с расчетной кратностью общего разбавления сточных вод в контрольном створе. В качестве контрольной и разбавляющей используют воду водного объекта, отобранную вне зоны влияния тестируемой сточной воды.

Если расчетная кратность n общего разбавления сточных вод в контрольном створе меньше, чем необходимая кратность n_т разбавления сточной воды, определенная при биотестировании, и не может быть увеличена за счет изменения конструкции или местоположения выпуска, величину ПДС корректируют в сторону уменьшения.

Результаты биотестирования устанавливают токсичность сточных вод вне связи с конкретными веществами. Поэтому, если не известно, какое именно вещество оказало токсическое воздействие, корректировку ПДС производят за счет уменьшения существующего расхода сточных вод q до величины q^max, обеспечивающей выполнение условия

n≥n_т

При этом скорректированную величину ПДС по каждому веществу определяют согласно формуле

ПДС’=(q^max/q)*ПДС (3.2)

Для выпуска сточных вод в водоток величина расхода сточных вод существенно влияет только на основное разбавление, определяемое в соответствии с формулой.

При этом максимальный расход сточных вод q^max, удовлетворяющий условию (3.2), определяют из решения уравнения

1+Р_m n_т

1+P_mexp (-ά V P_m) n_н (3.3)

где Pm=Q/ q^max; ά = φ&V³DL/Q, Q — расчетный расход водотока, м³/с; φ — коэффициент извилистости (отношение расстояния от выпуска до контрольного створа по фарватеру к расстоянию по прямой); & — коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (при выпуске у берега &=1, при выпуске в стрежень реки &=1,5); 1 — расстояние от выпуска до контрольного створа по фарватеру, м; D — коэффициент турбулентной диффузии, определяемый в соответствии с формулами.

Для выпуска сточных вод в водоем величина расхода сточных вод влияет только на начальное разбавление, определяемое в соответствии с формулами. При этом максимальный расход сточных вод q^max, удовлетворяющий условию (3.2), определяют следующим образом:

при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины

n₀ – 0,1 * n_т

q^max = 0,00215 • v • H²cp (3.4)

n_т – n₀

при выпуске в нижнюю треть глубины

n₀ – 0,05 * n_т

q^max = 0,00158 • v • H²cp (3.5)

n_т – n₀

где: v — скорость ветра над водой в месте выпуска сточных вод, м/с; Н²ср—средняя глубина водоема вблизи выпуска, м:

n₀ — кратность основного разбавления, определяемого по формулам.

Если состав сточных вод хорошо изучен и возможно установить, какое именно вещество оказало токсическое воздействие, корректировку величины ПДС по этому веществу с обязательным последующим биотестированием производят за счет уменьшения концентрации этого вещества в сточных водах. Минимальное значение параметра k^min, показывающего во сколько раз необходимо уменьшить концентрацию вещества в сточных водах, определяют по формуле

k^max

k^min

n

1 + (k^max – 10) (3.6)

n_т

где: k^max = C_ПДС/С_ф; С_ПДС - концентрация вещества в сточных водах при существующем ПДС, г/м³; С_ф—концентрация вещества в воде водного объекта при отсутствии сброса сточных вод, г/м³. При этом скорректированную величину ПДС’ определяют согласно формуле

ПДС

ПДС’ (3.7)

k^min

Если определенное из условия (3.6) значение k^min технически нереализуемо, выбирают достижимое значение и производят дальнейшую корректировку ПДС за счет уменьшения существующего расхода сточных вод, заменяя всюду n_т величиной (10).