БІОІНДИКАЦІЙНІ МЕТОДИ ВСТАНОВЛЕННЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПРИРОДНИХ ВОД АНТРОПОГЕННИМИ ПОЛЮТАНТАМИ ОРГАНІЧНОЇ ПРИРОДИ

Смокова В.Д., студ. ВБ-11

Науковий керівник: Федорова Г.В., к. хім. н., доц..

Кафедра хімії навколишнього середовища

БІОІНДИКАЦІЙНІ МЕТОДИ ВСТАНОВЛЕННЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПРИРОДНИХ ВОД АНТРОПОГЕННИМИ ПОЛЮТАНТАМИ ОРГАНІЧНОЇ ПРИРОДИ

Біоіндикаційні методи належать до біологічних досліджень, останні, головним чином, визначають не тільки якість води та надають їй токсикологічну оцінку, а характеризують стан безпосередньо самої водойми як екологічної системи. Часто біоіндикаційні прийоми сполучають зі застосуванням хімічних операцій та фізико-хімічного обладнання.

Для біологічної індикації якості вод взагалі використовують більшість видів організмів, що мешкають у водному середовищі: планктон, бентос, водорості, бактерії, макрофіти, простіших, безхребетних, риб. Як біоіндикатор кожен з них застосовується з певною метою, має свої недоліки та переваги, які визначають межі та можливості їх використання, оскільки всі види гідробіонтів відіграють значну роль у біогеохімічному колообігу речовин та елементів у межах водойми, як складової великого біосферного колообігу. Через свої фізіологічні властивості одноклітинні водорості мають велику чутливість до змін навколишнього середовища, характерні морфологічні зміни від впливу антропогенних полютантів, що робить їх привабливим об’єктом для біоіндикаційних досліджень та біотестування

Метою даної роботи є пропонування методу оцінки забруднення водойми органічними полютантами зі застосуванням доступного та поши­реного у прісних водах біоіндикатора – водорості хлорела Chlorela vulgaris (Chl). Основу метода становить зміна кількості клітин та їх морфологічних ознак, а також підрахунок загиблих клітин.

Chlorela vulgaris є активним продуцентом біомаси водойм в природ­них біоценозах. Водорість зі середнім розміром 0,05 мм має короткий цикл розвитку, що дозволяє за невеликий термін прослідити на декількох поколіннях вплив токсичного середовища на їх життєдіяльність. Час відклику на токсичність середовища становить від 1 доби (24 год.) до 96 год. До речі, метод використання Chlorella vulgaris за здатністю до виживання в забруднених водоймах включений до Міжнародних стандар­тів ІСО 14000.Водорість містить хлорофіл і каротин, є активним про­дуцентом біомаси, тому якість води можна оцінити шляхом вимірювання вмісту фоточутливого пігменту – хлорофілу та зміни біомаси хлорели.

Основою метода є використання відомого та найбільш розробленого критерію ступеня забруднення вод за індикаторними організмами – системи сапробності. Метод ураховує відносну частоту зустрічальності водорості (позначка h,що має значення від 1 – це випадкові знахідки, від одного до дев’яти, або одиничні екземпляри до 9 – це масовий розвиток, при рідкісній зустрічальності – 2, нерідкісній– 3, частій зустрічальності – 5, дуже частій - 7) з оцінкою рівня забруднення за індексом сапробності (S) Пантле і Букка, що свідчить про загальний рівень забруднення:

S = ,

де s_i – сапробність кожного виду індикаторів в пробі.

Індекс сапробності збільшується від чистої водойми до забрудненої, що позначають грецькими літерами κ (ксеносапробні) – 0 – 0,5 → Ο (олігосапробні) – 0,51 – 1,5 → β (бета-мезосапробні) 1,51 – 2,5 →α (аль­фа-мезосапробні) 2,51 – 3,5 → π (полісапробні ) 3,51 – 4,0. Відповідність класів якості водойм індексам сапробності представлено в табл. 1:

Таблиця 1 – Шкала оцінки якості води за системою сапробності

Для зберігання та культивації водоростей використовують середовище Тамія – суміш розчинів солей (г/л): КNO₃ – 5,0; MgSO₄ – 2,5; KH₂PO₄ – 1,25; FeSO₄ – 0,003. Як полютант органічної природи вибрано нафту та нафтопродукти, ГДК яких для водойм рибогосподарського призначення становить 0,05 мг/л. Цей же біооб’єкт успішно може застосовуватися для біотестування широкого спектра забруднюючих речовин, серед яких важкі метали, фосфорорганічні сполуки, детергенти, галогени.

Визначення якості води засноване на тест-реакціях одноклітинних водоростей, а саме, на зміні чисельності живих клітин, появі мертвих клітин та морфологічних ознаках живих клітин. Як важливий фактор зміни стану біоматеріалу під дією полютантів можна використовувати зміну вмісту хлорофілу. Найкращим способом визначення цього фото­синтезуючого пігменту є колонкова хроматографія, хоча в літературі пропонується фотоелектроколориметричний метод.

Дослідження зміни біомаси хлорели від впливу нафтопродуктів і нафти проводять у колбах із середовищем Тамія з певними концентраціями 0,5; 0,05, 0,01 і 0,0005 мг/л нафтового полютанта. Для порівняння використовують середовище Тамія без домішок нафти та нафтопродуктів, т. зв. «контроль». В експериментах у колби з послідовно розведеними концентраціями нафтопродуктів уводять однаковий об’єм концентрованої суспензії водоростей. Відомо, що хлорела стійка до бактеріального впливу, але її біоіндикаційний відклик на забруднення органічної природи оцінюється як чутливий. Це дозволяє такий тип біоіндикації віднести до чутливої.

Ознаками загиблої клітини є знебарвлення, лізис (розчинення під впливом забруднюючих речовин), поява деформованих і виродливих клітин, а також прояв клітинами нежиттєздатності – вони не діляться і не утворюють колоній.

Підрахунок клітин проводять під мікроскопом, де спостерігають клітини хлорели спочатку в контрольній пробі, а потім в штучно забруднених зразках. Вміст клітин у середовищі після підрахунку в камері під мікроскопом визначають за формулою:

N = а·b·4000/V,

де N– кількість клітин в 1 мкл середовища, а – кількість клітин, підрахованих в об’ємі камери; b – кількість квадратів камери, де підраховувалися клітини; V – розведення.

Експериментально рівень забруднення зразків нафтою та відклик біоіндикатора-хлорели показали лінійну кореляцію, що підтверджує правильність вибору об’єкта для біоіндикації. Однак розкид результатів був обмежуючим фактором і не дозволив їх графічно інтерпретувати.

Попередні досліди підтвердили можливість і результативність використання хлорели як біоіндикатора нафтового забруднення та її особливості індикатора чистоти водойм. Біоіндикація за допомогою хлорели здатна ранжирувати поверхневі води за класами станів і через інтегральну оцінку якості води надає можливість використання її як питної. Рекомендації господарсько-питного водопостачання до застосу­вання водоростей Chlorela vulgaris як тест-об’єктів, підтверджують їх перспективність та подальше вивчення їхніх індикаторних можливостей.

Реакція хлорели на забруднення, в тому числі й на нафтове, її присутність у чистих водах та ефективна біопродуктивність свідчать про перспективність її культивування у водах, забруднених нафтопродуктами.

Слід ураховувати, що культивування хлорели покращує гідрохімічний режим водойми, насичує воду киснем, є живильним кормом для риб та створює добрі умови для розвитку всіх видів планктону.

Поиск по сайту: