Научные сообщения ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ

АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 2 (24) 2013. с. 117-122.
Научные сообщения
ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА БИОТУ СЕВЕРНОГО
КАСПИЯ
Екатерина Викторовна Овсянникова
Елена Вячеславовна Чуйко
ФБУ «СевКасптехмордирекция»
414018 г. Астрахань, ул. 4-я Дорожная, д.106, тел/факс (8512) 59-30-50
[email protected]
биотестирование, качество воды, тест-организмы, Северный Каспий, сезонная
динамика, содержание, коэффициент донной аккумуляции, накопление в тканях,
токсичность, водная вытяжка из донных отложений.
Проведены исследования качества морской воды. Показано, что во всех нативных пробах
воды гибель тест-объектов не превышала 50 %. Полученный массив данных
характеризовался идентичностью в распределении погибших тест – организмов (Artemia
salina) в поверхностном и придонном горизонтах. В осенний период отмечена тенденция
к снижению токсичности водной среды. При тестировании водных вытяжек из донных
отложений процент гибели тест – организмов был выше, чем в водной среде. Процент
гибели тест – объекта Artemia salina был в 1,5 раза выше Brachionus plicatilis. Осенний
период, аналогично водной среде характеризовался снижением токсичности водных
вытяжек, приготовленных из донных отложений.
EFFECT OF MAJOR POLLUTANTS ON BIOTA NORTH CASPIAN
Ekaterina V. Ovsjannikova
Elena V. Chujko
FBU «SevKasptehmordirekcija»
414018 .Astrakhan, 4- Dorozhnaja, 106,
tel./faks (8512)59-30-50,
[email protected]
biological testing, water quality, test organisms, the Northern Caspian, seasonal dynamics,
content, bottom rate of accumulation, the accumulation in tissues, toxicity, aqueous extract of
sediment.
Investigated of the quality of sea water. It is shown that all of the native water samples death test
objects did not exceed 50%. The resulting data set was characterized by identity in the
distribution of dead test - organisms (Artemia salina) in the surface and bottom layers. In
autumn, there was a trend to lower aquatic toxicity. When testing water extracts of sediments
percentage loss test - organisms was higher than in water. Percentage loss test - object Artemia
salina was 1.5 times higher Brachionus plicatilis. Autumn, similar to the aquatic environment
characterized by decreasing the toxicity of aqueous extracts prepared from the sediment.
117
Чрезвычайную остроту в последние годы приобрела проблема сохранения
экологического здоровья уникального природного объекта - Каспийского моря. Главным
загрязнителем моря, безусловно, является нефть. Нефтяные загрязнения подавляют
развитие фитобентоса и фитопланктона Каспия, снижают выработку кислорода,
накапливаются в донных отложениях. Увеличение загрязнения отрицательно сказывается
и на тепло -, газо-, влагообмене между водной поверхностью и атмосферой [3].
С экологической точки зрения результаты определения концентрации вредных
веществ имеют относительную ценность. В конечном счете, важно знать не уровень
загрязнения, а вызванный им биологический эффект. Однако даже самый точный и
совершенный химический анализ не может дать информации об этих эффектах. Только
регистрация соответствующих аномальных состояний организма, популяции или
сообщества позволяет судить о качестве водной среды с биологических позиций.
Особенно важным представляется правильный выбор биологических методов оценки
качества природных вод. Среди этих методов особое место занимает биотестирование метод экспериментальной оценки состояния окружающей среды по реакции живого
организма [1, 2].
В 2010 и 2011 годах ФБУ «СевКасптехмордирекция» были организованы и
проведены работы, целью которых являлась оценка влияния основных загрязняющих
веществ на биоту Северного Каспия. Состав и сроки проведения работ, расположение
точек отбора проб и выполнения наблюдений по биотестированию регламентировались
нормативными документами, а также опирались на материалы исследовательских рейсов.
В качестве контроля (или ―холостой пробы‖) использовалась вода с растворенными в ней
солями (согласно методике) и соответствующая по минеральному составу Каспийской
воде соленостью 12 0/00 . В контрольной воде осуществлялась инкубация цист (яиц)
Artemia salina и Brachionus plicatilis. Процент выклева для Артемии составлял 75 %, для
Брахионуса 80 %. Биотестирование на контрольной воде в стандартных условиях (при 25
0
С, 24 часа) на метанауплиусах Artemia salina и суточной молоди Brachionus plicatilis
показало 100 % выживаемость данных тест-организмов. Следовательно, исследуемая
―холостая проба‖ не оказывает острого и хронического токсического действия и может
использоваться в качестве контроля и для разбавления нативных проб.
В начале проведения опытов по биотестированию и по их завершению проводили
контроль чувствительности метанауплиусов Artemia salina и суточных коловраток
Brachionus plicatilis к раствору стандартного токсиканта - бихромата калия (К2Сг2О4).
LC50. В начале и конце опыта концентрация составляла 14,5 мкг/ л для коловраток и 10
мкг/л для рачков.
Согласно методике, пробы, отобранные из поверхностного и придонного
горизонтов, тестировались на выбранных тест-объектах в 5-ти разбавлениях. В результате
исследований обнаружили, что во всех нативных пробах воды гибель тест-объектов не
превышала 50 %, а токсический эффект исчезал (100 % выживаемость тест-организмов)
при разведении нативных проб в 2, 4, 6, 8, 16 раз. Поэтому, в приведенной ниже таблице
указан процент гибели метанауплиусов Artemia salina и коловраток р. Brachionus в
нативной (неразбавленной) пробе (таблица 1).
Таблица 1
Результаты биотестирования проб морской воды, отобранных в исследуемом районе
Северного Каспия в летний период 2010 и 2011 гг. %
№
ста
нци
й
Биотестирование воды на
Artemia salina
Биотестирование воды на
Brachionus Plicatilis
Август
2010 г
Август
2010г
Июнь
2011 г
Июнь
2011 г
Август 2010
г
Август
2010г
Июнь
2011 г
Июнь
2011 г
поверхност
ный
горизонт
донный
горизонт
поверхност
ный
горизонт
донный
горизонт
поверхност
ный
горизонт
донный
горизонт
поверхност
ный
горизонт
донный
горизон
т
118
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
3,3
6,7
3,3
6,7
3,3
3,3
3,3
6,7
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
6,7
6,7
3,3
10,0
3,3
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
0,0
6,7
0,0
0,0
6,7
3,3
3,3
3,3
0,0
6,7
10,0
3,3
3,3
6,7
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
3,3
6,7
3,3
3,3
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
6,7
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
3,3
3,3
0,0
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
6,7
0,0
3,3
0,0
6,7
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
0,0
3,3
6,7
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
3,3
0,0
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
3,3
3,3
3,3
6,7
10,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
6,7
0,0
0,0
3,3
3,3
3,3
3,3
0,0
3,3
6,7
3,3
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
0,0
6,7
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
6,7
0,0
0,0
3,3
Полученный массив данных свидетельствует об идентичности в распределении
погибших тест–организмов (Artemia salina) в поверхностном и придонном горизонтах.
В сезонном аспекте была отмечена тенденция к снижению токсичности водной
среды в осенний период. Доля погибших организмов снизилась в 1,2 раза, относительно
летнего периода.
Для тест–объекта Brachionus plicatilis сезонная динамика характеризовалась
снижением процента гибели тест–объектов от лета к осени (таблица 2). В 2010 году
процент гибели Brachionus plicatilis ко всей площади исследуемого района составил
59,7%, в 2011 году этот показатель был равен 46,4%.
Таблица 2.
Результаты биотестирования проб морской воды, отобранных в исследуемом районе
Северного Каспия в осенний период 2010 и 2011 гг. %
№
станц
ий
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Сентя
брь
2010г
Поверхн
ост
ный гори
зонт
3,3
6,7
3,3
6,7
3,3
0,0
3,3
10,0
3,3
Биотестирование воды на
Artemia salina
Сентя
Октя
Октя
брь 2010г
брь 2011
брь 2011 г
г
донный
Поверхно
донный
горизонт
ст
горизонт
ный гори
зонт
3,3
0,0
0,0
6,7
3,3
3,3
3,3
0,0
6,7
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
3,3
3,3
6,7
0,0
0,0
3,3
0,0
3,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
119
Сентя
брь
2010г
Поверхн
ост
ный
гори
зонт
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
6,7
0,0
Биотестирование воды на
Brachionus Plicatilis
Сентя
Октя
Октя
брь 2010г брь 2011
брь
г
2011 г
донный
Поверхн
донный
горизонт
ост
горизонт
ный
гори
зонт
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
3,3
0,0
3,3
3,3
6,7
6,7
3,3
3,3
3,3
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
3,3
10,0
3,3
3,3
6,7
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
3,3
6,7
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
6,7
0,0
6,7
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
6,7
3,3
0,0
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
3,3
0,0
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
0,0
6,7
10,0
3,3
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
6,7
0,0
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
33
0,0
3,3
3,3
0,0
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
Результаты тестирования водных вытяжек из донных отложений свидетельствовали
о том, что процент гибели тест–организмов был выше, чем в водной среде, что, вероятно,
было обусловлено способностью донных осадков накапливать загрязняющие вещества.
Процент гибели тест–объекта Artemia salina был в 1,5 раза выше Brachionus plicatilis.
В 2010 году в летний период в донных отложениях на 10 станциях отбора наблюдался
максимальный процент гибели тест – объекта Artemia salina (10%), в то время как в 2011
году такой высокий показатель не был зафиксирован ни на одной станции (таблица 3).
Динамика тестируемых организмов в донных осадках в зависимости от сезона года
соответствовала таковой в водной среде.
Таблица 3.
Результаты биотестирования проб донных отложений, отобранных в исследуемом районе
Северного Каспия в летний период 2010 и 2011гг. %
№ станции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Биотестирование донных отложений
на Artemia salina
Август 2010 г
3,3
0,0
3,3
6,7
3,3
3,3
3,3
0,0
3,3
10,0
3,3
3,3
3,3
6,7
0,0
3,3
0,0
3,3
6,7
3,3
6,7
0,0
3,3
0,0
0,0
Июнь 2011г
6,7
0,0
3,3
6,7
3,3
6,7
3,3
0,0
3,3
6,7
3,3
3,3
3,3
3,3
0,0
0,0
6,7
3,3
6,7
3,3
3,3
0,0
6,7
0,0
0,0
120
Биотестирование донных
отложений
на Brachionus Plicatilis
Август 2010 г
Июнь 2011г
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
3,3
3,3
3,3
6,7
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
6,7
0,0
3,3
3,3
3,3
6,7
3,3
0,0
3,3
3,3
3,3
0,0
3,3
6,7
6,7
3,3
3,3
3,3
6,7
0,0
0,0
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
0,0
В осенний период 2010 года процент гибели тест-объекта Artemia salina был в 1,4
раза выше, чем Brachionus plicatilis.В 2010 году максимальный процент гибели Brachionus
plicatilis составил 10% (станция 5), в то время как в 2011году такого значения
зафиксировано не было (табл.3.4).
Таблица 4.
Результаты биотестирования проб донных отложений, в исследуемом районе Северного
Каспия в осенний период 2010 и 2011гг. %
№ станции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Биотестирование донных отложений
на Artemia salina
Сентябрь 2010 г
6,7
0,0
3,3
6,7
3,3
6,7
3,3
0,0
3,3
6,7
3,3
3,3
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
6,7
3,3
6,7
0,0
6,7
0,0
0,0
Октябрь 2011 г
3,3
0,0
3,3
3,3
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
6,7
3,3
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
6,7
0,0
3,3
3,3
6,7
0,0
3,3
6,7
3,3
Биотестирование донных отложений
на Brachionus Plicatilis
Сентябрь 2010 г
0,0
0,0
0,0
3,3
10,0
3,3
0,0
0,0
0,0
6,7
0,0
3,3
0,0
3,3
3,3
3,3
6,7
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
3,3
0,0
0,0
Октябрь 2011 г
3,3
0,0
0,0
3,3
3,3
3,3
0,0
0,0
0,0
6,7
0,0
3,3
6,7
3,3
0,0
0,0
6,7
0,0
3,3
0,0
3,3
0,0
3,3
6,7
3,3
По результатам биотестирования проб морской воды и донных отложений в летнеосенний период 2010 года с использованием в качестве тест-организмов обитателей
морских и солоноватых вод коловратки Brachionus plicatilis и жаброногого рачка Artemia
salina, среда в районе Северной части Каспийского моря не оказывает токсического
воздействия. Полученные данные свидетельствуют об идентичности в распределении
погибших тест–организмов (Artemia salina) в поверхностном и придонном горизонтах. К
осеннему периоду наблюдалось снижение токсичности водной среды - доля погибших
организмов снизилась в 1,2 раза, относительно летнего периода. Аналогичная картина
наблюдалась и для тест–объекта Brachionus plicatilis. Сезонная динамика
характеризовалась снижением процента гибели тест–объектов от лета к осени.
Анализ данных, полученных по результатам экспедиционных работ, выявил
тенденцию к снижению, как численности, так и биомассы зоопланктонных организмов по
сравнению с началом исследований. Так в октябре 2011 года общая численность и
биомасса зоопланктона незначительно снизилась по сравнению с июнем. В июне 2011
года среднее значение численности зоопланктонных организмов на исследуемой
акватории составило 69551 экз./м 3 , а в октябре того же года уже 64988 экз./м 3, то же
касается и биомассы, которая снизилась с 840,396 мг/м 3 в июне до 775,25 мг/м3 в октябре.
121
В качественном составе доминирующее положение занимали те же представители группы
Copepoda, численность которых составляла 49 %, а биомасса – 69 %.
Минимальные количественные показатели пришлись на группу Cirripedia и
составили: численность – 7,1%, биомасса – 5,9 %. Можно сказать, что в этом районе
Каспия численность и биомасса зоопланктона в октябре оставалась на достаточно
высоком уровне.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что в ходе биотестирования было
установлено отсутствие острого и хронического воздействия на биологические объекты в
районе Северной части Каспийского моря, а изменения процента гибели тест-объетов
носили сезонный характер.
Литература
1.
Данильченко О.П. Место биотестирования в системе охраны водоемов от загрязнения //
Всесоюз. симпоз. "Обобщенные показатели качества вод. Практические вопросы биотестирования и
биоиндикации": Тез. докл. - Черноголовка: Отдел ин-та хим. физики АН СССР, 1983. — С. 13-16.
2.
Короленко П.И. К вопросу терминологии в области водной токсикологии //
Гидрохимические материалы. — 1981. - Т. 82. — С. 118-129.
3.
Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа.
М.: Изд-во ВНИРО, 2001. – 350 с.
122