Водная токсикология

1 Цель и задачи изучения дисциплины
Целями освоения дисциплины являются:
Дать
знания
о
проблемах
и
методологии
водной
токсикологии,
о
происхождении загрязнения водоемов, об основных группах загрязнителей,
поступающих в водоемы, действии токсикантов на гидробионты, их свойствах и
способах борьбы с ними.
Задачами дисциплины являются:
Ознакомление с закономерностями и механизмами токсического действия
загрязняющих веществ на водные организмы, с распределением и миграциями
загрязняющих веществ в водных экосистемах.
Оценка
и
прогнозирование
эколого-рыбохозяйственных
последствий
загрязнения водоемов.
Формирование навыков прикладных методов и инструментария водной
токсикологии.
2 Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина
«Водная
токсикология»
входит
в
вариативную
часть
профессионального цикла образовательной программы по направлению 35.03.08
Водные биоресурсы и аквакультура подготовки бакалавров.
Студент должен знать специфику действия токсических веществ на биосистемы
различного уровня (организм, популяция, биогеоценоз); ознакомиться с системой
гигиенического нормирования; уметь пользоваться гигиеническими нормативами
при совместном присутствии токсикантов в объектах окружающей среды, уметь
практически оценить степень загрязнения объектов окружающей среды различными
методами.
Её изучению предшествует освоение таких курсов, как: общая биология,
гидроэкология, микробиология, зоология, физиология водных животных. В
дальнейшем,
полученные
знания
применяются
при
освоении
курсов:
ихтиопатология, санитарная гидробиология, экология морских гидробионтов, при
дипломном проектировании и в профессиональной деятельности выпускника.
2
3 Требования к результатам освоения дисциплины
3.1 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО направления 35.03.08 Водные
биоресурсы и аквакультура):
Профессиональные компетенции (ПК):
№
Содержание компетенции
компетенции
ПК-1
способностью использовать профессиональные знания
ихтиологии, аквакультуры, охраны окружающей среды,
рыбохозяйственного и экологического мониторинга и экспертизы
ПК-2
способностью участвовать в оценке рыбохозяйственного значения
и экологического состояния естественных и искусственных
водоемов
ПК-6
способностью участвовать в обеспечении экологической
безопасности рыбохозяйственных водоемов, процессов, объектов
и продукции аквакультуры, управлении качеством выращиваемых
объектов
ПК-15
способностью понимать, излагать и критически анализировать
базовую информацию в области рыбного хозяйства
ПК-18
способностью использовать основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа и моделирования, теоретического и
экспериментального исследования
В результате изучения дисциплины «Водная токсикология» студенты
должны
знать:
- классификацию загрязняющих веществ, их поведение и формы нахождения в
водной среде;
- механизмы токсического действия и детоксикации основных групп загрязняющих
веществ;
- закономерности накопления токсических веществ в биотических и абиотических
компонентах экосистемы;
- влияние недостаточных и избыточных уровней загрязняющих веществ на
организмы разных систематических групп;
- основы мониторинга.
уметь:
использовать на практике нормативные документы, регламентирующие содержание
загрязняющих веществ в водной среде и пищевых гидробионтах;
- дать оценку экотоксикологического состояния водной среды;
3
- дать анализ последствий аварийных ситуаций;
- определять принципы действия загрязняющих веществ на живые организмы и
механизмы их обезвреживание;
- оценивать влияние эколого-токсикологических факторов на живые организмы;
- использовать современные методы токсикологических исследований
владеть навыками:
- Навыками системного экологического анализа, диагностирования факторов
воздействия;
−Навыками токсикологической оценки качества донных отложений;
−Эколого-токсикологическими подходами к оценке воздействия на водную среду,
гидробионтов и кормовую базу.
4
4 Структура учебной дисциплины
Очная форма
Заочная форма
Наименования Общее
Распределение
содержательных количасов по видам занятий
модулей
чество
ПЗ
ПЗ
и тем
часов Ауд. ЛК ЛР
СР Ауд. ЛК ЛР
(сем)
(сем)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Раздел 1.
Введение.
Источники и пути
загрязнения
Мирового океана.
Токсичность.
Популяционный
смысл критерия
ЛД50
Раздел 2.
Классификации
загрязняющих
веществ.
Распределение и
формы
нахождения
основных групп.
Миграция и
трансформация в
природных средах.
Раздел 3.
Механизмы
токсического
действия и
детоксикации.
Раздел 4.
Природные
токсины.
Раздел 5.
Комбинированное
действие
загрязняющих
веществ.
Синергизм и
антагонизм.
Раздел 6.
Значение факторов
среды в
определении
токсического
эффекта.
Раздел 7.
Современное
химикотоксикологическое
состояние Азово-
СР
12
18
12
8
4
6
4
4
-
-
14
16
14
8
6
2
6
2
-
4
10
22
18
10
8
4
6
2
-
4
16
14
8
4
4
6
-
-
-
14
16
6
2
4
10
-
-
-
16
12
8
3
5
4
-
-
-
12
10
6
1
5
4
-
-
-
10
5
Черноморского
бассейна.
Защита водоемов
от загрязнения.
Всего часов по
дисциплине
108
72
36
-
36
36
16
8
-
8
92
Форма контроля: зачет
5 Содержание лекций
№
Наименование темы
Количество
часов по формам
обучения
очная заочная
Раздел 1. Введение. Источники и пути загрязнения Мирового океана.
Токсичность. Популяционный смысл критерия ЛД50
Введение. Предмет, задачи, основные понятия в водной токсикологии.
4
2
1 Основные группы загрязняющих веществ. Источники и пути загрязнения
Мирового океана.
Буферность Острая и хроническая токсичность, острая летальная
2
1
токсичность.
Токсичность
воды.
ПДК,
МДУ,
фоновые
характеристики,
2
геохимический фон.
Химико-токсикологическое состояние среды. Методы определения
2
1
3 токсичности водной среды. Понятие нормы и патологии.
Раздел 2. Классификации загрязняющих веществ. Распределение и формы нахождения основных
групп. Миграция и трансформация в природных средах.
Классификация токсических веществ по происхождению механизму
2
1
1 действия принципу действия и т.д.
Зависимость токсичности от форм нахождения веществ в водной среде.
4
0,5
2 Ионный потенциал Особенности поведения нефтепродуктов в воде
деструкция и биодеградация. Персистентность ХОС.
Миграция и трансформация ХОС в водной среде. Процессы сорбции2
0,5
3 десорбции.
Раздел 3. Механизмы токсического действия и детоксикации.
Ряды токсичности тяжелых металлов. Металлотионеины. Механизм
2
0,5
1 дейтствия неэлектролитов (ХОС НП).
Трансформация ХОС в живом организме. Экологические последствия
2
0,5
2 использования ФОП.
Сравнительный анализ интоксикации и детоксикации ХОС и ФОП.
6
1
Метаболизм нефтепродуктов моллюсками. Диоксины иточники
3 загрязнения водной среды Механизм токсического действия диоксинов.
СПАВ.
Раздел 4. Природные токсины.
Органическое вещество в Мировом океане. Токсины сине-зеленых
4
1 водорослей, рыб, медуз, моллюсков.
Раздел 5. Комбинированное действие загрязняющих веществ. Синергизм и антагонизм
Комбинированное действие загрязняющих веществ. Синергизм и
2
1 антагонизм
Раздел 6. Значение факторов среды в определении токсического эффекта
Влияние токсикологических факторов на токсикорезистентность
3
гидробионтов:
температура,
содержание
кислорода
в
воде,
величина
рН,
1
жесткость воды.
Раздел 7.Современное химико-токсикологическое состояние Азово-Черноморского бассейна.
Защита водоемов от загрязнения.
Основные источники загрязнения бассейна. Последствия катастрофы в
1
1 Керченском проливе. Особенности накопления тяжелых металлов и ХОС в
объектах промысла.
6
Защита водоемов от загрязнения. Методы очистки сточных вод, Предельно
допустимый сброс. Биотестирование и биоиндикация.
Всего
36
8
6 Темы лабораторных занятий
Лабораторные занятия не предусмотрены учебным планом
7 Темы практических занятий
№
Наименование темы
Количество часов по
формам обучения
очная
заочная
Раздел 1 Техника безопасности работы в химической лаборатории.
Методика отбора проб воды и донных отложений для токсикологических исследований.
4
Правила работы с кислотами, щелочами, органическими
1
растворителями, отбор проб батометром, дночерпателем.
-
Раздел 2. Сравнительная токсичность неорганических соединений.
6
В аквариумы добавить щелочь, перекись водорода и перманганат
калия. Описать поведение рыб.
Раздел 3. Изучение метода ИК-спектроскопии. Определение качественного
органического вещества.
8
По таблицам определить группы, имеющие разные полосы
1
поглощения ИК-спектра. Снять ИК-спектр органического вещества,
определить его строение.
1
4
состава
4
Раздел 4. Изучение метода атомно-адсорбционной спектрофотометрии и знакомство с приборами
1
Изучить физические основы метода ААС. Ознакомиться с
принципом работы ртутного анализатора.
4
Раздел 5. Определение ртути в воде и донных отложениях методом «холодного» пара.
1
Отобрать пробу воды и донных осадков. Приготовить пробу для
определения в ней ртути. Определить содержание трути на трутном
анализаторе.
4
-
Раздел 6. Моделирование процесса антропогенной эвтрофикации водоема
5
В лабораторных условиях оценить действие разных количеств
нитратов и фосфатов на состояние экосистемы. В лабораторных
1
условиях оценить действие разных количеств нитратов и фосфатов
на состояние экосистемы.
Раздел 7. Влияние некоторых гидрохимических показателей и посторонних примесей на
органолептические свойства воды.
5
В воду добавляют разное количество пахнущих веществ (ацетон,
1
керосин), классифицируют запахи по шкале запахов.
36
Всего часов
8
8 Темы семинарских занятий
Проведение семинарских занятий не предусмотрено учебным планом.
7
9 Содержание и объем самостоятельной работы студента
Раздел
Трудоемкость
самостоятельной
работы, час.
очная
Литература
заочная
[1,4,6,8,10].
Оценить
вклад каждого из
составляющих
в
загрязнение
Мирового
океана.
Оценить
состояние
экосистемы
Керченского пролива после аварии
11
ноября
2007
г.
Дать
классификацию
нефтяного
загрязнения донных отложений
Керченского пролива. Влияние
нефтепродуктов на гидробионты.
[2,5,7,8].
Оценить их токсичность для
гидробионтов.
Проанализировать
механизмы
токсического действия тяжелых
металлов и ПХБ.
Раздел 1 Источники и пути
загрязнения
нефтепродуктами
Мирового океана
6
14
Раздел 2. Токсические
вещества в красках,
предотвращающих
обрастание морских судов
2
10
4
16
[2,3,4,5,9,10]
.
Понятие
биометаллы.
Металлотионеины.
Тяжелые
металлы,
используемые
для
покрытий
садков.
Оценить
влияние
меди
и
мышьяка,
применяемые в покрытиях, на
выращиваемые объекты.
6
14
[1,2,4,6,8,10]
.
Тепловое загрязнение. Причины.
Последствия.
Меры
предотвращения.
Раздел 3.
Использование
микроэлементов в
рыбоводстве
Раздел 4.
Тепловые сбросы
Раздел 5.
Токсикорезистентность
гидробионтов. Выбор
тест-объекта.
10
16
[2,4,6,8,9,10]
.
4
12
[1,2,3,4,6].
4
10
[2,6,10].
36
92
Раздел 6.
Накопление
загрязняющих веществ в
объектах промысла
Раздел 7.
Возможности
использования сточных
вод в рыборазводных
прудах
Всего часов
Содержание работы
Влияние экологических факторов
водной
среды
на
токсикорезистентность
рыб.
Обоснование
выбора
потенциальных тест-объектов.
Коэффициент
биоаккумуляции.
Описать зависимость накопления
токсических
веществ
от
температуры водной среды.
Особенности накопления тяжелых
металлов.
Механическая очистка сточных
вод.
Легко окисляемое органическое
вещество.
Метод определения БПК5.
Требования, предъявляемые к
сточным
водам
для
рыборазводных прудов.
8
10 Индивидуальные задания
Индивидуальные задания не предусмотрены учебным планом.
11 Методы обучения
Основными формами изучения дисциплины являются: чтение лекций,
проведение практических занятий и самостоятельная работа студентов.
Лекции проводятся в лекционных аудиториях в соответствии с рабочим
учебным планом направления «Водные биоресурсы и аквакультура» и настоящей
программой.
На практических занятиях происходит закрепление теоретического материала
и получения навыков практического использования полученных знаний.
Самостоятельная работа студента является неотъемлемой частью учебного
процесса. Ее цель - углубление и расширение знаний, полученных на лекциях и
практических занятиях.
12 Методы контроля знаний
Контроль в течение семестра осуществляется по результатам устного опроса,
выполнения практических работ, контрольной работы.
Семестровый контроль проводится в виде зачета по учебному материалу,
изучаемого в течение семестра, выполнению практических занятий, а также на
основании оценок студента в течение семестра.
Итоговая оценка по дисциплине : зачет по двухбалльной системе ( зачтено, не
зачтено)
Текущий контроль проводится в виде непрерывного и рубежного контроля:
– непрерывный контроль осуществляется на практических занятиях при
выполнении и защите практических занятий путем проверки знаний и навыков,
закрепленных при выполнении каждой работы; на практических занятиях путем
оценки самостоятельно приятых студентом решений.
– рубежный контроль проводится в виде контрольных работ по основным
разделам курса.
9
13 Перечень вопросов, выносимых на семестровый контроль
1.Задачи водной токсикологии.
2. Нормальное и патологическое состояние водоема.
3. Буферность.
4. Определение токсичности.
5. Токсичность острая и хроническая.
6. Источники и пути загрязнения Мирового океана.
7. Основные физико-химические свойства тяжелых металлов.
8. Ионный потенциал.
9. Особенности пространственного распределения тяжелых металлов в Мировом
океане.
10. Критерии уровня загрязнения водоема. ПДК.
11. Зависимость уровня накопления тяжелых металлов от физико-химических
свойств.
12. Биологическая роль металлов в организме.
13. Механизм токсического действия тяжелых металлов.
14, Образование металлотионеинов.
15, Ряды токсичности тяжелых металлов. Проблема алюминия.
16. Физико-химические свойства ХОС.
17. Миграция и трансформация ХОС.
18. Особенности накопления ХОС гидробионтами.
19. Механизм действия неэлектролитов.
20. Механизмы выведение ХОС из организма.
21. ФОП и их опасность для гидробионтов.
22. Экологические последствия применения пестицидов.
23. Сравнительная характеристика ХОС и ФОП,
24. Диоксины.
25. Биогеохимическое поведение нефти в воде.
26. Особенности токсического действия нефтепродуктов.
27. Метаболизм нефтепродуктов.
28. Состав и основные свойства нефти.
29. СПАВ.
30. Адаптация организма к ядам.
31. Симптомы отравления рыб.
32. Биогеохимический круговорот химических элементов в природе.
33. Симптомы отравления и обратимость интоксикации.
34. Значение времени действия яда в развитии токсического эффекта.
35. Механизмы самозащиты организма.
36. Токсины сине-зеленых водорослей
37. Активно и пассивно ядовитые рыбы.
38. Классификация токсических веществ по принципу действия.
39. Классификация токсических веществ по механизму действия.
40. Значение факторов среды в определении токсического эффекта (рН, соленость,
кислород, температура).
41. Комбинированное действие ядов. Синергизм и антагонизм.
42. Процессы сорбции-десорбции.
43. Биологические методы очистки сточных вод.
44. Химические методы очистки сточных вод.
10
45. Нормирование антропогенной нагрузки. ПДС.
46. Основные положения мониторинга.
47. Биотестирование и биоиндикация.
48. Популяционный смысл критерия ЛД 50.
49. Принцип метода атомно-адсорбционной спектрофотометрии.
50. Метод определения нефтепродуктов.
14 Учебно-методическое обеспечение
Основная литература:
1.Сергеева Н.Р. Общая ихтиотоксикология / Н.Р. Сергеева, В.И. Лукьяненко Краснодар, 2008.- 155 с.
2. Метелев В.В. Водная токсикология / В.В. Метелев, Л.И. Канаев, Н.Г. Джахазова М.: Колос, 1971.- 246 с.
Дополнительная литература:
3. Березина Н.А. Гидробиология. 4-ое изд. /Н.А. Березина – М.: Пищевая
промышленность,1984. – 359с.
4. Герлах С. Загрязнение морей / С.Герлах. - Л.: Гидрометериздат, 1985.- 263 с.
5. Дворецкий А.И. Водная микробиология / А.И. Дворецкий, Г.П. Емец, С.О.
Бездеркина– Изд-во Днепропетровского университета, 2000. – 91с.
6.Кораблева А.И. Введение в экологическую токсикологию / А.И. Кораблева, Л.Г.
Чесанов, А.Г. Шапарь.- Днепропетровск. Цент экономического образования, 2001.
7. Лукьяненко В.И. Экологические аспекты ихтиотоксикологии / В.И. Лукьяненко М.: ВО Агропромиздат, 1987.- 237 с.
8.Петренко О.А., Авдеева Т.М., Шепелева С.М. Особенности накопления токсичных
веществ в тканях и органах промысловых объектов Азово-Черноморского бассейна.
Тр. ЮгНИРО, Основные результаты комплексных исследований в АзовоЧерноморском бассейне и Мировом океане. Т.48, 2010 г. С 59-68.
9. Равинский Ф.Я. Фоновый мониторинг загрязнения экосистем суши
хлорорганическими соединениями / Ф.Я. Равинский, Л.Д. Воронова - Л.:
Гидрометеоиздат, 1990.
10. Филенко О.Ф. Основы водной токсикологии / О.Ф. Филенко, И.В. Михеева - М.:
Колос, 2007.
15 Информационные ресурсы
1. Авдеева Т.М. Конспект лекций по дисциплине «Водная токсикология» для студентов
дневной формы обучения по направлению 6.090201 «Водные биоресурсы и аквакультура», Керчь:
Керченский морской технологический университет.-2011.-54с.
2. Авдеева Т.М. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Водная токсикология» для студентов дневной формы обучения по направлению 6.090201
«Водные биоресурсы и аквакультура», Керчь: Керченский морской технологический университет.2011.-24с.
16 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Чтение лекций по дисциплине Водная токсикология производится в ауд. 405,
которая оборудована мультимедийным проектором, укомплектована плакатами и
демонстрационными материалами.
11