Анализы на токсичность хроническую воды

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к области охраны окружающей среды. Изобретение осуществляют следующим образом: в течение весенне-летнего и осенне-зимнего сезонов неоднократно проводят длительное биотестирование на Daphnia magna Straus природной воды, с внесенным поллютантом. При этом вывод о наличии хронического токсического действия делают на основании достоверности различий между показателями выживаемости и репродукции Daphnia magna Straus на природной воде без поллютанта и с поллютантом. Изобретение направлено на повышение точности экотоксилогической оценки потенциальной опасности поллютантов, попадающих в водные объемы для водных организмов, наиболее чувствительных к их действию. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к исследованиям в области водной токсикологии, охраны окружающей среды и устойчивого развития, касается способов экологического контроля природных и сточных вод и может быть использовано для оценки качества вод, загрязненных различными токсикантами, при экологической экспертизе, способствующей сохранению водного населения различного уровня организации и токсикорезистентности, для экотоксикологической оценки новых химических веществ, внедряемых в хозяйственную деятельность.

Известно устройство биологической оценки токсичности воды (а.с. SU 1413525 А1, Устройство для биологической оценки токсичности воды, G 01 N 33/18, опубл. Бюл. №28 от 30.07.88) — [1], содержащее блок водоподготовки, камеру для размещения дафний, решетку, установленную в камере и служащую для предотвращения уноса дафний, систему подвода и отвода воды, усилитель, блоки регистрации и управления и связанные между собой компаратор и блок сигнализации.

Известен способ биотестирования пресных вод (а.с. RU 2082167 С1, Экспресс-способ биотестирования пресных вод «Поведенческие реакции моллюсков» («ПРМ-тест»), G 01 N 33/18, опубл. Бюл. №17 от 20.06.97) — [2], по которому оценивают возникающие в тестируемой воде изменения поведенческих реакций тест-организмов, включая их локомоторную и дыхательную активность, а также ряд других физиологических реакций, по результатам оценки определяют параметры, характеризующие функциональное состояние тест-организмов и являющиеся показателями степени токсичности тестируемой воды.

Данные устройство и способ предназначены для получения оперативной информации о токсичности водной среды, основанной на изменении поведенческих и ряда других реакций тест-объектов в исследуемой среде по сравнению с контролем.

Известен способ хронического биотестирования воды, описанный в кн. Методическое руководство по биотестированию воды РД 119-02-90. — М., 1990. — 72 с. — [3]. Способ предусматривает проведение длительного биотестирования на ракообразных — Daphnia magna Straus с целью определения хронической токсичности сточной воды на сбросе в водный объект, воды в контрольном и других створах водного объекта для проверки соответствия качества воды нормативным требованиям. Для контроля и разбавлений используют отстоянную водопроводную воду. В случаях, когда результаты биотестирования учитывают при установлении величин ПДС (предельно допустимых сбросов), в качестве контрольной и разбавляющей служит природная вода, отобранная вне зоны влияния источника загрязнения. Хроническое токсическое действие воды на дафний определяют по их выживаемости и плодовитости (репродукции). Ежедневно вносят корм — суспензию лабораторной культуры зеленой водоросли хлореллы плотностью 600 тыс. кл/мл среды. Показателем выживаемости служит среднее количество исходных самок дафний, выживших в течение биотестирования, показателем репродукции — 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 предлагаемом способе, в отличие от вышеописанного способа-прототипа, условия эксперимента максимально приближены к природным. Задача авторов — учесть целый ряд факторов, свойственных естественной среде обитания, что позволило бы более точно оценить степень токсичности природной воды и вносимых поллютантов на популяцию гидробионтов, выбранную в качестве тест-объекта. Так, в способе-прототипе, описанном выше [3], не учитывается:

1) отличие состава и свойств природной воды, используемой в качестве среды обитания тест-объекта от таковых способа-прототипа;

2) зависимость токсикорезистентности тест-объекта от сезонных особенностей взаимодействия с био- и абиокомпонентами природной воды, в том числе с экзометаболическими продуктами жизнедеятельности биокомпонентов;

3) что хлорелла, используемая в качестве корма в концентрации (600 тыс. кл/мл), не свойственной природной воде, изменяет с сезонными особенностями устойчивость тест-объекта к действию поллютанта по выживаемости и репродукции. Этот эффект на репродуктивную активность тест-объекта в течение всего сезонного периода исследований значительно превышает таковой от влияния био- и абиотических компонентов природной воды (Ратушняк А.А. Эколого-физиологические аспекты регуляции гомеостаза водных биосистем разного уровня организации с участием фитогидроценоза. Автореф. дисс. д. биол. наук. Нижний Новгород, 2002. 58 с. [4]; Ратушняк А.А., Андреева М.Г., Ильясова М.А., Ратушняк А.Ю. Влияние хлореллы (Chlorella vulgaris), прижизненных выделений рогоза узколистного (Typha angustifolia) на токсикорезистентность Daphnia magna // Токсикологический вестник, 2003, №1, с.33-41 [5]).

Выявленные существенные сезонные различия по степени влияния на токсикорезистентность тест-объекта используемых в качестве пищевых добавок хлореллы в способе-прототипе и концентрата природного планктона (КП) в заявленном способе, свидетельствуют о том, что результаты общепринятого хронического биотестирования не отражают истинной токсичности природной воды (ПВ) на тест-объект, а следовательно, снижают точность оценки.

В действующих в настоящее время Методических указаниях МУ 2.1.5.720-98 к обоснованию гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, обеспечивающих безопасность вод для здоровья человека [6], принимаются во внимание новые данные о взаимодействии вещества и организма, вещества и водной среды, но не учитываются перечисленные выше факторы.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности экотоксикологической оценки потенциальной опасности существующих и вновь синтезируемых поллютантов, попадающих в водные объекты, для наиболее чувствительных к ним водных организмов.

Задача достигается тем, что в отличие от способа-прототипа, по которому проводят длительное биотестирование (без учета сезонных особенностей) на отстоянной водопроводной воде (ОВВ) с внесенными поллютантом и двухсуточной молодью Daphnia magna Straus, ежедневно добавляют хлореллу (Chlorella vulgaris, 600 тыс. кл/мл), а о токсичности поллютанта судят по достоверности отличия показателей выживаемости и репродукции тест-объекта Daphnia magna Straus в опытных вариантах от контрольных [3], в заявленном способе биотестирование осуществляют неоднократно в сезонной динамике на природной воде, которую отбирают из одного и того же створа водоема, ежесуточно добавляют корм — КП. Критерием хронического токсического действия является достоверность различия критерия Стьюдента (t St ) и критерия достоверности разности двух сравниваемых величин (t d ) показателей выживаемости или репродукции Daphnia magna Straus в ПВ без поллютанта (контроль) и ПВ с поллютантом.

В качестве показателя выживаемости нами введен коэффициент выживаемости (KB), который рассчитывается для каждого варианта как сумма долей от 100%-ной выживаемости Daphnia magna Straus, принимаемой за единицу, за каждые сутки с последующим делением на количество суток опыта. Коэффициент ввели для учета суммарных изменений выживаемости Daphnia magna Straus в суточной динамике (за время опыта).

Биотестирование проводят одновременно в сезонной динамике заявленным способом и способом-прототипом с целью выявления различий в оценке ими токсичности исследуемых сред (ОВВ и ПВ).

Пример реализации заявленного способа. В качестве поллютанта используют пиретроидный инсектицид 3-го поколения — децис (действующее начало — дельтаметрин) в действующей концентрации 1 мкг/л; в качестве тест-объекта — стандартизированную лабораторную культуру Daphnia magna Straus. Их выбор основан на анализе «химическая структура поллютанта — функции гидробионтов». Водные членистоногие, в том числе Daphnia magna Straus — звено водной биоты, наиболее чувствительное к особенностям химической структуры инсектицидов. Хроническое биотестирование с децисом на Daphnia magna Straus осуществляют неоднократно в сезонной динамике одновременно по общепринятой методике [3] на ОВВ и ПВ с ежедневным кормлением, соответственно, хлореллой (600 тыс. кл/мл) и КП. Последний получают фильтрованием природной воды на месте ее отбора через сеть Апштейна с мельничным газом №76-77 (Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем под редакцией проф. В. А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат. 1992 [7]), с учетом ее объема, процеживаемого Daphnia magna Straus за сутки. Объем воды (V), который нужно процедить для получения КП, рассчитывают по формуле (1):

V= ср ·n исх ·t, где

ср — средняя скорость фильтрации Daphnia magna Straus, мл/экз.·сут;

n исх — общее число исходных самок Daphnia magna Straus в вариантах с ПВ;

t — количество суток опыта.

Значения v ср в осенне-зимний период принимают за 100-120 мл/экз.·сут, в остальное время — 60 мл/экз.·сут (Гутельмахер Б.Л. Относительное значение фито- и бактериопланктона в питании планктонных ракообразных // Гидробиол.журн. — 1973. — Т.9. №4. С. 20-24. — [8]; Крючкова Н.М. Трофические взаимоотношения зоо- и фитопланктона. М., Наука. — 1989. — 124 с. — [9]; Bums C.W., Gilbert J.J. Direct observations of the mechanisms of interference between Dapnnia and Keratella cochlearis // Limnol. and Oceanogr. 1986. Vol.31. №4. P.859-866 -[10]).

Двухсуточную молодь дафний, полученную от стандартизированной лабораторной культуры Daphnia magna Straus, сажают в 400 мл стаканы, затем добавляют по 200 мл исследуемых сред (ПВ и ОВВ). Каждый вариант опыта ставят не менее чем в 3-х повторностях. Длительность каждого эксперимента — 14 суток.

Варианты на ОВВ + хлорелла и на ПВ + концентрат планктона следующие:

1) без токсиканта (контроль);

Затем по формуле (2) рассчитывают объем ежедневной порции концентрата — V П , которую добавляют в каждый стакан пипеткой:

где V- объем процеженной воды, мл;

V к — объем полученного концентрата, мл;

ср — средняя суточная скорость фильтрации дафний, мл/экз.·сут;

n — количество дафний в стакане, экз.

Концентрат хранят в холодильнике в течение 3-5 дней, а затем обновляют.

Ежедневно подсчитывают число выживших самок Daphnia magna Straus, количество выметанной молоди, которую после каждого подсчета удаляют. По окончании эксперимента для каждого варианта опыта подсчитывают коэффициент выживаемости Daphnia magna Straus (KB) и количество молоди на 1 живую исходную самку, выметавшую молодь (X) по формулам (3), (4):

где а n — численность Daphnia magna Straus за каждые сутки опыта (во всех повторностях), начиная с первых, экз.;

m — количество суток опыта;

n — количество повторностей варианта:

где Х — количество молоди на 1 исходную самку, определенное как отношение суммарного количества молоди, полученного за время биотестирования к количеству живых исходных самок, выметавших молодь (формула аналогична таковой в [3] — стр.23, п.3.3);

M i — количество молоди в каждом помете, экз.;

N i — количество живых исходных самок, выметавших молодь.

На основании проведенных расчетов строят графические зависимости показателей выживаемости и репродукции Daphnia magna Straus от сезона, полученных на ОВВ и ПВ.

Для пояснения сущности представлены фигуры 1-3.

Фиг.1. — Сезонная динамика показателя выживаемости (KB) Daphnia magna Straus на исследуемых ПВ и ОВВ.

Фиг.2. — Сезонная динамика показателя репродукции Daphnia magna Straus (X экз./жив.самку) в течение сезона на ОВВ.

Фиг.3. — Сезонная динамика показателя репродукции Daphnia magna Straus (X экз./жив.самку) в течение сезона на ПВ.

Вывод о наличии хронического токсического действия делают на основании достоверности различий между показателями выживаемости (KB) и репродукции Daphnia magna Straus (количество молоди на одну живую исходную самку, выметавшую молодь — X) на ПВ или ОВВ без поллютанта (контроль) и ПВ или ОВВ с поллютантом — децисом (1 мкг/л). Для этого в соответствии с [3] вычисляют критерий достоверности разности двух сравниваемых величин (стр.24, п.3.6), который сопоставляют со значениями критерия Стьюдента для уровня значимости Р = 0,05 и степенью свободы n 1 +n 2 -2. Если значение критерия достоверности разности двух сравниваемых величин больше или равно значению критерия Стьюдента, то различие между этими величинами достоверно. В этом случае считают, что исследуемые ПВ или ОВВ с внесенным поллютантом оказывают хроническое токсическое действие на Daphnia magna Straus, если же это значение меньше, то отличие опытного варианта от контрольного недостоверно и хроническое токсическое действие отсутствует.

В нашем случае количество повторностей равнялось 3, следовательно, число степеней свободы равно 4, а соответствующее значение критерия Стьюдента равно 2,78.

Классы МПК:	G01N33/18 воды C02F3/32 отличающаяся используемыми животными или растениями, например водорослями
Автор(ы):	Ратушняк Анна Александровна (RU) , Ильясова Мария Александровна (RU)
Патентообладатель(и):	Институт экологии природных систем Академии наук Республики Татарстан (RU)
Приоритеты:

Таблица 1 Достоверность оценки хронической токсичности (по коэффициенту выживаемости KB) исследуемых ОВВ (способ-прототип) и ПВ (заявленный способ) с децисом (1 мкг/л) по критерию Стьюдента
Сезоны (месяцы)	t d OBB	Способ-прототип	t d ПВ	Заявленный способ
февраль (II)	26,38	достоверно	18,39	достоверно
апрель (III)	4,87	достоверно	0,73	не достоверно
июнь (VI)	10,71	достоверно	0,17	не достоверно
июль (VII)	8,06	достоверно		не достоверно
август (VIII)	2,69	не достоверно	13,38	достоверно
октябрь (X)	46,42	достоверно	1,11	не достоверно
ноябрь (XI)	0,39	не достоверно	266,74	достоверно

Таблица 2 Достоверность оценки хронической токсичности (по репродукции — X) исследуемых ОВВ (способ-прототип) и ПВ (заявленный спсособ) с децисом (1 мкг/л) по критерию Стьюдента
Сезоны (месяцы)	t d OBB	Способ-прототип	t d ПВ	Заявленный способ
февраль (II)	18,53	достоверно	-*
апрель (III)	1,30	не достоверно	18,00	достоверно
июнь (VI)	-3,18	не достоверно	101,37	достоверно
июль (VII)	-0,24	не достоверно	519,62	достоверно
август (VIII)	1,14	не достоверно	36,13	достоверно
октябрь (X)	10,30	достоверно	7,78	достоверно
ноябрь(XI)	4,84	достоверно	112,10	достоверно
*- молодь отсутствовала

Основываясь на данных таблиц 1, 2 и приоритетности репродуктивного параметра при оценке хронической токсичности исследуемых сред, можно сделать вывод, что природная вода с децисом 1 мкг/л токсична для Daphnia magna Straus на протяжении всего периода исследования (заявленный способ), в то время как ОВВ (способ-прототип) — только в зимний и позднее-осенний период.

Поскольку хроническое биотестирование способом-прототипом проводят без учета сезона и влияния био- и абиокомпонентов природной воды, оценка токсичности исследуемых сред с поллютантами по этому способу может быть прямо противоположна (на 100%) заявленному.

Таким образом, за счет создания экспериментальных условий, наиболее приближенных к природным, учета влияния естественных компонентов среды обитания на тест-объект, предлагаемый способ экологической оценки хронической токсичности воды позволяет с более высокой точностью дать экотоксикологическую оценку потенциальной опасности поллютантов, попадающих в водоемы, для гидробионтов, наиболее чувствительных к их действию. Его можно использовать для:

1) внесения в периодически пересматриваемые Методические указания МУ 2.1.5.720-98 к обоснованию гигиенических нормативов химических веществ, особенно вновь синтезируемых, в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, обеспечивающих безопасность вод для здоровья человека;

2) разрабатываемых методических указаний к обоснованию экологических нормативов химических веществ в воде водных объектов, обеспечивающих сохранение водного населения разного уровня организации и токсикорезистентности;

3) оценки качества вод, загрязненных различными токсикантами, в том числе природных, при экологической экспертизе;

4) для экотоксикологической оценки новых потенциально опасных для водных организмов химических веществ, внедряемых в хозяйственную деятельность.

1. Способ экологической оценки хронической токсичности воды, включающий внесение корма в контрольную (природная вода без поллютанта) и природную воду, содержащую поллютант, с последующим внесением по 10 двухсуточных самок Daphnia magna Straus в контрольную и природную воду, содержащую поллютант, экспонирование с ежесуточной подкормкой дафний, учет количества выживших исходных самок и потомства, оценку хронической токсичности воды на основании разности между показателями выживаемости или репродукции дафний в природной воде с поллютантом и контрольной, при этом если рассчитанная величина t d (критерий достоверности разности двух сравниваемых величин — показателей выживаемости или репродукции дафний в природной воде с поллютантом и контрольной) больше или равна значению критерия Стьюдента t St (t d t St ) для уровня значимости Р = 0,05 и степени свободы n 1 +n 2 -2, то природную воду признают оказывающей хроническое токсическое действие на дафний, отличающийся тем, что биотестирование проводят неоднократно в течение весенне-летнего и осенне-зимнего сезона на природной воде, которую отбирают из одной и той же точки водоема, в качестве корма вносят живой концентрат планктона, полученный фильтрованием природной воды на месте ее отбора через сеть Апштейна с мельничным газом №76-77.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем природной воды, процеживаемой для получения концентрата планктона, определяют согласно зависимости V=v cp ·n исх ·t,

v cp — средняя скорость фильтрации дафний, мл/экз·сут; в осенне-зимний период V cp принимают за 100-120 мл/экз·сут, в остальное время — 60 мл/экз·сут;

n исх — общее число исходных самок в вариантах с концентратом планктона;

t — количество суток опыта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем ежедневной порции концентрата планктона, добавляемой в емкость с тест-объектом, определяют согласно зависимости

где V П — искомый объем, мл·сут;

V — объем процеженной воды, мл;

v к — объем полученного концентрата, мл;

v cp — средняя суточная скорость фильтрации дафний, мл/экз·сут;

n — количество экземпляров дафний в опытной емкости.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выживаемость тест-объекта определяют согласно зависимости

где KB — коэффициент выживаемости тест-объекта;

а n — численность дафний за каждые сутки опыта (во всех повторностях), начиная с первых;

источник

Усиление антропогенного воздействия на реки, озера и водохранилища, в которые поступает большое количество различных химических соединений, изменяет среду обитания водных организмов, ухудшает качество воды, приводит к снижению продуктивности промысловых объектов. Сточные воды, сбрасываемые в водоёмы, даже после очистных сооружений, содержат токсичные химические вещества, которые могут нанести значительный ущерб водной экосистеме, и, в конечном итоге, здоровью населения.

Токсичность воды может быть обнаружена с помощью химических и биологических методов.

Биологические методы можно условно разделить на методы биоиндикации и биотестирования. В таблице 8.7 представлены основные характеристики этих методов, позволяющие сравнить их между собой. Каждая группа методов имеет свои достоинства и недостатки.

Таблица 8.7–Основные характеристики методов оценки токсичности вод

*)Тест организмы чаще всего культивируют в лаборатории.

Химические методы измерения концентрации загрязняющих веществ в воде позволяют проверить соответствие их установленным нормативам качества воды для конкретных видов водопользования

(рыбохозяйственного, рекреационного, питьевого и т.д.).

Химические методы дают информацию об интенсивности воздействия на водную экосистему. Их недостатком является невозможность оценки реальных биологических эффектов как отдельных загрязняющих веществ, так и их комплексов, а также продуктов их трансформации и метаболизма. Кроме того, число химических соединений, загрязняющих водную среду, так велико, что трудно

поддается контролю, и перспектива в этом отношении весьма пессимистична.

В настоящее время, по оценкам некоторых специалистов, контролируется не более 0,5% поступающих в окружающую среду химических веществ.

Методы биоиндикации которые представляют собой традиционные гидробиологические способы, позволяют получить данные, характеризующие отклик водных биоценозов на антропогенное воздействие.

Этот метод широко применяется в геохимии, гидробиологии, почвоведение, ботанике, медицине и других областях и является основой мониторинга состояния окружающей среды.

Различают несколько направлений биоиндикации:

-аккумулирующая – основана на накопительных свойствах отдельных организмов и органов;

—чувствительная – основана на пороге чувствительности организмов к тем или иным токсинам, в том числе и на изменении их поведенческих реакций;

-прямая – основана на ответных реакциях организмов на прямое действие стрессов;

непрямая – основана на ответных реакциях организмов на косвенное воздействие вредных факторов;

В зависимости от постановленных целей и задач биоиндикация проводится на молекулярном, клеточном, организменном, популяционном, биоценотическом либо экосистемном уровне.

Биоиндикация имеет определение преимущества перед физико-химическими методами исследований, поскольку позволяет в ряде случаев фиксировать те отклонения качества среды, которые не регистрируются даже самыми современными приборами.

В исследованиях и разработках високочувствительной измерительной техники для экологии, медицины, биотехнологий значительное место занимают биосенсоры – уникальные устройства, включающие биологические компоненты, в том числе и живые организмы. Биосенсоры имеют два главных элемента: биологический, который «распознает» анализируемое вещество, и инструментальный, который обеспечивает передачу сигнала.

Биосенсоры, основанные на использовании бактерий, чаще применяются в экологических исследованиях. Так, для определения хлорированных углеводородов и других токсичных компонентов в сточных водах используют биосенсор, измеряющий биолюминесценцию бактерий.

Методы биотестирования, в отличие от биоиндикации, представляют собой характеристику степени воздействия на водные биоценозы. С помощью этих методов можно получить данные о токсичности конкретной пробы воды, загрязненной химическими веществами – антропогенными или природного происхождения. Таким образом, методы биотестирования, будучи биологическими, близки к методам химического анализа вод. В то же время, в отличие от химических методов, они позволяют дать реальную оценку токсических свойств воды или другой среды, обусловленной присутствием комплекса загрязняющих химических веществ и их метаболитов.

Согласно принятому определению, биотестирование воды – эта оценка качества воды по ответным реакциям водных организмов, находящихся в этой среде и являющихся тест-объектами.

Метод биотестирования отличается от биоиндикации тем, что последняя осуществляется в полевых (природных) условиях, а первый – в искусственно созданных условиях эксперимента.

-определение токсичности отдельных веществ, вносимых в водную

среду, для последующего нормирования;

-выявление присутствия в водной среде неизвестного состава

биологически опасных веществ;

-установление источников токсического загрязнения водных

объектов и оценка их интенсивности;

-определение необходимой степени разведения сточных вод до

биологически и экологически безвредных уровней.

Так, в ходе биотестирования уровня токсичности среды используют мутагенный эффект от действия на тест-микроорганизм (обычно используют сальмонеллу и её штаммы) токсичных веществ.

В настоящее время уже известно свыше 40 биотестов качества поверхностных и сточных вод, из которых наиболее часто используется 15, в том числе (в скобках обозначен тестируемый объект среды):

— выживание и плодовитость дафнии (сточные и природные воды);

-двигательная активность, выживание и темп роста инфузорий (сточные и природные воды);

-реакция ухода рыб из токсичной зоны (сточные воды);

-смена статического состояния медицинской пиявки динамическим (сточные и природные воды) и другие.

Следует отметить, что ни один из тест-объектов не может служить универсальным индикатором, из-за видовой избирательности в равной степени чувствительным ко всем экологическим факторам.

Методы и приемы биотестирования используются в настоящее время по различным назначениям (табл. 8.8).

Таблица 8.8 – Область применения методов биотестирования

Условные обозначения: ЛК₅₀ – летальная концентрация для 50% тест организмов; ЕК₅₀ –эффективная концентрация для 50% тест-организмов; МНК – максимальная недействующая концентрация; ПДК – предельно допустимая концентрация; ОБУВ – ориентировочно безопасный уровень воздействия; ОТД – острое токсическое действие; ХТД – хроническое токсическое действие; ЛД₅₀ – время гибели 50% тест- организмов.

В настоящее время общество осознало опасность токсического загрязнения окружающей среды и пришло к необходимости введения в практику мониторинга совершенно новых нетрадиционных подходов, в частности биологического тестирования.

Биотестирование является основным приемом в разработке ПДК химических веществ и, в конечном итоге, в оценке их опасности для окружающей среды и здоровья населения. В ходе разработки ПДК

определяют параметры, характеризующие токсичность: максимальные недействующие концентрации, ЛК₅₀ или ЭК₅₀. Биотестирование на гидробионтах проводят в случае разработки рыбохозяйственных ПДК, когда оценивать опасность загрязнения водных экосистем.

Биотестирование используют для оценки токсичности промышленных сточных вод на разных этапах их очистки, чаще всего при внедрении новых технологий, а также для разработки ПДС предприятий включены в экологический паспорт предприятия.

Биотестирование природных вод стало широко применяться в научно-исследовательских работах, в том числе прикладной направленности, с начала 80-х годов. Это объясняется существенным увеличением уровня загрязненности водных объектов и надеждами специалистов на то, что биотестирование сможет хотя бы частично заменить химический анализ вод. Показатели биотестирования природных вод включены в перечень показателей для выявления зон чрезвычайно экологической ситуации и зон экологического бедствия.

Тем не менее, мониторинг токсического загрязнения на основе действующей в Украине системы ПДК химических веществ представляет определенные трудности. Прежде всего, они связаны с большим перечнем загрязняющих веществ, попадающих в экосистемы, и невозможностью их контроля, в том числе веществ, образующихся в самой экосистеме в результате ее метаболизма. Кроме того, даже измерение концентрации загрязняющих веществ не позволяет с высокой степенью достоверности судить об их реальном воздействии на биоту из-за неопределенности знаний об их совместных комбинированных эффектах, влиянии других агентов окружающей среды.

Под токсичностью и токсикологическими показателями иногда подразумевают концентрации токсичных загрязняющих веществ в воде. Именно так, в частности, трактуются эти термины в ГОСТе на питьевую воду. Более обоснованным представляется понимание токсичности воды как интегральной характеристики ее свойств, обусловленных присутствием в воде токсичных для биоты загрязняющих химических веществ, которую можно оценить с помощью биотестирования.

Работ по биотестированию водной среды опубликовано множество, но они были сделаны главным образом с целью оценки токсичности вновь синтезированных химических препаратов, препаратов, приобретаемых по импорту, а также при разработке регламентов на химические соединения. Гораздо меньше публикации по биотестированию сточных вод и еще меньше – по биотестированию природных вод.

Следует заметить, что за рубежом, особенно в индустриально развитых странах, биотестирование сточных и природных вод применяется достаточно широко и входит в программы, контролирующих качество вод организаций.

Большое разнообразие методик и процедур, использованных разными авторами, создает определенные трудности в анализе и систематизации материалов: исследуются разные химические вещества, разные наборы методик и тест организмов, разные условия токсикологических экспериментов, которые не всегда стандартизованы. Даже единицы измерения часто несопоставимы. В этой связи были проведены специальные работы по систематизации, отбору и апробации методов биотестирования природных вод в рамках ряда государственных научно-технических программ при участии ведущих специалистов по водной токсикологии.

Интегральный показатель токсичности, помимо общего неспецифического влияния на гидробионты, в некоторых случаях позволяет выделить некоторые специфические реакции на отдельные химические вещества или группы веществ. Так, например, ртуть является сильным ингибитором клеточного деления у водорослей, что позволяет по изменению соответствующих показателей судить о наличии ртути в водной среде. Были сделаны попытки создать своего рода шкалу для идентификации групп загрязняющих веществ по различным проявлениям токсического влияния, в частности по поведенческим реакциям у дафний. Шкала, однако, не имела популярности у специалистов.

В настоящее время хорошо известны методы биотестирования, ориентированные на определение токсичности водной среды, обусловленной присутствием определенных групп химических соединений, в частности фосфорорганических (ФОС). Ингибирующее воздействие ФОС на холинэстеразы известно давно. Сейчас установлено ингибирующее влияние на холинэстеразу и других химических соединений хлорорганических, тяжелых металлов; на этой основе разрабатываются экспрессные методы биотестирования с использованием иммобилизованных ферментов и электродной техники

Следует подчеркнуть, что идентификация природы загрязняющих веществ не является задачей биотестирования и остается прерогативой химического анализа.

В отличие от биотестирования токсичности химических веществ (с целью разработки ПДК), биотестирование природных вод представляет собой оценку токсичности водной среды неизвестного состава и имеет в связи с этим ряд особенностей. Однако даже если специалисту известны источники загрязнения водного объекта и он может предполагать, какие химические вещества присутствуют в пробе природной воды, результат биотестирования не может быть точно предсказан по этим данным. Он будет зависеть от ряда факторов: комбинированного эффекта воздействия комплекса присутствующих загрязняющих веществ, трансформации и метаболизма, гидрохимического режима. Таким образом, только биотестирование может дать ответ о реальной токсичности пробы природной воды для гидробионтов и получить данные об опасности токсического загрязнения водной экосистемы.

Дата добавления: 2015-09-23 ; просмотров: 1480 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

источник

В настоящее время выделяют несколько типов действия антропогенных химических веществ на водные экосистемы:

• токсическое • канцерогенное • мутагенное • эвтрофирующее • сапробное • осолоняющее • механическое.

Наибольшую угрозу для существования водных экосистем представляет токсическое действие.

Что же такое токсичность? Термин «токсичность» означает ядовитость (от греч. toxicon – яд), т.е. способность оказывать вредное и / или смертельное воздействие на живой организм.

Под токсичностью воды в водной токсикологии понимают свойство воды оказывать вредное, патологическое, вплоть до гибели, воздействие на организм (Строганов Н. С., 1982). Если обратиться к термину «качество воды», который понимают как «характеристику состава и свойств воды, определяющую ее пригодность для конкретных видов водопользования», то токсичность следует считать одной из характеристик качества воды.

Под токсичностью и токсикологическими показателями иногда подразумевают содержание токсических загрязняющих веществ в воде. Под токсичностью в водной токсикологии подразумевают интегральную характеристику качества воды, которая обусловлена присутствием в ней токсичных для водной биоты загрязняющих химических веществ.

Токсичность воды можно установить при помощи химических и биологических методов, которые используют государственные службы мониторинга и контроля качества вод.

Биологические методы можно условно разделить на методы биоиндикации и методы биотестирования. Каждая группа методов имеет свои достоинства и недостатки.

Химические методы измерения содержания загрязняющих веществ в воде позволяют проверить соответствие этих содержаний установленным нормативам качества воды для конкретных видов водопользования (рыбохозяйственного, рекреационного, питьевого и т.д.). Они дают информацию об интенсивности воздействия на водную экосистему. Их недостаток – невозможность оценить реальный биологический эффект как отдельных загрязняющих веществ, так и их комплексов, а также продуктов их превращения и метаболизма. Кроме того, число химических соединений, загрязняющих водную среду, так велико, что трудно поддается контролю, и перспектива в этом отношении весьма пессимистична. В настоящее время, по оценкам некоторых специалистов, контролируется всего около 0,3% поступающих в окружающую среду химических веществ.

Методы биоиндикации, традиционные для гидробиологии, позволяют получить данные, характеризующие отклик водных биоценозов на антропогенное воздействие. В большинстве случаев гидробиологи регистрируют отклик, который формируется за определенный, как правило, достаточно длительный промежуток времени. Большинство гидробиологических показателей обладает известной «консервативностью» и не позволяет выявить адаптационно-приспособительные изменения в сообществах, отличить межгодовые природные колебания от антропогенных процессов.

Биотестирование, в отличие от биоиндикации, представляет собой характеристику воздействия на водные биоценозы. Методы биотестирования позволяют получить данные о токсичности конкретной пробы воды, загрязненной антропогенными или природными химическими веществами. В этом смысле методы биотестирования, будучи биологическими, близки к методам химического анализа вод. В то же время, в отличие от химических методов, биотестирование позволяет реально оценить интегральную токсичность, обусловленную присутствием комплекса загрязняющих воду химических веществ и их метаболитов.

Возможна определенная аналогия интегральной токсичности с такими показателями, как продуктивность водоема или с другими показателями, характеризующими наиболее общие для экосистемы параметры. Интегральная характеристика токсичности воды, так же, как и показатели продуктивности, определяет биологическую полноценность воды, т.е. ее важнейшее качество как среды обитания и наиболее массового пищевого продукта.

Интегральный показатель токсичности позволяет в некоторых случаях помимо общего неспецифического влияния на гидробионтов выделить некоторые специфические реакции на отдельные химические вещества или группы веществ. Так, например, ртуть, является сильным ингибитором клеточного деления у водорослей, что позволяет по изменению соответствующих морфологических показателей предположительно судить о наличии ртути в исследуемой пробе воды.

В отличие от биотестирования токсичности химических веществ, биотестирование природных вод представляет собой оценку токсичности водной среды неизвестного состава и имеет в связи с этим ряд особенностей. Однако даже если специалисту, проводящему исследования, известны источники загрязнения водного объекта, и он может предполагать, какие химические вещества могут присутствовать в пробе природной воды, результат биотестирования нельзя предсказать точно. Этот результат будет зависеть от ряда факторов:

• комбинированных эффектов воздействия комплекса присутствующих в воде химических веществ,

• скорости превращения и метаболизма химических соединений в конкретных водных экосистемах,

• гидрохимического режима и т.д.

Таким образом, только биотестирование проб воды может дать ответ о реальной токсичности пробы природной воды для гидробионтов и позволяет оценить степень опасности токсического загрязнения водной экосистемы.

Вы можете оставить свой комментарий только после авторизации.

источник

ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД СУШИ В УСЛОВИЯХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ МЕТОДОМ ЭКСПРЕССНОГО БИОТЕСТИРОВАНИЯ

1 РАЗРАБОТАНЫ Государственным учреждением Гидрохимический институт (ГУ ГХИ)

2 РАЗРАБОТЧИКИ Е.Н.Бакаева, д-р биол. наук, Н А.Игнатова, канд. биол. наук

3 СОГЛАСОВАНЫ с ГУ «НПО «Тайфун» 04.10.2010 И УМЗА Росгидромета 11.10.2010

4 УТВЕРЖДЕНЫ Заместителем Руководителя Росгидромета 12.10.2010

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ ЦМТР ГУ «НПО «Тайфун» за номером Р 52.24.741-2010 от 19.10.2010

Метод биотестирования широко используется в последнее время для оценки токсичности и поверхностных вод, и донных отложений. Информация, получаемая в ходе биотестирования, дает информацию о воздействии на гидробиоту всего комплекса находящихся в водном объекте веществ. В случаях экстремально высоких загрязнений и в условиях чрезвычайных ситуаций (ЧС) необходимо получение оперативной информации для принятия управленческих решений. В связи с чем необходимо использовать экспрессные методики биотестирования.

Настоящие рекомендации отвечают требованиям оперативности получения биологической информации: 1) реакция хемотаксиса позволяет практически за 1 ч получить ответную реакцию тест-объектов на воздействие исследуемой пробы воды; 2) выбранный тест-объект (Paramecium caudatum) является одним из центральных видов микрозоопланктеров практически во всех водных объектах, что позволяет использовать его во всех регионах страны; 3) методика биотестирования по выживаемости зоопланктеров позволяет использовать природные популяции исследуемого региона, отобранные в фоновых (незагрязненных участках) водных объектов. В связи с тем, что гидробионты реагируют на специфику гидрохимического состава водных объектов различных регионов предпочтительнее использовать в случаях ЧС природные популяции гидробионтов, отобранные из фоновых (условно чистых участков). Для этого в рекомендациях приведен список возможных тест-объектов с указанием их экологических особенностей в отношении температурного фактора, рН-среды, минерализации.

Настоящие рекомендации устанавливают методику экспрессного биотестирования и порядок проведения оценки токсичности поверхностных вод суши (ПВС) в условиях чрезвычайных ситуаций (ЧС) и проведения оперативных работ в мониторинге ПВС в условиях ЧС.

Рекомендации предназначены для организаций наблюдательной сети Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета), осуществляющих организацию и проведение наблюдений за загрязнением ПВС в составе Государственной службы наблюдений за состоянием окружающей среды (ГСН) России.

Настоящие рекомендации могут быть использованы в качестве методического пособия специалистами и практическими работниками природоохранных организаций, осуществляющих наблюдения за загрязнением окружающей среды, а также для оценки токсического загрязнения поверхностных вод суши.

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 19179-73 Гидрология суши. Термины и определения

ГОСТ 17.1.1.01-77 Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения

ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков

ГОСТ 27065-86 Качество вод. Термины и определения

Р 52.24.566-94* Рекомендации. Методы токсикологической оценки загрязнения пресноводных экосистем
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: РД 52.24.566-94, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

РД 52.24.609-99 Организация и проведение наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях

РД 52.24.635-2002 Проведение наблюдений за токсическим загрязнением донных отложений в пресноводных экосистемах на основе биотестирования

РД 52.24.309-2004* Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: Р 52.24.309-2004, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

РД 52.24.662-2004* Рекомендации. Оценка токсического загрязнения природных вод и донных отложений пресноводных экосистем методами биотестирования с использованием коловраток
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: Р 52.24.662-2004, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

РД 52.24.670-2005 Унифицированный метод определения острой токсичности проб поверхностных вод суши, содержащих взвешенные вещества

Р 52.24.690-2006 Рекомендации. Оценка токсического загрязнения вод водотоков и водоемов различной солености и зон смешения речных и морских вод методами биотестирования

Р 52.24.695-2007 Рекомендации. Оценка токсического загрязнения природных вод и донных отложений водных экосистем по коэффициенту регенерации популяции

Примечание — Ссылки на остальные нормативные документы приведены в разделе 6, пунктах 7.2 и 8.2.

В настоящих рекомендациях использованы следующие термины и определения:

3.1 биотестирование (биологическое тестирование): Оценка качества объектов окружающей среды (воды и др.) по ответным реакциям живых организмов, являющихся тест-объектами

[ГОСТ 27065-86, статья 39]

3.2 биотест: Совокупность приемов получения информации о токсичности воды (донных отложений) для гидробионтов на основе регистрации реакций тест-объекта (Р 52.24.566).

3.3 водный объект: Сосредоточение природных вод на поверхности суши, либо в горных породах, имеющее характерные формы распространения и черты режима (Р 52.24.566).

3.4 загрязнение токсическое: Загрязнение воды водоемов и водотоков токсичными веществами.

3.5 зоопланктеры: Представители зоопланктона (совокупность населяющих толщу воды беспозвоночных животных, пассивно переносимых течениями) [1].

3.6 качество воды: Характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования

[ГОСТ 27065-86, статья 2]

3.7 контроль качества воды: Проверка соответствия показателей качества воды установленным нормам и требованиям

[ГОСТ 27065-86, статья 2]

3.8 критерий токсичности: Значение показателя токсичности, на основании которого судят о наличии токсического действия.

3.9 метрологическая характеристика метода: Характеристика чувствительности метода, определяемая для тест-объекта по LC при воздействии эталонного токсиканта (медь (II) сернокислая, калий двухромовокислый).

3.10 острое токсическое действие (острая токсичность); ОТД: Воздействие, вызывающее быструю ответную реакцию тест-объекта. Острое токсическое действие чаще всего определяют по тест-реакции «гибель» или «выживаемость» в условиях кратковременного биотестирования. При использовании коловраток и других организмов микрозоопланктона длительность воздействия составляет от 6 до 24 ч (РД 52.24.662).

3.11 показатель токсичности: Признак тест-объекта, используемый для оценки токсичности воды.

3.12 поверхностные воды суши; ПВС: Воды, находящиеся на поверхности суши в виде различных водных объектов (Р 52.24.566).

3.13 проба воды: Количество воды, предназначенное для исследования.

3.14 пункт наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши Государственной сети наблюдений Росгидромета: Место на водоеме или водотоке, где проводят комплекс работ для получения данных о качестве воды или донных отложений. (РД 52.24.635).

3.15 результат биотестирования: Конечный вывод о токсичности водной среды, установленный в ходе биотестирования.

3.16 тест-объект: Организм, который используют при биотестировании (инфузории, дафнии и т.д.) (Р 52.24.566).

3.17 тест-показатель: Показатель жизнедеятельности (поведенческие реакции, размножение, выживаемость и т.д.) тест-объекта, используемый для определения токсичности ПВС.

3.18 токсичность воды: Свойство воды вызывать патологические изменения или гибель организмов, обусловленные присутствием в ней токсичных веществ (Р 52.24.566).

3.19 токсикологический эксперимент: Эксперимент, в ходе которого оценивают влияние на тест-объект испытываемой воды или химического соединения. Состоит из двух серий: опыт (с воздействием воды или химического соединения) и контроль (без воздействия, но в тех же условиях) (Р 52.24.566).

3.20 условно чистый участок водного объекта: Обычно это фоновый створ.

3.21 фоновый створ: Створ, расположенный на расстоянии не менее 1 км выше источника загрязнения (Р 52.24.566).

3.22 хемотаксис: Двигательные реакции свободно передвигающихся растительных и простейших животных организмов, а также клеток (зооспор, сперматозоидов, лейкоцитов и др.) под влиянием химических раздражителей [2].

3.23 чрезвычайная ситуация; ЧС: Обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей [3].

3.24 чувствительность тест-объекта: Нижняя граница диапазона действия эталонного токсиканта, при которой обнаруживают параметры его токсичности на тест-объект.

3.25 эталонный токсикант: Токсическое вещество, используемое для проверки чувствительности биотеста или тест-объекта (Р 52.24.566).

3.26 LC : Концентрация токсиканта, приводящая к гибели 50% взятой для эксперимента выборки.

4.1 Настоящие рекомендации устанавливают требования и условия по проведению экспрессного биотестирования ПВС в условиях ЧС, обусловленного высоким уровнем загрязнения или присутствием опасных токсических веществ, поступающих в водные объекты в ходе аварий, залповых сбросов, с целью выяснения чрезвычайных экологических ситуаций.

4.2 Экспрессное биотестирование ПВС проводят с целью проверки соответствия качества отдельных исследуемых проб воды установленным нормам без идентификации загрязняющих веществ и их количественных характеристик [4].

4.3 Вода контрольного створа (природная вода) не должна оказывать токсического действия (хронического и, тем более, острого) на тест-объекты, используемые для биотестирования [4].

4.4 Биотестирование ПВС основано на определении показателей токсичности исследуемой пробы воды, отобранной в зоне влияния источника загрязнения, и их отличий от контрольной пробы, отобранной на условно чистом участке водного объекта и водопроводной водой исследуемого региона.

4.5 Экспрессное биотестирование токсичности ПВС в условиях ЧС дает возможность за короткий промежуток времени:

— оценить токсичность пробы воды;

— выявить точки (створы) и участки с чрезвычайной экологической ситуацией;

— оценить влияние источников загрязнения на состояние водной составляющей водного объекта;

— оценить экотоксикологический статус водного объекта или его участка;

— оценить эколого-токсикологическое состояние водного объекта в комплексе с методами биоиндикационных и физико-химических исследований.

4.6 Для оценки токсичности ПВС используют не менее трех биотестов с разными тест-объектами, либо трех тест-показателей одного тест-объекта. Набор биотестов и тест-показателей должен экологически соответствовать региону исследования согласно приложениям А, Б и (Р 52.24.690).

4.7 В составе системы мониторинга ПВС режимные наблюдения и наблюдения в условиях ЧС по токсикологическим показателям методом биотестирования проводят по программам работ оперативно-производственных подразделений территориальных управлений по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС) Росгидромета в соответствии с требованиями РД 52.24.309 — для поверхностных вод суши, РД 52.24.609 и РД 52.24.635 — для вод и донных отложений.

4.8 Результаты по оценке токсичности вод методом биотестирования в условиях ЧС, в зависимости от их масштаба, представляют в органы управления Единой государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС (РСЧС) соответствующего уровня (региональный, территориальный и местный, объектовый).

5.1 В ходе биотестирования ПВС в условиях ЧС устанавливают:

— наличие либо отсутствие токсического действия отдельных проб воды;

— острое токсическое действие отдельных проб воды;

— кратность разбавления вод, снимающую ОТД, в случае его обнаружения;

— район экологического неблагополучия исследуемой акватории.

5.2 Экспрессное биотестирование ПВС проводят с использованием различных тест-объектов: инфузорий, коловраток, ракообразных, микроводорослей, макрофитов, а также природных популяций гидробионтов, отобранных из условно чистых (фоновых) участков исследуемого водного объекта.

5.3 Использование природных популяций гидробионтов имеет преимущества:

— гидробионты из исследуемого водного объекта исключают реакцию на физико-химические особенности воды, которая может иметь место у лабораторных культур гидробионтов;

— возможность прогнозирования состояния конкретных популяций гидробионтов в исследуемом регионе в связи с произошедшим загрязнением.

Использование природных популяций гидробионтов имеет недостатки:

— адаптация к слабому постоянному воздействию загрязнения на фоновом участке, если оно имеет идентичную природу с воздействием на загрязненном участке;

— заранее нельзя предвидеть, какие именно организмы можно будет выделить на фоновом участке исследуемого водного объекта.

5.4 Оптимальным является проведение одновременного биотестирования на природных популяциях гидробионтов и лабораторных культурах тест-объектов с известными характеристиками и известной чувствительностью к загрязняющим веществам (проверка пригодности культуры к биотестированию по эталонному токсиканту).

5.5 Наиболее важным показателем, на основе которого можно дать прогноз развития популяции, является размножение. Время получения результатов по показателю размножения на общепринятом тест-объекте Daphnia magna составляет 30 сут. В условиях ЧС информация должна быть оперативной, поэтому преимущество среди тест-объектов нужно отдать короткоцикличным тест-объектам: инфузориям, коловраткам, микроводорослям.

5.6 Экспрессное биотестирование ПВС проводят:

а) с использованием экспрессных тест-показателей:

— скорость потребления пищи организмами-фильтраторами инфузориями, коловратками в соответствии с РД 52.24.662 (раздел 10) и РД 52.24.670;

— скорость фотосинтеза растительных тест-объектов, A-Z-Ph-тест на микроводорослях в соответствии с Р 52.24.566;

— поведенческие реакции — хемотаксис в соответствии с приложением В.

б) с использованием тест-показателей:

— выживаемость или гибель на тест-объектах, экологически соответствующих исследуемому водному объекту; выживаемость на тест-объектах из представителей крупного рачкового планктона можно наблюдать визуально без микроскопирования в соответствии с РД 52.24.662, Р 52.24.690, Р 52.24.695;

— размножение, позволяющее при использовании короткоцикличных тест-объектов (микроводоросли, инфузории, коловратки) в короткие сроки определить не только их выживаемость, но и размножение, и показывающее возможность сохранения популяции в соответствии с РД 52.24.662, Р 52.24.690, Р 52.24.695;

— комплекс показателей (выживаемость и размножение) в сопряженности со временем (24, 48, 72 ч), позволяющее при использовании короткоцикличных гидробионтов (инфузории, коловратки) дать прогноз развития популяции в соответствии с Р 52.24.566, РД 52.24.662.

5.7 Длительность биотестирования (продолжительность экспозиции) зависит от жизненного цикла выбранного тест-объекта. Микроводоросли за сутки дают до 8 поколений, инфузории — до 4-6, коловратки — до 3.

5.8 В ходе биотестирования используют два контроля: дехлорированную водопроводную воду региона и воду из условно чистого (фонового) участка исследуемого водного объекта.

5.9 Каждый биотест проводят не менее чем в трех повторностях.

5.10 Оценку токсичности ПВС проводят по набору биотестов (не менее трех). Например, с тест-объектами парамеции, коловратки, дафнии. Либо по двум тест-объектам (парамеции, дафнии) и нескольким тест-показателям одного из тест-объектов (хемотаксис и гибель парамеций).

5.11 Обязательным в условиях ЧС при обнаружении ОТД вод является определение кратности разбавления исследуемой пробы воды, снимающей токсическое воздействие. Кратность разбавления — 2; 10; 25; 50; 100 и 500 раз. Разбавление проводят водой, отобранной из фонового створа, или отстоянной дехлорированной водопроводной водой исследуемого региона.

5.12 Требования к порядку проведения и оценке результатов биотестирования проводят согласно РД 52.24.669.

6.1 Пробы ПВС для биотестирования отбирают с учетом требований ГОСТ 17.1.5.05 и Р 52.24.566.

6.2 Объем пробы не менее 0,05 дм (при использовании в биотестировании тест-объектов из числа микрозоопланктона) и не менее 1,5 дм (при использовании микроводорослей и рачкового планктона).

6.3 Сосуды должны быть из материала, не содержащего токсичных примесей (полиэтиленовые емкости для пищевых продуктов, стеклянные баллоны и бутыли).

6.4 Сосуды необходимо маркировать.

6.5 Перед заполнением сосудов воду фильтруют через мельничный газ N 70-76 (для удаления природного планктона) и несколько раз ополаскивают сосуд. Заполняют водой полностью.

6.6 Анализ проб воды по определению токсичности проводят не позднее 6 ч после отбора проб.

6.7 В случае невозможности проведения исследований не позднее 6 ч после отбора пробы охлаждают до 4 °С или замораживают согласно РД 52.24.309 и хранят до 30 сут.

6.8 Консервирование проб химическими веществами не допускается.

6.9 Перед биотестированием измеряют концентрацию кислорода, значения рН (с целью дифференцирования токсического воздействия каких-либо загрязняющих веществ и измеренных значений рН и кислорода, если эти параметры не обеспечивают нормальной жизнедеятельности гидробионтов).

6.10 Пробу делят на две части для проведения биотеста на фильтрованной (пропущенной через бумажный фильтр для удаления взвешенных веществ) и нефильтрованной воде.

Биотест по реакции хемотаксиса основан на способности зоопланктеров, в частности парамеций, перемещаться в направлении или от источника химического воздействия. Хемотаксис положителен, если движение парамеций направлено к источнику химического раздражителя (по градиенту его концентрации воде), и отрицателен, если движение направлено от источника. Влияние исследуемой воды оценивают по количеству переместившихся особей.

ОТД исследуемой воды на парамеций устанавливают за время экспозиции 2 часа.

Показателем реакции хемотаксиса служит среднее количество парамеций, переместившихся в исследуемую воду.

Критерием ОТД является положительный хемотаксис, когда средний процент исходного количества тест-объектов, переместившихся в исследуемую воду, составляет не более 25%.

7.2.1 Культура парамеций Paramecium caudatum. Описание основных характеристик вида, источники получения культуры и условий культивирования даны в приложениях Г и Д.

7.2.2 Микроскоп бинокулярный стереоскопический марки МБС по ГОСТ 8074-82.

7.2.3 Дрожжи пекарские сухие.

7.2.4 Пипетки выдувные капиллярные (пастеровские, укороченные с двух сторон или глазные с оттянутым носиком) по ГОСТ 29230-91.

7.2.6 Фильтровальная бумага синяя лента.

7.2.7 Стаканы вместимостью 0,5-1,0 дм по ГОСТ 23932-90.

7.2.8 Вода дехлорированная водопроводная исследуемого региона.

Исходный материал для биотестирования получают за 1-3 сут до опыта. Для этого парамеций пересаживают в чистые чашки Петри с дехлорированной водопроводной водой, в которую предварительно вносят корм (один-два кусочка сухих пекарских дрожжей размером 1 мм на одну чашку Петри).

Биотестирование проводят при комнатной температуре без смены воды в нестерильных условиях, в защищенном от прямого солнечного света месте.

Общий объем воды для биотестирования одной пробы воды 50 см .

Для проведения токсикологического эксперимента в чашку Петри вносят каплю (0,1 см ) культуральной среды с парамециями. Под микроскопом марки МБС подсчитывают исходное количество парамеций. Далее в эту же чашку Петри рядом с первой каплей вносят каплю исследуемой воды. С помощью пипетки делают перемычку из капли контрольной воды в исследуемую воду. Наблюдают за скоростью перехода парамеций из исходной капли в опыт.

Используют два контроля: дехлорированную водопроводную воду исследуемого региона и воду из фонового условно чистого участка исследуемого водного объекта.

Каждую пробу воды исследуют в трех повторностях с двумя контролями, т.е. необходимо 6 чашек Петри на одну исследуемую пробу. Постановку каждого варианта проводят через 5 мин, необходимых для учета исходного количества парамеций в контрольной капле под бинокулярной лупой.

Регистрация реакции хемотаксиса основана на учете численности переместившихся парамеций в каждом варианте. Для оценки реакции хемотаксиса учитывают количество особей, переместившихся из контрольной капли воды в исследуемую пробу воды.

Учет парамеций ведут под бинокулярной лупой (увеличение 4×12,4) через 15, 30, 60, 120 мин.

В таблицу Е.1 (приложение Е) заносят дату проведения биотестирования, номер пробы, номер повторности, количество парамеций, переместившихся в исследуемую воду (в каждой повторности).

Результаты биотестирования оценивают по положительному хемотаксису, т.е. количеству парамеций, переместившихся из контрольной воды в исследуемую.

В каждом варианте токсикологического эксперимента рассчитывают процент парамеций, переместившихся в исследуемую воду. Затем подсчитывают средний процент переместившихся особей на основании результатов трех параллельных определений в контроле и в опыте.

Если количество переместившихся из контрольных вариантов в исследуемую воду парамеций составляет не более 25%, то воду оценивают как оказывающую ОТД.

Полученные результаты биотестирования заносят в таблицу Е.1 (приложение Е).

Диапазон перемещения парамеций из контрольной в исследуемую воду в случае положительного хемотаксиса составляет от 0% до 100% с внутрилабораторной прецизионностью 25%.

Методика основана на оценке влияния исследуемой воды, отобранной из водных объектов, на зоопланктеров. Тест-объектами могут служить лабораторные культуры парамеций, коловраток, дафний, цериодафний, а также природные популяции этих зоопланктеров, отобранные из фоновых (условно чистых) участков водного объекта. Природные популяции используют в экспедиционных условиях при ЧС. Принципы биотестирования на природных популяциях в основном те же, что и на лабораторных культурах.

В случае ЧС оценивают ОТД пробы воды по изменению показателя выживаемости тест-объектов при экспозиции в исследуемой воде. Показателем выживаемости служит среднее количество тест-объектов, выживших в исследуемой воде за время опыта.

Критерием ОТД является снижение выживаемости тест-объектов не менее чем на 50% в исследуемой воде по сравнению с контролем. Выживаемость в контроле при этом должна быть не менее 90%. Наблюдения за выживаемостью проводят через 15; 30; 60 мин, далее через каждый час. Продолжительность биотестирования 24 ч.

8.2.1 Культура тест-объекта из представителей зоопланктеров (см. приложения А и Б).

8.2.2 Микроскоп бинокулярный стереоскопический марки МБС по ГОСТ 8074-82.

8.2.3 Пипетки выдувные капиллярные (пастеровские, укороченные с двух сторон или глазные с оттянутым носиком) по ГОСТ 29230-91.

8.2.5 Стаканы вместимостью 0,5-1,0 дм по ГОСТ 23932-90.

8.2.6 Вода дехлорированная водопроводная исследуемого региона.

При использовании в качестве тест-объектов парамеций, коловраток берут по капле массовых культур этих зоопланктеров и помещают в чашку Петри. Фильтровальной бумагой отбирают излишки воды, добавляют 1 см исследуемой воды. Под микроскопом подсчитывают исходное количество парамеций. Через 15; 30; 60 и 120 мин подсчитывают количество выживших парамеций.

При использовании в качестве тест-объектов крупного рачкового планктона (дафнии, цериодафнии, симоцефалюсы), их отсаживают по 10 экземпляров в стаканы вместимостью 0,5-1,0 дм и добавляют 0,5 дм исследуемой воды.

При использовании в качестве тест-объектов бокоплавов их отсаживают по 10 экземпляров в чашки Петри.

В качестве контроля используют воду фонового (условно чистого) участка, на котором отловлены используемые в качестве тест-объектов виды, и дехлорированную водопроводную воду исследуемого региона. В контроле выживаемость должна быть не менее 90%.

Все варианты опыта и контроля ставят не менее, чем в трех повторностях. Общее количество организмов в опыте должно быть не менее 30.

В качестве тест-показателя токсичности используют выживаемость тест-объектов. Количество живых зоопланктеров регистрируют через 15; 30; 60; 120 мин и через 24 ч.

ОТД исследуемой воды на зоопланктеров устанавливают при кратковременном биотестировании (24 ч). Критерием токсичности служит процент от контроля выживших тест-объектов (при расчете по средним значениям всех повторностей). В случае выживаемости не более 50% тест-объектов от контроля исследуемую воду оценивают как оказывающую ОТД.

Выживаемость в контроле должна быть не менее 90% от исходного количества зоопланктеров. В случае значения выживаемости тест-объектов в контроле ниже 90% токсикологический эксперимент проводят на другой популяции тест-объектов.

Результаты заносят в таблицу Е.2 (приложение Е).

В случае обнаружения ОТД необходимо выявить кратность разбавления исследуемой воды, которая снимает токсическое действие.

Кратность разбавления — 2; 10; 25; 50; 100; 500 раз. Разбавление проводят водой, отобранной из фонового створа, или отстоянной дехлорированной водопроводной водой исследуемого региона.

Биотестирование проводят согласно разделам 7 и 8.

В случае ЧС и при оперативных работах токсическое состояние оценивают на конкретный момент времени исследования. В этом случае при установлении ОТД воды находят кратность разбавления исследуемой воды, при которой токсичность не проявляется.

Оценку токсичности воды и экотоксикологического статуса водного объекта или его участка с точки зрения благополучия водной экосистемы проводят согласно шкале таблицы 1.

Таблица 1 — Шкала оценки токсичности и экотоксикологического статуса водного объекта или его участка [5]

источник