ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.10.2025
Просмотров: 506
Скачиваний: 0
Загрязнение органическими и радиоактивными веществами. Загрязнение почвы этой группой веществ происходит, главным образом, при различных авариях. В качестве биоиндикаторов часто используются гидропонные культуры, которые в дальнейшем обрабатываются загрязнителями. Биоиндикация радиоактивных загрязнений затруднена, прежде всего, в связи с опасностью проведения опытов. Но есть литературные данные, срогласно которым в качестве аккумулятивных биоиндикаторов могут использоваться лишайники.
Вопросы для самоконтроля
1. С помощью каких методов можно оценить состояние основных параметров почвенного покрова?
2. Перечислите основные типы состояния почв, характеризующих влияние антропических нагрузок.
3. Какие факторы могут вызывать физическое изменение почвы и как это отражается на ее состоянии? Перечислите методы и средства диагностики физических изменений почв. Какие биоиндикаторы наиболее пригодны для этой цели?
4. Какие виды демонстрируют различия в отношении к изменению структуры почвы?
5. В чем опасность химического загрязнения почвенного покрова? Назовите виды-индикаторы химического загрязнения почв. Какие тестфункции видов (сообществ) являются наиболее адекватными для экологической оценки подобного воздействия?
6. Охарактеризуйте действие основных классов веществ-загрязнителей почв. Приведите возможные методы биоиндикации.
ЛЕКЦИЯ 6
БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОДНОЙ СРЕДЫ
1. Параметры водной среды.
2. Биотестирование качества вод.
3. Биоиндикационные методы.
- Альгоиндикация;
- Животные-биоиндикаторы качества вод.
4. Интегральная оценка качества природных вод.
Параметры водной среды. Вода является важнейшим возобновляемым природным ресурсом. В результате нарушения природного равновесия вода необратимо меняет свои качества, и в последнее время резко обострилась проблема достаточного количества биологически полноценной воды. В гидробиологической литературе нет единого мнения по поводу формулировки определения «качество поверхностных вод». Еще большие трудности вызывает идентификация стрессов экосистем - любые критерии «качества экологического состояния» многие авторы признают относительными и субъективными.
Свойства и состояние природных вод зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества - соли, кислоты, газы, продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы, способные в них жить, называют сапробнымы.
Сапробность (от греч. sapros - гнилой) - это комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения.
Система сапробности в гидроэкологии - это типичное районирование водоемов по соотношению двух конкурирующих абиотических факторов: «концентрации органических веществ естественного (в основном, детритного) характера» и «концентрации растворенного кислорода». Основные признаки такой классификации по 4 классическим зонам сапробности, предложенным Р. Кольквитцем и М. Марссоном, приведены в табл. 4,
Таблица 4
В одном и том же водоеме могут быть участки (зоны) с разной сапробностью. Чаще всего это является естественным свойством водоема, не связанным с антропогенным воздействием. Например, в прибрежной зоне у топких берегов обычно располагается а-мезосапробная зона - здесь активно идут естественные процессы старения водоема, связанные с его зарастанием. Пробы воды, взятые с наиболее глубоких участков, дают нередко полисапробную картину. Весь же водоем в целом с учетом характеристики разных жизненных форм может быть охарактеризован, как переходный от к а-мезасапробному типу. Для каждой зоны сапробности можно выделить тесно связанное с ней подмножество видов гидробионтов, которые считаются ее индикаторами. Вместе с тем это обстоятельство не является единственным основанием сапробиологической классификации водоемов - гораздо более объективную оценку дают механизмы деструкции органического вещества.Некоторые авторы предлагают использовать в классификационных таблицах две шкалы: сапробности и трофности. Если под сапробностью понимается интенсивность органического распада, то трофность означает интенсивность органического синтеза. В природе оба процесса – органический синтез и распад – существуют параллельно и состоят друг с другом в многократном взаимодействии. Это позволяет говоритъ об аналогии ступеней трофики: «олигосапробность - олиготрофия», « - мезосапробность - мезотрофия», «а-мезасапробность – эвтрофия» и «полисапробность - гипертрофия». В то же время, ряд исследователей подчеркивает неполное совпадение форм трофики и сапробности, особенно в мезосапробных зонах и для непроточных водоемов.
Все системы сапробности учитывают фактически только нетоксичные органические загрязнения, которые влияют на организмы в первую очередь через изменение кислородного режима. Для учета влияния токсических органических и неорганических соединений делаются попытки разработать шкалы токсобности и я объединить их со шкалами сапробности в единую шкалу сапротоксобности.
Биотестирование качества вод. Для оценки качества при- вод пригодны и биоиндикационные методы, и приемы биотестирования. Суть токсикологического контроля качества вод заключается в относительно кратковременном наблюдении за характеристикой тест-организмов, помещенных в исследуемую среду. Биотестирование с применением гидробионтов может быть использовано для оценки токсичности загрязняемых природных вод, контроля токсичности сточных вод, ускоренной оценки экстрактов, смывов и сред с санитарно-гигиеническими целями. В ходе лабораторных токсикологических тестов устанавливаются критерии качества вод, выраженные значениями ПДК, ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) и др. Для каждого тест-организма устанавливается круг основных тест-параметров, контролируемых в обязательном порядке. При этом для надежного контроля токсичности загрязнителей должно быть использовано несколько тест-объектов.
Токсикологические исследования проводят на зеленых водорослях Scenedesmus quadricauda, Chlorella vulgaris, C. Pyrenoidosa, видах рода Ankistrodesmus и др. Токсичность испытываемых веществ определяют по визуальным показателям (изменение окраски культуры водорослей, лизис клеток), значениям рН культуры, численности клеток, выделению и поглощению кислорода, соотношению живых и мертвых клеток. Для более полной оценки токсичности веществ используют показатели биомассы клеток, содержание хлорофилла и каротиноидов и др. наиболее удобные тест-объекты из макрофитов - элодея (Elodea Canadensis) и рясковые (ряска малая (Lemna minor L.) ряска тройчатая (Lemna trisulcs L.). В острых опытах устанавливают концентрации веществ, вызывающие за 10 дней роста культуры гибель 50% особей. В хронических опытах при разведении исходной острой концентрации контролируют визуальные повреждения (изменение окраски, потеря тургора и др.), выживаемость и прирост основного побега, число боковых отростков и их длину, число и ддину корней. Ряска малая (Lemna minor L) и ряска тройчатая (Lemna trisulcs L.) чувствительны к загрязнению воды при содержании в ней до 10 мкг/мл ионов Ва, Си, Mg. Fe. Co. На каждый загрязнитель у видов рясок проявляется специфическая реакция. На медь (0,1 - 0,25 мг/мл) листецы реагирчтот полным рассоединением из групп и изменением окраски с зеленой на голубую: реакция проявляется через 4 часа после воздействия. Реакция на цинк (0,025 мг/мл) заключается в изменении окраски листеца с насыщенно зеленой до бесцветной, где зелеными остаются только точки роста. Барий (0,1—0,25 мг мл вызывает полное рассоединение листецов, опадание корней и изменение окраски с зеленой на молочно-белую. Кобальт (025-0.0025 чг мл) - полную приостановку роста и потерю окраски. Кроме того. в качестве тест-функции используют изменение количества хлоропластов в эпистрофном положении как чувствительный показатель, свидетельствующий о степени загрязнения системы.
В качестве тестовых организмов могут выступать и простейшие, например, инфузории Paramecium caudatum. Отклик на токсиканты определяют по показателям выживаемости особей и функции их размножения, выражающейся в изменении скорости клеточного деления. ПДК для ракообразных устанавливают на примере представителей отряда Cladocera (Daphnia magna, D. longispina, D. carinata, Ceriodaphnia affinis). В острых опытах степень воздействия той или иной концентрации вещества оценивают по времени гибели 50% популяции. В хроничесских опытах исследуют такие популяинонные характеристики, как выживаемость, рост, плодовитость и качество потомства. Cреди представителей бентоса удобными тест-объектами являются брюхоногие моллюски и личинки xирономид. При токсилогических испытаниях используют также представителей ихтиофауны - мальков и взрослых рыб из семейств лососевых (форель, пелядь), окуневых (судак, окунь), карповых (плотвa, пескарь, верховка, голавль, гольян, лещ, красноперка, карп, карась). Степень отравления определяют по изменению следующих показателей: выживаемость рыб, прирост или снижение биомассы, клиническая картина отравления, характер питания, характер и частота дыхания, внешний вид, состояние жаберного аппарата.
Интегрируя предельные концентрации для разных организмов, полученные в лабораторных токсикологических опытах, вычисляют используемые в природоохранных документах ПДК. Существуют нормативы, регламентирующие состав воды отдельно в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования и в водоемах рыбохозяйственного назначения.
Тем не менее, нельзя согласиться с одним из основополагающих принципов концепции ПДК, указывающим на абсолютную универсальность полученных нормативов, пригодность их для любой природной зоны, любого времени года, любого местообитания. Каждая экосистема обладает эволюционно обусловленным уникальным комплексом связей между отдельными компонентами, специфическим адаптационным потенциалом к возможным опасным воздействиям, выработанной со временем токсикорезистентностью. На водные экосистемы помимо химического загрязнения оказывают влияние и многие другие антропические факторы нехимической природы, например, тепловое загрязнение, изменение гидрологического режима водоема. Состояние водных экосистем находится в прямой зависимости от состояния площади водосбора, уровня антропической освоенности бассейна, береговых и русловых деформаций и т.п. В результате ПДК часто оказываются завышенными или заниженными. Поэтому ПДК можно использовать как важные ориентиры при планировании деятельности, связанной с возможным загрязнением среды, а биотестирование может служить дополнением, но не альтернативой методам биоиндикации и экологического нормирования в природных экосистемах.