Мониторинг загрязнения водной среды реки Херота с помощью методов биоиндикации

      Биотестирование  проводят для определения токсичности  сточной  воды  на

сбросе в водный объект, воды в  контрольном и других створах  водопользования

с  целью  проверки  соответствия  качества  воды  нормативным   требованиям:

сточная вода на сбросе не должна оказывать  острого токсического действия,  а

вода  в  контрольном  и  других  створах  водопользования   —   хронического

токсического действия на тест-объекты.

      Результаты  биотестирования   учитывают   при   установлении   величин

предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ.

      Наличие острого  токсического действия сточной  воды на сбросе в  водный

объект  определяют  при  кратковременном  биотестировании  на   ракообразных

(дафниях или цериодафниях)(10).

      Наличие хронического  токсического действия сточной   природной  воды  в

контрольном и других  створах  водного  объекта  определяют  при  длительном

биотестировании на ракообразных (дафниях  или цериодафниях).

      Для более детальной  токсикологической оценки сточной  и природной  воды

биотестирование должно вестись минимум  на двух  объектах  параллельно.  Один

объект должен относиться к фитопланктону (хлорелла или сцередесмус),  другой

—  к  зоопланктону  (дафния   магна   или   цериодафния).   Предпочтительнее

тестировать  на  хлорелле  и  цериодафнии,  как  на   более   чувствительных

объектах.

      Пробы  сточной   воды  для  биотестирования  отбирают,   руководствуясь

инструкцией по отбору проб для анализа  сточных  вод  НВН  33-5.3.01-85(14);

отраслевыми  стандартами  или  другими   нормативными   документами.   Пробы

природной воды отбирают, руководствуясь ГОСТ 17.1.5.05-85(15).

      Биотестирование проб воды проводят не позднее 6  ч  после  их  отбора.

Если указанный срок не может  быть соблюден, пробы хранят до  двух  недель  с

открытой   крышкой   внизу   холодильника   (при   +4°С).   Не   допускается

консервирование   проб   с   помощью    химических    консервантов.    Перед

биотестированием пробы фильтруют  через фильтровальную бумагу с размером  пор

3,5—10 мкм.

      При определении  наличия острого и хронического  токсического  действия

воду тестируют без разбавлении. Для учета  результатов  биотестирования  при

установлении  величин  ПДС  и  определения  степени  токсичности  сточной  и

природной воды готовят серию разбавлении.

      Для контроля (вода  без токсических веществ) и   разбавлении  используют

водопроводную воду, которую дехлорируют путем отстаивания  и  аэрирования  с

помощью микрокомпрессоров  в  течение  семи  суток.  В  тех  случаях,  когда

результаты  биотестирования  учитывают  при  установлении  величин  ПДС,   в

качестве  контрольной и разбавляющей служит природная  вода,  отобранная  вне

зоны  влияния источника загрязнения  и  отфильтрованная  через  фильтровальную

бумагу.

      Если отсутствует  возможность   отбора  проб  из  контрольного  створа,

тестируют  сточную  воду  на  сбросе  в   водный   объект   в   разбавлении,

соответствующем таковому в контрольном створе.

      Методика основана на определении  изменений выживаемости и плодовитости

дафний  при воздействии токсических  веществ, содержащихся в тестируемой  воде

по  сравнению с контролем.

      Кратковременное биотестирование —  до  96  ч  —  позволяет  определить

острое  токсическое действие воды на дафний по их  выживаемости.  Показателем

выживаемости   служит   среднее   количество   тест-объектов,   выживших   в

тестируемой  воде  или  в  контроле   за   определенное   время.   Критерием

токсичности является гибель 50 и более  процентов дафний  за  период  времени

до 96 ч в тестируемой воде по сравнению с контролем.

      Длительное биотестирование—20 и более  суток  —  позволяет   определить

хроническое токсическое действие воды на дафний по снижению их  выживаемости

и плодовитости. Показателем выживаемости служит среднее количество  исходных

самок дафний, выживших в течение  биотестирования,  показателем  плодовитости

—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 качестве тест-объекта  используют Daphnia magna Straus.

      Дафнии обитают  в стоячих  и  слабопроточных  водоемах.  На  территории

России  дафнии  широко  распространены.  Являются  типичными  мезосапробами,

переносят осолонение до 6‰.

      Рост  дафний  в   течение  всей  жизни   неравномерный,   с   возрастом

замедляется и связан с периодическими линьками; первые три  —  ювенильные  —

следуют через 20, 24, 36 ч,  четвертая  —  созревание  яиц  в  яичнике  —  и

пятая—откладывание яиц в выводковую камеру — следуют с интервалом  24—36  ч.

Начиная с шестой, каждая линька  сопровождается  откладыванием  яиц.  Растет

дафния наиболее интенсивно в первые дни после рождения. При хорошем  питании

размеры молодых дафний после каждой линьки  удваиваются.  Выметанная  молодь

имеет 0,7—0,9 мм в длину, к моменту  половозрелости самки  достигают  2,2—2,4

мм, самцы 2,0—2,1мм.

      В природе в  летнее время, а в лаборатории  при  благоприятных  условиях

круглый год дафнии размножаются  без  оплодотворения  —  партеногенетически,

причем  рождаются  в  большинстве  самки.  При  резком   изменении   условий

существования (недостаток пищи, перенаселенность,  понижение  температуры  и

т. д.) в популяции дафний появляются самцы и  дафнии  переходят  к  половому

размножению,  откладывая  после  оплодотворения  «зимние  яйца»  (1—2  шт.),

которые падают на дно водоема, где проходят  стадию  покоя.  Весной  из  яиц

появляются самки, которые в  дальнейшем  дают  партеногенетические  поколения

дафний. Период созревания рачков  при  оптимальной  температуре  (20±2°С)  и

хорошем питании 5—8 сут.  Наступление  половозрелости  отмечают  по  моменту

выхода яйцеклеток в выводковую камеру. Длительность эмбрионального  развития

обычно 3—4 сут., а при повышении  температуры до 25°С —  46  ч  вывод  молоди

идет через каждые 3—4 сут. Число  яиц в  кладке  увеличивается  от  10—15  (в

первых пометах) до 30—40 и  более  (у  самок  среднего  возраста),  а  затем

снижается   (по   мере   старения)   до   3—8.   В   лабораторных   условиях

продолжительность жизни дафний 3—4 мес. и больше.

      Исходный материал  для лабораторной культуры дафний  можно  получить  в

ЦСИАК Краснодарского краевого комитета по экологии и природопользованию.

      Заранее подготовленные  стеклянные сосуды емкостью 3—5  л  заполняют  на

1/3 объема отфильтрованной природной   водой  и  в  них   переносят  дафний  с

помощью стеклянной трубки (внутренний диаметр 0,5—0,7 см) с оплавленным  или

опиленным надфилем  концом,  чтобы  не  травмировать  рачков.  Такую  трубку

используют и в дальнейшем при  пересадке дафний. Начальная плотность  посадки

6 — 10 особей на 1 л воды.

      Культуру дафний выращивают  в климатостате,  люминостате,  боксе или

помещении,  не  содержащем  токсических   паров   или   газов.   Оптимальная

температура для культивирования  дафний и биотестирования составляет  20±2°С,

освещенность 400—600 лк при продолжительности светового дня 12—14  ч.  Не

допускают освещения дафний прямыми  солнечными лучами. Стеклянную посуду  для

содержания  дафний  моют  питьевой  водой,  хромовой  смесью   или   соляной

кислотой. Нельзя использовать для  мытья  синтетические  моющие  средства  и

органические растворители. В помещении, где находятся  дафнии,  не  проводят

обработку инсектицидами, не хранят летучие  вещества и не  работают  с  ними.

Для  культивирования   дафний   используют   водопроводную   воду,   которую

отстаивают и насыщают кислородом с  помощью  микрокомпрессоров  не  менее  7

сут. Используют также природную  или аквариумную воду, отфильтрованную  через

бумажный фильтр. Вода для  культивирования  должна  удовлетворять  следующим

требованиям:  рН  7,0—8,2;  жесткость общая 3—4   мг-экв/л,   концентрация

растворенного кислорода не менее 6,0 мг/л, солевой состав до 6 ‰.

      Оптимальная плотность  культуры — 25 половозрелых самок  в 1 л воды. Раз

в 7—10 сут. половину объема воды в сосуде с  культурой  дафний  заменяют  на

свежую, удаляют сифоном скопившийся  на дне осадок и  при  большой  плотности

культуры ее прореживают.  Не  рекомендуется  аэрировать  воду  в  сосудах  с

дафниями.

      Кормом для дафний  служат зеленые водоросли (хлорелла  или  сценедесмус)

и хлебопекарные дрожжи. Культуру зеленых водорослей выращивают на  одной  из

искусственных питательных средах, которые готовят на дистиллированной  воде.

Навеску каждого вещества растворяют в небольшом  количестве  воды,  а  затем

растворы сливают вместе в порядке расположения реактивов    (чтобы  избежать

осадка) и доливают воду до соответствующего  объема.  Готовят  два  раствора

микроэлементов отдельно (А3 и В2) и вносят их по 1 мл на 1  л  среды.  Среду

Тамия перед посевом водорослей разбавляют дистиллированной водой в 3—5 раз.

      Посев водорослей  производят альгологически чистой  культурой,  которую

выращивают в стерильных условиях. Культуру водорослей вносят  в  питательную

среду   в   количестве,   дающем   светло-зеленое   окрашивание.    Исходная

концентрация около 2 тыс. кл/мл.

      Культивируют водоросли  в стеклянных кюветах, батарейных  стаканах  или

плоскодонных колбах при  круглосуточном  освещении  лампами  дневного  света

3000   лк   и   постоянном   продувании   культуры   воздухом   с    помощью

микрокомпрессоров. Через  7—10  суток,  когда  окраска  культуры  водорослей

становится интенсивно  зеленой,  их  отделяют  от  питательной  среды  путем

центрифугирования или отстаивания  в холодильнике в течение 2—3  сут.  Осадок

разбавляют  в  два  раза  дистиллированной   водой.   Суспензию   хранят   в

холодильнике не более 14 сут. Водоросли  вносят в культуру дафний из  расчета

1 мл суспензии (600—1000 млн. кл/мл) на л воды.

      1 — 2  раза  в   неделю  дафний  кормят  хлебопекарными  дрожжами.  Для

приготовления дрожжевого корма 1 г  свежих или 0,3 г  воздушно-сухих  дрожжей

заливают 100 мл дистиллированной  воды.  После  набухания  дрожжи  тщательно

перемешивают.  Образовавшуюся  суспензию  отстаивают  в  течение   30   мин.

Недостающую жидкость добавляют в сосуды с дафниями в количестве 3 мл на 1  л

воды.

      Раствор дрожжей   хранится в холодильнике до  двух суток. Можно  кормить

дафний сырым рисом. Рис предварительно размачивают в теплой воде (3—4 ч.)  и

вносят в культуру из расчета 1 — 2 зерна на 1 л воды. Рис держат в  культуре

до 10 дней при постоянной продувке мелкодисперсными пузырьками воздуха.  При

хроническом опыте дафний кормят только  хлореллой  —  по  5  капель  на  100

мл(13).

      При необходимости  биотестирования воды с общим  содержанием солей свыше

3 г/л выращивают культуру, адаптированную  к повышенной минерализации   среды.

Для этого в воду, в которой  культивируют  дафний  и  минерализация  которой

известна,  постепенно  порциями  добавляют  хлористый  натрий.  Вначале  его

вносят из расчета 500 мг/л. Через неделю минерализацию воды повышают еще  на

250 мг/л. Эту операцию повторяют  каждую неделю до тех пор,  пока  содержание

солей в среде не достигнет нужного  уровня  (но  не  выше  6  г/л  с  учетом

начальной минерализации). В  дальнейшем  достигнутый  уровень  минерализации

среды  поддерживают  постоянно.  Эта   же   среда   служит   контролем   при

биотестировании и в  качестве  разбавляющей.  Адаптированных  к  повышенному

содержанию солей дафний нельзя использовать для  тестирования  вод  с  более

низким содержанием солей.

      Чтобы получить  исходный  материал  для  биотестировання,  30—40  самок

дафний с выводковыми камерами полными яиц или зародышей, за 1 —  2  сут.  До

биотестирования пересаживают в 0,5 — 1 л емкости (стаканы,  кристаллизаторы)

с водой для культивирования, в  которую перед посадкой  дафний  вносят  корм.

После появления молоди (каждая самка  может выметать  от  10  до  40  молодых

дафний) взрослых особей удаляют.

      При кратковременном   биотестировании  используют  только  односуточных

дафний, а двухсуточных самок —  при длительном биотестировании.

      Перед началом  биотестирования в  пробе   воды  определяют  концентрацию

растворенного кислорода, которая  должна быть не менее 6,0  мг/л  (оптимально

6,0 —7,0). Если она ниже 6,0 мг/л, то перед биотестированием  воду  аэрируют

с помощью микрокомпрессора. В процессе биотестирования  аэрировать  воду  не

рекомендуется.  Биотестирование  проводят  при  тех  же  условиях,   что   и

культивировании.  Результаты биотестирования считают   правильными,   если

гибель  дафний  в  контроле  не  превышает  10%  в  остром  опыте  и  25%  в

хроническом и концентрация растворенного  в  тестируемой  воде  кислорода  в