Влияние сульфатов (в составе сульфата натрия, магния, калия) на пресноводный зоопланктон (Московский Государственный Университет Технологий и Управления)
Объект исследования - лаборатория водной экотоксикологии ООО «ЭкоСервис-А» (г. Москва).
Есть приложения.
Введение 3
Глава 1. Теоретико-методологические подходы к нормированию содержания сульфатов с использованием пресноводного зоопланктона 9
1.1. Роль и значение сульфатов в отдельных компонентах окружающей среды 9
1.2. Нормирование содержания сульфатов в водной среде 15
1.3. Методологические подходы, используемые при проведении исследований на зоопланктоне 29
Вывод по главе 1 37
Глава 2. Рекомендации по совершенствованию системы нормирования при проведении экспериментов в лаборатории водной токсикологии ООО «ЭкоСервис-А» 39
2.1. Характеристика деятельности ООО «ЭкоСервис-А» в области экологического нормирования 39
2.2. Оценка влияния сульфатов в составе различных солей на пресноводный зоопланктон 42
2.3. Рекомендации по пересмотру общероссийского норматива на сульфаты для водных объектов рыбохозяйственного значения 59
Вывод по главе 2 60
Заключение 62
Список используемой литературы 64
Приложение 1 72
Предельно допустимая концентрация (ПДК) является нормативом, устанавливаемым для показателей загрязняющих веществ. ПДК также можно назвать пороговой дозой вещества, пересечение которой вызывает негативные последствия в биологическом объекте. И данные последствия не могут быть компенсированы механизмом гомеостаза (состояние равновесия природной системы) [10, 11].
В настоящее время на территории Российской Федерации установлены единые нормативы качества воды и нормативы ПДК загрязняющих веществ для водных объектов рыбохозяйственного значения. Ранее был установлен общероссийский рыбохозяйственный норматив ПДК сульфат-аниона – 100 мг/л (Перечень рыбохозяйственных нормативов, 1999 [1], Приказ Министерства сельского хозяйства №552 [2]). Лимитирующее звено при этом было – икра и личинки рыб. Норматив ПДК санитарно-гигиенический составляет 500 мг/л (СанПиН 2.1.4.1074-01) [3].
Для водных организмов сульфаты менее токсичны по сравнению с другими соединениями серы. Поступать сульфаты могут как из горных пород при вымывании и выщелачивании, так и в результате хозяйственной деятельности или атмосферного переноса. При этом разделить вклад регионального гидрохимического фона и антропогенного загрязнения в таких условиях практически не представляется возможным. Смертельные концентрации сульфатов калия, натрия, магния и кальция при экспозиции 4 сут. колеблются от 800 до 3200 мг/л.
В рамках данной работы по разработке (пересмотру) ПДК проводили исследования влияния сульфат-аниона на зоопланктонных рачков Daphnia magna.
Исследования проводили в соответствии с «Методическими указаниями по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов ПДК вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения», утв. приказом Росрыболовства № 695 от 04.08.2009 г. [6].
ПДК для многих веществ, зафиксированные в соответствующих документах [1-5], зачастую имеют неактуальные значения в связи с большим сроком давности их определения и отсутствия регулярного пересмотра. В данной работе в качестве исследования были использованы сульфаты.
Актуальность работы заключается в том, что до сих пор возникают споры о значении норматива для сульфатов, а именно какой вид сульфатов менее токсичен и пригоден к установлению как регионального, так и федерального норматива. Более того, возникают споры о доступной величине данного норматива, которая варьирует от 250 до 350 мг/л.
Во многих подобных исследованиях не всегда учитываются методические рекомендации по установлению ПДК или приводятся неполноценные расчёты значений ПДК для тех или иных веществ, вследствие чего результаты данных работ не могут быть рекомендованы к использованию.
Наша работа обращает внимание на необходимость пересмотра ранее установленного норматива ПДК в воде водоёмов рыбохозяйственного значения для сульфатов SO42-. А также на важность регулярной актуализации значений ПДК для загрязняющих веществ в пресноводных и водных объектах. В работе было изучено влияние сульфатов калия, магния и натрия на пресноводный зоопланктон, а именно на ветвистоусом рачке Daphnia magna, являющийся стандартным тест-объектом в водной токсикологии.
Исследование проводилось с учётом всех методических рекомендаций [6]. А также были произведены все необходимые расчёты актуального значения ПДК для сульфатов в пресноводной среде. Полученные значения могут быть переданы профильным специалистам и организациям для дальнейшего изучения и использования в своих работах.
Проблематика исследования
Проблематика исследования заключается в том, чтобы определить наиболее корректное соединение сульфатов в составе сульфата калия, магния, либо натрия, при котором будут соблюдаться условия по выполнению методических рекомендаций [6].
Подобные исследования проводились ранее, например, в работе Шиловой [7], но не везде приводится подтверждение или опровержение полученных данных в сравнении с зафиксированными значениями ПДК.
В нашей работе проведено исследование с использованием наиболее актуальных значений и сформированы более корректные результаты.
Цель работы
Изучить влияние сульфатов (в составе сульфата натрия, магния и калия) на пресноводный зоопланктон, а именно, на рачков Daphnia magna.
Задачи
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1. Рассмотреть теоретико-методологические данные и методы проведения экспериментов, согласно методическим рекомендациям по данной проблеме (влияние сульфатов на водные организмы);
2. Провести необходимые исследования по влиянию сульфатов на зоопланктон и проанализировать полученные результаты с литературными данными, сделать выводы;
3. Дать рекомендации по полученным данным профильным специалистам и организациям для дальнейшего изучения поставленной проблемы.
Предмет исследования
Предметом исследования в данной работе явились различные соединения сульфатов в составе натрия, магния и калия при воздействии на пресноводных рачков Daphnia magna.
Объект исследования
Объектом исследования в данной работе послужила лаборатория ООО «ЭкоСервис-А», где проводилась работа по пересмотру федеральных и региональных нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) сульфатов для воды водоемов рыбохозяйственного значения.
Учёные
«Влияние тяжелых металлов на представителей пресноводного фито-и зоопланктона в условиях засоления» – Шилова Н.А; «Оценка экологического состояния почвы микрорайона Придонской города Воронежа» – Саврасова А. Б., Гладышева О. В., Кальченко Е. Ю.; «Зоопланктон как индикатор антропогенного воздействия города на качество речных вод» – Руднев В. В.; «Возможности и роль биологического анализа в оценке степени загрязнения водоемов» – Макрушин А. В.; «Okologie der pflanzlichen Saprobien» – Kolkwits R.; «Bemerkungen zu neuen Methoden der saprobiologischen Wasserbeurteilung» – Zelinka M., Marvan P.; «Grundsätzliches zur Frage biologischer Vorfluteruntersuchungen, erläutert an einem Gütelängsschnitt des Mains» – Knöpp H.; «Stoffwechseldynamische Untersuchungsverfahren für die biologische Wasseranalyse» – Knöpp H.; «Die biologische Uberwachung der Gewasser und die Darstellung der Ergebnisse» – Pantle R.; «Экологические особенности различных видов пресноводного зоопланктона и их толерантность к антропогенному воздействию» – Калинкина Н. М., Куликова Т. П.; «Современное состояние зоопланктона водоёма В-3 Теченского каскада водоёмов» – Осипова О. Ф., Осипов Д. И., Пряхин Е. А.; «Зообентос как индикатор экологического состояния водных экосистем Западной Сибири» – Безматерных Д. М.; «Способ получения сульфата калия из сульфата натрия и хлорида калия» – Овсянникова А. В., Крутиков Д. В., Старостин А. Г.; «Способ получения сульфата калия, сульфата натрия и хлорида натрия» – Эфраим И., Ламперт Ш., Холденгрэйбер К.; «Способ получения хлористого калия» – Сафрыгин Ю. С. и др.; «Получение сульфата магния на основе доломита» – Дормешкин О. Б. и др.; «Качество воды в водных объектах Юга России со стабильно высоким уровнем химического загрязнения» – Никаноров А. М., Хоружая Т. А.; «Использование флуоресценции хлорофилла «а» для биотестирования водной среды» – Осипов В. А. и др.; «Биомониторинг водной среды с помощью органа обоняния рыб» – Бянкин А. Г.; «The acute toxicity of some heavy metals to different species of warmwater fishes» – Pickering Q. H., Henderson C.; «Acute and chronic toxicity of cadmium to the fathead minnow (Pimephales promelas)» – Pickering Q. H., Gast M. H.; «Differential effects of mercurial compounds on the electroolfactogram (EOG) of salmon (Salmo salar L.)» – Baatrup E., Doving K.B., Winberg S.; «Влияние тяжелых металлов на пищевую активность и вкусовые поведенческие ответы карпа Cyprinus Caprio: медь, кадмий, цинк и свинец» – Касумян А. О., Морси А. М.; «The effect of Cu (II) on the electroolfactogram (EOG) of the atlantic salmon (Salmo salar L.) in artificial freshwater of varying inorganic carbon concentrations» – Winberg S., Bjerselius R., Baatrup E., Doving K.B.; «Histochemical observations on the permeation of heavy metals into taste buds of goldfish» – Vijayamadhafan K.T., Iwai T.; «Chemoreception and aquatic pollutants» – Brown S.B., Evans R.E., Thompson B.E., Hara TJ.; «Влияние повышенной концентрации меди на хеморецепторы рыб» – Рябова Л.В., Хернади Л., Шаланкин Я.; «The effects of short-term acute cadmium exposure on blue tilapia, Oreochromis aureus» – Woo P.Т.К., Sin YM., Wong M.K.; «Time-course of apoptosis in olfactory epithelium of rainbow trout exposed to a low copper level» – Julliard A.K., Saucier D., Astic L.; «Metal X-ray microanalysis in the olfactory system of rainbow trout exposed to low level of copper» – Julliard A.K., Saucier D., Astic L.; «Биотестирование на дафниях (Методическое руководство)» – Строганов Н. С., Исакова Е. Ф., Колосова Л. В.; «Анализ токсичности природных вод методом биотестирования» – Толкачева В. В.; «Влияние минерализации на зоопланктон озера Чаны» – Ермолаева Н. И., Бурмистрова О. С.; «Люминесценция хлорофилла в культурах микроводорослей и природных популяциях фитопланктона» – Маторин Д. Н., Венедиктов П. С.; «Особенности действия бихромата калия на генерации и модельные популяции низших ракообразных» – Филенко О. Ф., Исакова Е. Ф., Черномордина А. В.
Методы
Для проведения работ по биотестированию, а именно оценке токсичности среды, используют живые организмы, которые являются тест-объектами. Это специально выращиваемые организмы, с помощью которых можно отследить содержание в среде загрязняющего вещества.
Биотестирование природных и сточных вод проводится с использованием одновременно нескольких тест-организмов, которые относятся к разным трофическим группам. Например, водоросли, высшие растения, рачки, рыбы и т.д.
Основная задача этого метода – определить уровень токсичности воды на гидробионтах. А также оценка возможной опасности этой воды для всех живых организмов.
Структура работы: Введение, глава 1, вывод по главе 1 глава 2, вывод по главе 2, заключение, список используемой литературы, приложение 1.
В рамках данной дипломной работы были изучены теоретико-методологические основы и методы проведения токсикологических экспериментов по влиянию сульфатов на водные организмы.
Изученные материалы смогли подтвердить то, что значения ПДК для многих веществ имеют неактуальные значения в связи с отсутствием их актуализации и большим сроком давности определения, хотя эти значения зафиксированы в основных законодательных документах. Рекомендовать эти значения к использованию является ошибкой.
Сейчас на территории Российской Федерации установлен общероссийский рыбохозяйственный норматив ПДК сульфат-аниона – 100 мг/л (Перечень рыбохозяйственных нормативов, 1999 [1], Приказ Министерства сельского хозяйства №552 [2]). Лимитирующее звено при проведении исследования для установления данного значения ПДК были икра и личинки рыб. Норматив ПДК санитарно-гигиенический составляет 500 мг/л (СанПиН 2.1.4.1074-01) [3].
Известно, что сульфаты для водных организмов являются менее токсичными по сравнению с другими соединениями серы. И всё же содержание сульфатов в воде необходимо держать под контролями.
Учёные всего мира до сих пор ведут активные споры и не могут однозначно ответить на вопрос «Какой вид сульфатов менее токсичен и пригоден к установлению регионального и федерального норматива?».
Регулярно разными исследователями проводятся работы по изучению влияния сульфатов на водные организмы. Но при этом очень многие исследования проводятся без учёта методических рекомендаций по установлению ПДК, а также не всегда приводятся полные расчёты актуальных значений ПДК. Результаты данных работ нельзя рекомендовать к использованию.
Наша работа, проведённая совместно с лабораторией ООО «ЭкоСервис-А» проводилась с учётом всех необходимо методических рекомендаций. По окончанию эксперимента были произведены все расчёты для формирования актуального значения ПДК для сульфатов в пресноводной среде.
Результаты эксперимента, проведённого в лаборатории ЭкоСервис-А, по оценке влияния сульфатов SO4-2 в различных соединениях на выживаемость и плодовитость рачков Daphnia magna таковы:
1. Максимально допустимая концентрация (МДК) Na2SO4 в пересчете на сульфат SO4-2 составляет 750,0 мг/л, пороговая – 1000,0 мг/л. По показателю плодовитости максимально допустимая концентрация составляет 500,0 мг/л, пороговая концентрация составляет 750,0 мг/л.
2. Максимально допустимая концентрация (МДК) Mg2SO4 в пересчете на сульфат SO4-2 составляет 500,0 мг/л, пороговая – 750,0 мг/л. По показателю плодовитости рачков в пересчете на 1 самку все исследованные концентрации кроме концентрации 350 мг/л достоверно отличались от контроля, следовательно, пороговая и максимально недействующая концентрации не установлены и требуют дополнительных экспериментов по уточнению диапазона.
3. Максимально допустимая концентрация (МДК) К2SO4 в пересчете на сульфат SO4-2 установить не удалось, так как все исследованные концентрации оказались достоверно отличающимися от контроля. Необходимо проводить дополнительные эксперименты для уточнения диапазона.
Полученные результаты могут быть переданы специалистам и организациям для дальнейшего изучения, исследования и проведения необходимых работ.
Проведённая работа обращает внимание на необходимость регулярного пересмотра установленного норматива ПДК в воде водоёмов рыбохозяйственного значения для сульфатов SO42-.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
