Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


СРАВНИТЕЛЬНОЕ БИОТЕСТИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ОСНОВАННОГО НА КОМПЬЮТЕРНОМ ЗРЕНИИ

Работа №52086

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

экология и природопользование

Объем работы51
Год сдачи2017
Стоимость4820 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
186
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Оценка качества донных отложений 6
1.2 Тяжелые металлы и их опасность для окружающей среды 9
1.3 Становление и развитие подходов биотестирования в оценке качества окружающей среды 13
1.4 Методическое обеспечение токсикологического контроля водных объектов методом
биотегтирования 14
1.5 Использование метода биотестирования для оценки качества донных отложений 16
1.6 Характеристика тест-организмов, применяемых в биотестировании донных отложений
23
1.6.1 Тест-объект Daphnia magna 23
1.6.2 Тест-культуьа Clorella vulgaris 25
1.6.3 Тест-система люминесцентные микроорганизмы «Эколюм» 26
1.6.4 Тест-объект инфузория туфелька Paramecium caudatum 27
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ И ЗС ТЕДОВАНИЯ 30
2.1 Модельные донные отложения 30
2.2 Химический анализ модельных донных отложений и элюата 32
2.3 Биологические методы 33
2.3.1 Определение токсичности методом биотестирования с использованием
равноресничных инфузорий Paramecium caudatum Ehrenberg 33
2.3.2 Определение токсичности по относительному показателю замедленной
флуоресценции культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) 34
2.3.3 Определение токсичности по изменению оптической плотности культуры
водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) 35
2.3.3 Определение токсичности по изменению интенсивности бактериальной
биолюминесценции тест-системой «Эколюм» 36
2.3.4 Определение токсичности при помощи Daphnia magna Straus методом прямого
счета 37
2.3.5 Определение токсичности по двигательной активности Daphnia magna с помощью
компьютерного зрения 38
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 41
3.1 Модельные донные отложения 41
3.2 Биотестирование водных вытяжек из донных отложений при помощи метода, ♦
основанного на компьютерном анализе поведенческой активности дафний 41
3.3. Сравнение полученных результатов биотестирования между собой 41 Q
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 43
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ


Стремительное развитие всех отраслей промышленности, энергетики, транспорта, увеличение численности населения, урбанизация и химизация всех сред деятельности человека приводят к нарушению и загрязнению биосферы, ее отдельных компонентов (Пашкевич, 2002).
Донные отложения (ДО) как компонент водных экосистем являются источником вторичного загрязнения воды, кроме того, накопление токсикантов в донных отложениях отрицательно сказывается на продуктивности донных биоценозов. Самыми опасными загрязнителями водной среды
являются тяжелые металлы (ТМ), которые не подвергаются процессам разложения и аккумулируются в донных отложениях, представляющих собой сложную многокомпонентную систему (Cobbina, 2015) . В связи с этим в настоящее время первостепенным и очень важным является оценка химического состава природных вед, донных отложений (ДО) и их постоянный мониторинг. Имеется два подхода в оценке загрязнения донных
отложений водных объектов токсичными химическими веществами: химический (по концентрации загрязняющих веществ и сравнение их с ПДК) и биологический (биоиндикация и бнэтестирование). Традиционно изменения в донных отложениях водоемов оценивают методом биоиндикации, изучая изменение видового состава, численности, биомассу, накопление загрязняющих веществ индикаторными видами. Эти важные показатели любого биоценоза являются итоговой характеристикой всей суммы воздействий на сообщество за некоторый промежуток времени и не дают ее оценки на момент исследования. Биотестирование же позволяет определить реальную токсичность, обусловленную совокупностью всех присутствующих в пробе токсических химических веществ и метаболитов, е’ х* учетом их антагонистического и синергетического влияния именно на ( момент воздействия. Токсичность - характеристика биологическая, она не
Применение биотестирования имеет ряд преимуществ перед физико-химическим анализом, средствами которого часто не удается обнаружить неустойчивые соединения или количественно определить ультрамалые концентрации экотоксикантов. Биотестирование дает возможность быстрого получения интегральной оценки токсичности.
В работе рассматриваются основные методологии биологического контроля, выбор тест-организмов, тест-реакций и аппаратуры для их измерения, законодательные документы, определяющие проведение отдельных видов биологического контроля, принципы постановки опытов и обработки данных.
Цель данной рабозы - оценить качество загрязненных донных отложений при помощи батареи стандартных биотестов и биотестирования с использованием метода, основанном на компьютерном зрении.
Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Смоделировать донные отложения, имеющие высокий уровень загрязнения тяжелыми металлами (Cd, Cr).
2. Осуществить биотестирование водных вытяжек из полученных донных отложений при помощи стандартных биотестов с использованием различных групп организмов (бактерии, водоросли, простейшие, ракообразные).
3. Выполнить биотестирование водных вытяжек из полученных донных отложений при помощи метода, основанного на компьютерном анализе поведенческой активности дафний.
4. Сравнить полученные результаты биотестирования между собой. х

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


Проведенный химический анализ проб чистых донных отложений и водных вытяжек из них подтвердил низкий уровень их загрязнения тяжелыми металлами. Фоновое содержание кадмия и хрома в чистых донных отложениях составило <0,05 и 23±4,6 мг/кг соответственно, что в целом согласуется с ранее выполненными исследованиями (0,11 и 21,87 мг/кг).
к*"'* Концентрация кадмия и хрома в водных вытяжках из чистых донных отложений составила 0,3±0,03 и 90±4,5 мкг/л соответственно. В то же время концентрация данных металлов в вытяжках из модельных донных отложений составляла 577±28,85 мкг/л, или 577 ПДКвх («ДО-кадмий») и 2300±115 мкг/л («ДО-хром», 115±5,7 мкг/л после разбавления, или 2,3 ПДК), можно считать, что данные значения концентраций и являлись действующими дозами.
По графикам поминутной динамики плавания дафний хорошо виден эффект от хрома, и отсутствие от кадмия. Наличие или отсутствие статистических различий между контрольными и загрязненными ДО, судя по всему при такой агрегации данных, не указывают на наличие или отсутствие реального токсического эффекта.
Наблюдаются статистически значимые различия в медианной скорости плавания дафний при помещении тест-объекта в вытяжку из донных отложений с кадмием, которая увеличивается с 0,55 до 0,65 см/с.
Таким образом, проведенные исследования ^показали возможность использования метода биотестирования, основанного на компьютерном зрении для оценки качества загрязненных отложений. Указанный метод имеет преимущества по сравнению с рассмотренными стандартными биэтезтами по экспрессное™ (тест по смертности дафний, оптическая плотность Chlorella vulgaris, смертность Paramecium caudatum) и превосходит все рассмотренные тесты по стоимостным характеристикам в области используемой приборной базы.



1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В.Алексеев. - Ленинград: ВО Агропромиздат, 1987. - 140 с.
2. Андреева В.М. Род CLORELLA. Морфология, систематика, принципы классификации / В.М. Андреева - Л.: Изд-во «Наука», Ленингр. отд., 1975. - 110 с.
3. Ашихмина, Т.Я. Биоиндикация и биотестирование природных сред и объектов в организации экологического мониторинга на территории зоны защитных '«мероприятий объектов уничтожения химического оружия. Химическое разоружение / Т.Я. Ашихмина, Л.И. Домрачева, Е.В. Дабах. - Казань, 2005. - С. 115-120.
4. Багданов И.И. Суспензия хлореллы в рационе сельскохозяйственных животных / И.И.Багданот. - Волгоград, 2007. - 55 с.
5. Бакаева Е.Н. Эколого-биологические основы жизнедеятельности коловраток в норме и в условиях антропогенной нагрузки/ Е.Н.Бакаева, Э.В.Макаров. - Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 1999. - 206 с.
6. Брагинский, Л.П. и др. Реакции пресноводного фито- и зоопланктона на воздействие пестицидов / Л.П. Брагинский, В.Д. Бескаравайная, Э.П. Щербань. - М.: Наука, 1979. - 12 с.
7. Бубнов А.Г. и др. Биотестовый анализ - интегральный метод оценки качества объектов окружающей среды: учебно - методическое пособие / А.Г.Бубнов, С.А.Буймова, А.А.Гущин, Т.В.Извекова // Иваново: Ивановский государственный химико - технологический университет, 2007. - 56 с.
8. Васин А.Е. Токсичность солей некоторых тяжелых металлов для
инфузорий Paramecium caudatum в краткосрочном эксперименте // Самара: Известия Самарского научного центра Российской академии наук. T.11, № 1(4) , 2009. - 805 с.
9. Виноградов, А. П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры / А.П. Виноградов // Геохимия, 1962. - № 7. - С. 555 - 571.
10. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: Гигиенические нормативы. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. - 15 с.
Л 11. Евгеньев М.И. Тест - методы и экология / М.И.Евгеньев // Соросовский образовательный журнал, 1999. - № 11. - С. 29-34.
12. Захаров, В.М. и др. Здоровье среды: методика оценки. Оценка состояния поиродных популяций по стабильности развития: методическое руководство для заповедников / В.М.Захаров. - М.: 2000. - 68 с.
13. Ильин В.Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В.Б.Ильин, А.И.Сысо. - Новосибирск: СО РАН, 2001.
- 229 с.
14. Кабата - Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А.Кабата
- Пендиас, Х.Пендиас - М.: Мир, 1989. - 439 с.
15. Ковальский В.В. Геохимическая экология / В.В.Ковальский. - М.:
Наука, 1974. - 299 с. ф
16. Латыпова В.З. Развитие биогеохимических подходов к
экологическому нормированию / В.З. Латыпова, С.Ю. Селивановская, Н.Ю. Степанова, Е.А. Минакова // Окружающая среда Хи устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований. Труды Всероссийской научной конференции с международным участием. Том IV: Экологическая безопасность, инновации и устойчивое развитие. Образование для устойчивого развития. - Казань: Изд-во "Отечество", 2009. - С. 5 - 9. Дх
17. Линник, П.Н. Донные отложения водоемов как потенциальный источник вторичного загрязнения водной среды соединениями тяжелых^ металлов / П.Н. Линник // Гидробиол. жури. - 1999. - Т. 35, - № 2. - С. 97- 109.
18. Ляшенко, О.А. Биоиндикация и биотестирование в охране окружающей среды: учебное пособие / О.А. Ляшенко. - СПб.: СПб ГТУРП, 2012. - С. 36-54.
19. Мануйлова Е.Ф. Ветвистоусые рачки (Cladocera) фауны СССР / Е.Ф. Мануйлова. - М.: Наука, 1964. - 317 с.
20. Мартин Р. Бионеорганическая химия токсичных ионов металлов / Р. Мартин // Некоторые вопросы токсичности ионов металлов: Пер. с англ. / Под редакцией X. Зигеля, А. Зигель. - М.: Мир, 1993. - С. 25-62.
21. Мелехова О.П. Биологический контроль окружающей среды. Биоиндихация и биотестирование: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / О.П.Мелехова, Е.И.Егорова. - М.: Издательский центр « Академия», 2007. - 288 с.
22. Музафаров А.М. Культивирование и применение микроводорослей / А.М.Музафаров, Т.Т.Таубаев. - Ташкент: Фан, 1984. - 211 с.
23. Никитин О.В., Насырова Э.И., Сафина Д.А., Латыпова В.З. Обнаружение цианобактериальных токсинов в водных объектах при помощи биотестирования на ракообразных: перспектива использования компьютерного зрения // Сборник трудов VII Международного Конгресса «Чистая вода. Казань». 23 - 25 ноября 2016 г. - Казань: ООО «Новое знание». - 2016. - С. 134-138.
24. Никитин О.В., Латыпова В.З. Определение токсичности водной среды по поведенческой активности Daphnia magna при помощи системы компьютерного зрения «TrackTox» // Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы: материалы V Всероссийской конференции по водной экотоксикологии, посвященной памяти Б. А. Флерова, с приглашением специалистов из стран ближнего зарубежья; Современные методы исследования состояния поверхностных вод в условиях антропогенной нагрузки: материалы школы-семинара для молодых ученых, аспирантов и студентов. (Борок, 28 октября — 1 ноября 2014 г.). В двух томах. Том 2. — Ярославль: Филигрань, 2014. — С. 100-105.
25. Никитин О.В. Оценка геоэкологического состояния природно-технической гидросистемы урбанизированной территории и ее нагрузки на Куйбышевское водохранилище: Автореф. дис.. канд. геогр. наук. Казань, 2012. - 24 с.
26. Никоноров А.М.. Мониторинг качества вод: оценка токсичности / А.М.Никоноров, Т.А.Хоружая, Л.В.Бражникова, А.В.Жулидов. - С.-Петербург: Гидрометеоиздат., 2000. - 159 с.
27. Пашкевич, М.А. Экологический мониторинг: учебное пособие / М.А. Пашкевич. - СПб.: Санкт-Петербургский гос. горный ин-т. (технологический ун-т), 2002. - С. 54-61.
28. Перечень методик токсикологического контроля. Общие вопросы //
Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия [Электронный ресурс], 2017 Режим доступа: http://www.fcao.ru/metodiki-kkha/2-
uncategorised/114-perechni-metodik-vklyuchennykh-v-reestr-pnd-f.html, свободный.
29. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04 Т 16.1:2:2.3:3.7-04. Методика измерений оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков стопных вод, отходов производства и потребления. - ФГАОУ ВПО "Сибирский федеральный университет", 2014. -
38 с. Ф >
30. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04 Т 16.1:2.3:3.8-04. Методика определения интегральной токсичности поверхностных, в том числе мсосхих, грунтовых, питьевых, сточных вод водных экстрактов почв, отходов, осадков сточных вод по изменению интенсивности бактериальной биолюминесценции тест- системой «Эколюм». - ЗАО «НВО «Иммунотех», 2010. - 26 с.
31. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.12-06 Т 16.1:2:2.3:3.9-06. Методика измерений^ количества Daphnia magna Straus для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков
32. ПНД Ф Т 14.1:2:4.16-09 Т 16.1:2.3:3.14-09. Методика измерений относительного показателя замедленной флуоресценции культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления. - ФГАОУ ВПО "Сибирский федеральный университет", 2014. - 36 с.
33. ПНД Ф 14.1:2:3.13-06 T 16.1:2.3:3.10-06. Методика определения токсичности отходов, почв, осадков сточных, поверхностных и грунтовых вод методом биотестирования с использованием равноресничных инфузорий Paramecium Caudatum Ehrenberg. - М.: Лаборатория экотоксиологического анализа почв, 2013. - 34 с.
34. ПНД Ф 16.1:2:3:3.11-98. Методика выполнения измерений
содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно
- связанной плазмой. - Центр Исследования и Контроля Воды, 2005. - 14 с.
35. ПНД Ф 14.1:2:4.135-98 / Методика выполнения измерений массовой концентрации элементов в пробах пизъсвой, природных, сточных вод и атмосферных осадков методом атомно - эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. - Центр Исследования и Контроля Воды, 2008.
- 11 с. Ф >
36. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.2-98 / Методика определения токсичности проб природных, питьевых, хозяйственно-питьевых, хозяйственно-бытовых сточных, очищенных сточных, сточных, талых, технологических вед экспресс- методом с применением прибора серии "Биотестер". - ООО "Спектр-М", 2015.
- 21 с.
37. РД 118-02-90. Методическое руководство по биотестированию воды. -
М.: Госкомприроды СССР, 1991. - 48 с.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ