Использование метода биоиндикации при оценки окружающей среды по качеству природных и сточных вод села Пышлицы

Использование метода биоиндикации при оценки окружающей среды по качеству природных и сточных вод села Пышлицы

Введение

Вода - единственный ресурс природы, который не имеет заменителя. По мере развития общества потребности в ней все время увеличиваются. Они будут неизбежно расти и далее всюду, где существуют земные формы жизни. Проблема загрязнения воды - одна из самых актуальных. Человек своей деятельностью безвозвратно изменяет естественный режим водных объектов отходами и сбросами. Многообразные загрязняющие вещества, попадая в окружающую среду, могут претерпевать в ней различные изменения, усиливая при этом свое токсическое действие. Токсичность воды - свойство воды вызывать патологические изменения или гибель организмов , обусловленное присутствием в ей токсических веществ. Качество воды - характеристика состава, и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования.

Актуальность проекта -традиционная эколого-гигиеническая оценка химического загрязнения объектов, основанная на санитарно-химических анализах (применяемая в практике надзорных служб), не дает полного представления о биологической опасности воды того или иного объекта исследования. Поверхностные и подземные воды могут загрязняться вредными веществами вследствие миграции их из атмосферы воздуха, производственных отходов, а так же при сбросе сточных вод. Поэтому необходимо иметь данные о возможном неблагоприятном токсическом воздействии вредных веществ, присутствующих в водных объектах. С этой целью мы окружающую среду (как объект исследования), по качеству природных и сточных вод (как предмет исследования).

Биоиндикация (bioindication) - метод определения качества среды обитания организмов по видовому составу и показателям количественного развития видов биоиндикаторов и структуре образуемых ими сообществ. Актуальность этого исследования подтверждается еще и тем, что число количественных методов биоиндикации на сегодняшний день очень мало.

Биоиндикаторы - организмы, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, или антропогенных изменений среды их обитания. Их индикаторная значимость определяется экологической толерантностью биологической системы. В пределах зоны толерантный организм способен поддерживать свой гомеостаз. Любой фактор, если он выходит за пределы «зоны комфорта» для данного организма, является стрессовым. В этом случае организм реагирует ответной реакцией различной интенсивности и деятельности, проявление которой зависит от вида тест-объекта. Именно ответную реакцию определяет методы биоиндификации. В качестве наиболее чувствительных организмов к загрязнителям мы выбираем дафнии. Рачки находятся в постоянном движении. На токсические вещества могут реагировать резким повышением двигательной реакции, хаотическим передвижением в пространстве, быстрым вращением на одном месте, замедлением гребных движений, обездвиживанием.

Гипотеза: В результате исследования воды методом биоиндикации мы сможем дать оценку состояния поверхностных и сточных вод; сформулировать изучаемую экологическую проблему, выдвигать и обосновывать причины её возникновения; вносить предложения по оптимизации экологической ситуации.

Конечной целью биоиндикации является оценка безопасности тех или иных свойств исследуемого объекта на организмах и на основании полученных результатов прогнозирование реакции организм человека.

Задачи:

1.Изучить источники информации по данной проблеме.

2.Провести экспресс диагностику качества проб воды, используя в качестве индикаторного организма представителя класса Ракообразных - дафнию.

2.Выявить влияет ли человеческая деятельность на качество поверхностных и сточных вод с.Пышлицы.

3. Выявить потенциальные источников загрязнения;

4. Предупредить проникновения опасных веществ в поверхностные и сточные воды.

История применения методов биоиндикации в исследованиях водоёмов доказала, что лучшими «приборами», оценивающими качество воды, являются сами водные обитатели. Благодаря простоте, оперативности и доступности биотестирование получило широкую признание во всем мире. Биотестирование как способ оценки качества воды вошел в практику в начале 20 века. В 1984 г. в США Д. Маунтом и Т. Норбергом разработан 7-и суточный тест на дафниях. Для использования в СССР тест был адаптирован в лаборатории физиологии и токсикологии водных животных ИБВН РАН под руководством проф. Б.А.Флерова. В 2001 г.Министерство природных ресурсов России выпустило «Руководство по определению методом биотестирования токсичности вод, донных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов». Это руководство мы и использовали в своей работе. Как правило, биотестирование не дает ответа на вопрос о характере загрязняющего вещества, вызывавшего ту или иную реакцию тест-объекта. Это является его недостатком. Тест-функции в биотестировании носят общий, неспецифический характер. Однако количество загрязняющих веществ, попадающих в окружающую среду, неуклонно возрастает и не исключено, что какое-либо вещество, или смесь веществ, может привести к возникновению специфических реакций у тест-объектов.

Дафнии относятся к ветвистоусым рачкам. Их можно встретить в самых разнообразных водоемах (лужи, пруды, канавы, озера). Питаются дафнии обитающими в пресных водоемах мельчайшими организмами (водорослями, инфузориями и др.). Дафнии позволяют определить токсичность как сточных, так и природных вод. Из-за своих анатомических особенностей дафния постоянно парит в толще воды и лишь мертвые особи постепенно уходят ко дну. Перемещение рачка в воде происходит с помощью густых щетинок, которыми они взмахивают как веером. Вертикальные перемещения обычно обусловлены поиском пропитания, изменением температуры и освещенностью. Дафнии наделены довольно прочным хитиновым панцирем, который периодически заменяется на новый. Благодаря метаморфозам хитинового покрова дафнии меняют свой вес. Рачок имеет удлиненную голову с тоненьким носиком и одним фасеточным глазком. Орган зрения позволяет обнаруживать скопления водорослей или бактерий. Попав в область нахождения пищевых объектов, с помощью брюшных ножек дафния затягивает воду и бактерий в своеобразный фильтр из мохнатых лапок. Ну и наконец, пройдя брюшные образования, пища попадает в рот.

Методика работы.

Для биоиндикации токсичности вод необходимо иметь культуру дафний. Для культивирования дафний используют водопроводную воду, отстоянную не менее 7 суток и насыщенную кислородом (не менее 6,0 мг/л). В помещении, где находится культура дафний, не должно быть вредных газов и паров, оптимальная температура 20 градусов С, освещение рассеянное 12-14 часов в сутки. Посуду моют водой с питьевой содой, другие моющие средства не рекомендуются.

Отбор пробы воды для анализа. Для анализа на токсичность берут воду объемом до 1 л. Время от начала забора до опыта не должно превышать 6 часов, температура хранения 4 градуса С. Взятую воду фильтруют через фильтровальную бумагу и заливают в емкость для биотестирования.

Проведение исследовательской работы:

Оборудование- микрокомпрессор аквариумный, лупа, воронки, термометр, фильтровальная бумага, пипетки, стеклянная посуда для проб воды, пробирки, чашка Петри, микроскоп.

Ход работы:

1. Получение культуры биоиндикаторного организма (дафнии).

1. При помощи ложки насыпать немного сухих яиц дафнии в емкость с водой.

2. Измерить температуру воды в емкости, убедиться, что она находится в необходимом диапазоне (20-24 °С). Предварительно воду отстаивают 4 часов.

3. При помощи пипетки добавить в инкубаторную емкость несколько капель молока, которое должно служить питательной средой для микроорганизмов, являющихся объектом питания для личинок дафний.

4. Включить аэрацию инкубаторной емкости для обогащения воды кислородом.

5. Поставить емкость под лампу для соблюдения оптимального температурного режима и режима освещения.

6. Через некоторое время (5 суток) проверить наличие в инкубаторной емкости развившихся дафний. Для этого немного жидкости из банки поместить в чашку Петри и рассмотреть ее под микроскопом на небольшом увеличении.

2. Отбор проб воды. В специальные емкости отобрать некоторое количество воды (50-100 мл) из разных источников (пруд, талая снеговая вода у дороги, вода очистных сооружений).

3. Биоиндикаторная оценка качества воды.

1. В пробирки с отобранными пробами воды добавить некоторое количество жидкости с индикаторным организмом, полученной в первой части работы. Рассмотреть все пробы под микроскопом, наливая поочередно их в чашки Петри.

2. Рассмотреть те же пробы через сутки. Проанализировать, какие изменения произошли (если произошли) с индикаторным организмом.

3. Сделать вывод про качество воды в разных источниках.

Критерии оценки состояния поверхностных и сточных вод на основе биотестов.

Показатели

Классы состояния вод

Норма(нормальная степень загрязнения)

Риск (малая степень загрязнения)

Кризис (средняя степень загрязнения)

Бедствия

( катастрофа)

Дафнии

Меньше 10

20

40

Больше 60

Цифры- процент гибели в течении 24 часов

После окончания эксперимента производят подсчет дафний. Выжившими считаются дафнии, если они свободно плавают в воде или всплывают со дна сосуда не позднее 15 секунд после его легкого покачивания.

Проба воды оценивается как токсичная, если за 24 часа опыта в ней гибнет более 50% дафний по сравнению с контролем.

Так что же происходит с дафниями в колбах с пробами воды? В первой они погибли через несколько мгновений. Вода, взятая из отстойника коллектора, оказалась сильно загрязненной. Во второй живые организмы просуществовали только 4 часа. Эта проба воды (талая снеговая вода) взята у дороги напротив школы. В третьей колбе, в воде, взятой из пруда около школы, рачки жили 48 часов.

Талая снеговая вода и вода из пруда имеют общий источник и именно вокруг них располагаются большое количество «точечных» загрязнителей. Это транспортные средства, движущиеся по автодороге и машины останавливающиеся около администрации в непосредственной близости к пруду, а так же мойка машин возле пруда.

Исследование показало различные степени загрязнения вод. Оно показало, где, как, какими! веществами загрязняется вода. Полученные данные будут использованы для регистрации токсичности водной среды.

Выводы.

Проведённое исследование методом биоиндикации позволяет глубже взглянуть в природные процессы, дает основание для объяснения круговорота веществ в воде, и только в совокупности всех методов изучения: органолептических и химических исследований, биоиндикации - можно получить достоверные сведения об экологическом состоянии водоёмов, в данном случае исследуемая вода во всех пробах оценивается как токсичная, не пригодная для водоснабжения. А так же способствует устанавливанию недостаточно эффективной работы очистных сооружения и помогает в их устранении.

Заключение

Каждая водная экосистема по-своему интересна уникальна. Экологическая оценка водоема предполагает длительный мониторинг, позволяющий получить ряд наблюдений, необходимый при статистической обработке информации. Эта работа требует значительного времени и усилий. Мы определили свой подход в изучении водоемов местности. Целесообразно совместить органолептические, химические методы анализа качества воды с биоиндикацией. Это позволит, не обладая дорогостоящим оборудованием, провести экспресс оценку состояния ближайших водоемов, используя при этом только собственные руки, приложив труд и наблюдательность.

Познакомившись не на словах, а на деле с экологической оценкой качества воды, мы оцениваем свое отношение к природе с обратной пропорциональностью: 4-5 класс качества воды оценивает наши действия по отношению к природе на «2». Понимаешь это, только реально столкнувшись с угрозой лишиться жизненно необходимого богатства - воды.

Наше первое исследование имело свой положительный результат: практически прекратилось движение автотранспорта и мойка машин около пруда. Значит, даже одному под силу изменить мир к лучшему. Мы нашли к этому свой путь: исследование состояния местных водоемов и информационная практическая деятельность по сохранению нашего богатства - чистой воды.

Список литературы:

1. Брагинский Л.П. Методологические аспекты токсикологического биотестирования на Daphnia magna Str. и других ветвистоусых ракообразных (критический обзор) // Гидробиол. журн. - 2000. - Т. 36, N 5. - С. 50-70.

2. Дятлов С.Е. Роль и место биотестирования в комплексном мониторинге морской cреды // Экология моря. - 2000, вып.51. - С. 83-87.

3. Копысов В.А. Биоиндикация токсичности природных вод с помощью дафний.// Экология родного края, Киров, 2006,с.720

4. Крайнюкова А.Н. Биотестирование в охране вод от загрязнения // Методы биотестирования вод. - Черноголовка, 2008. - С. 4-14.

5. Криволап, Н.С. Исследовательская работа школьников. - Мн.: Красико-Принт, 2005.

6. Лесников Л.А. Методика оценки влияния воды из природных водоёмов на дафний. В кн.: "Методики биологических исследований по водной токсикологии. Изд-во "Наука".2001г.

7. Мансурова, С.Е., Шклярова, О.А. Здоровье человека и окружающая среда: Элективный курс. - М.: «5 за знания»; СПб.: ООО «Виктория плюс», 2006. - 112 с.

8. Строганов Н.С. Методика определения токсичности водной среды. Ленинград.2007г.

9. Строганов Н.С., Исакова Е.Ф., Колосова Л.В.. Метод биотестирования качества вод с использованием дафний. В кн.: Методы биоиндикации и биотестирования природных вод, Л.2007г

10. microbiotests.be/publications/publications.html

11. microbiotests.be/

9