Главная страница

Биологические методы исследования водоемов в Фи... Редакция Марья Руоппа и Пертти ХейноненSuome


Скачать 1.09 Mb.
НазваниеРедакция Марья Руоппа и Пертти ХейноненSuome
АнкорБиологические методы исследования водоемов в Фи.
Дата17.05.2018
Размер1.09 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаBiologicheskie_metody_issledovania_vodoemov_v_Fi.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипДокументы
#40432
страница8 из 12
Каталог
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
Литература
DePinto, J. V. 1982. An experimental apparatus for evaluating kinetics of available phosphorus release from
aquatic particulates. Water Res. 16: 1065–1070.
DePinto, J. V., Young, T. C. and Martin, S. C. 1981. Algal-available phosphorus in suspended sediments
from lower Great Lakes tributaries. J. Great Lakes Res. 7: 311–325.
Ekholm, P. 1994. Bioavailability of phosphorus in agriculturally loaded rivers in southern Finland.
Hydrobiologia 287: 179–194.
Ekholm, P. 1998. Algal-available phosphorus originating from agriculture and municipalities. Monographs
of the Boreal Environment Research 11. 60 pp.
Kotai, J. 1972. Instructions for preparation of modified nutrient solution Z8 for algae. NIVA publ., B-11/69.
Krogerus, K. and Ekholm, P. 1998. Availability of soil phosphorus to the green alga Selenastrum capricornutum.
In: Berthelin, J., Huang, P.-M., Bollag, J.-M. and Andreux, F. (eds.) Effect of mineral-organic-microorganism
interactions on soil and freshwater environments, Plenum Publishing Corporation, New York. .
3.4
..
Седиментация
Анна-Стийна Хейсканен, Институт окружающей среды Финляндии, Объединенный научный центр, Италия
3.4.1
Общие сведения
На открытых участках водоемов и в прибрежной зоне источников органического и неорганического вещества довольно много: водоросли, планктон продуцентного слоя, атмосферные осадки и сбросы на водосборе и на побережье. Кроме того, часть веществ донных отложений переходит обратно в толщу воды.
Свежее органическое вещество образует донные отложения, главным образом, в конце осеннего развития водорослей. Диатомовые быстро оседают на дно. Органическое вещество попадает в донные отложения. Скорость погружения синезеленых водорослей обычно незначительная. Оседающее органическое вещество является важным источником питательных веществ для зообентоса. Обильная седиментация органического вещества может вызвать нехватку кислорода на дне.
Измерение параметров вещества, выпадающего в осадок, относится к так называемым
«продолжающимся методам исследования» (дословный перевод). Пробоотборник собирает оседающие взвешенные вещества в течение длительного периода времени, за который исследователи получают картину происходящих в воде изменений. Метод также эффективен при изучении баланса веществ в водоеме, а также и при изучении трансформации ядовитых и токсичных веществ. Оседающее вещество можно изучать в озерах, дельтах рек, морских заливах и в открытом море. Метод не подходит для использования в проточной воде, так как сильное течение влияет на точность результатов.

58
Ympäristöopas
3.4.2
Метод
В соответствии с данной методикой используют ловушки донных отложений с одним, а лучше тремя цилиндрами. Соотношение высоты и диаметра цилиндра должно быть 5 к 10. Диаметр цилиндра должен быть не менее 45 мм. К ловушке-пробоотборнику прикрепляют стабилизатор, удерживающий всю конструкцию по течению. Оборудование укрепляют на дне с помощью якоря, а к верхней части пробоотборника крепится поплавок. На одном экспериментальном участке по возможности рекомендуется установить несколько ловушек на разной глубине. Заметим, что наклон или крен цилиндра будет влиять на его накопительную способность. Ловушки размещают ниже продуктивного слоя воды для того, чтобы предупредить возниконовение и рост водорослей в цилиндрах. Месторасположение ловушки следует обозначить достаточно крупным буем и, по возможности, светоотражателем и маячком.
Период накопления ловушки может изменяться от нескольких дней до нескольких недель в зависимости от расположения опытного / экспериментального участка и плана исследований.
Если оседающее вещество будет находиться в цилиндре более двух дней, можно применить консервант. Выбор его зависит от определяемых в дальнейшем параметров. В качестве консерванта используют концентрированный формалин. Консервант добавляют в специальный отсек (диффузор), крепящийся к внешней части цилиндра. Цилиндр наполняют слабым раствором формалина, смешанного с отфильтрованной или искусственной морской водой
(плотность должна быть выше, чем в воде исследуемого водоема).
Собранный материал выливается через кран в нижней части цилиндра или выбирается из цилиндра. В период весеннего цветения, по возможности, ловушки нужно освобождать еженедельно. Летом и осенью промежуток может быть и более продолжительным. В работе используют готовые цилиндры, а также автоматизированное оборудование, снабженное несколькими отсеками для сбора вещества. Поднимать и хранить цилиндры следует в вертикальном положении.
Если содержание частиц относительно всей пробы остается малым, пробу можно обработать, как обычную пробу воды. Пробу делят на части, предварительно тщательно перемешав. Части фильтруют и изучают под микроскопом. Если количество частиц является достаточным относительно всего объема пробы, воду, отстоявшуюся над осевшим веществом, можно удалить декантированием или с помощью сифона. Затем пробу концентрируют в центрифуге и в дальнейшем анализируют как пробы донных отложений. Пробы сушат в чашках Петри.
Из одной пробы можно выделить органическое и неорганическое вещество. Способ хранения пробы зависит от последующего анализа.
Пробу анализируют, определяя следующие показатели:
• общее количество осевшего вещества (сухой вес);
органические и неорганические частицы;
• углерод, питательные вещества, пигменты водорослей;
• фитопланктон и другие остатки планктона;

59
Ympäristöopas
• тяжелые металлы;
• постоянные (труднорастворимые / долгоживущие) органические загрязнители (POPs);
• содержание хлорофилла «а» и других пигментов можно определить для получения дополнительных сведений о качестве воды.
3.4.3
Факторы, влияющие на результат
Расположение ловушек необходимо тщательно продумать, так как большая скорость течения, близость мелководных банок и прибрежной зоны вызывают образование ресуспензии, что приводит к переоценке первичной продукции. Программа анализов определяет выбор используемого консерванта проб.
Его использование может привести к тому, что на дне цилиндра будет мертвый фитопланктон и другие микроорганизмы. В связи с этим отстоявшийся материал необходимо проверить под микроскопом. Пробу пропускают через сито, затем фитопланктон отбирают под микроскопом.
Образец процеживают еще раз через сетевое полотно с размером ячеи 200 m. Однако при этом будет утрачена часть вещества донных отложений / осевших веществ. Консервирование приводит к погрешности, так как химический состав осадка изменяется. Если есть возможность часто опустошать ловушки (через 1–3 дня), то в применении консерванта нет необходимости.
Перемещение осадочного материала в горизонтальном виде и «пятнистость» в его распределении также оказывают влияние на конечный результат.
3.4.4
Трактовка результатов
Измерения скорости процесса осадкообразования можно выполнять при оценке сезонной или годовой первичной продукции (другими словами, общей первичной продукции водорослей, на которую оказывают влияние внешние источники питательных веществ). Данные исследования являются важным элементом и при изучении баланса питательных веществ или во время изучения динамики питательных веществ в пелагической системе.
Метод дает стабильные результаты. Если измерения делаются вблизи береговой линии, на мелководье или в закрытых заливах, то ресуспензия оказывает значительное влияние на измерения вертикальных потоков. На открытых просторах водоемов это не является столь проблематичным. Если место крепления оборудования выбрано тщательно, то большая часть изменчивости при отборе проб вызвана скачками первичной продукции, а также особенностями циркуляции веществ и удерживающей способностью пелагической системы.
Литература
Bloesch, J. 1994. A review of methods used to measure sediment resuspension. Hydrobiologia 284: 13–18.
Bloesch, J. and Burns, N. M. 1981. A critical review of sedimentation trap technique. Schweitz. Z. Hydrol.
42: 15–55.

60
Ympäristöopas
Blomquist, S. and Håkanson, L. 1981. A review of sediment traps in aquatic environments. Archiv fur
Hydrobiologie 91: 101–132.
Blomqvist, S. and Larsson, U. 1994. Detrital bedrock elements as tracers of settling resuspended particulate
matter in a coastal area of the Baltic Sea. Limnol.Oceanogr. 39: 880–896.
Gardner, W. D. 1980. Field assesment of sediment traps. J. mar. Res. 38: 585–590.
Floderus, S., Heiskanen, A.-S., Olesen, M. and Wassmann, P. (eds.) 1995. Seasonal dynamics of planktonic
ecosystems and sedimentation in coastal Nordic waters. Sediment trap studies in the Nordic Countries 3.
Proceedings of a workshop held at the Helsingör Marine Biological Laboratory, Denmark, 21–26 January
1994. Nurmi-Print, Nurmijärvi. 211 pp.
Heiskanen, A.-S. 1995. Contamination of sediment trap fluxes by vertically migrating phototropic
micro-organism in the coastal baltic Sea. Mar. Ecol. Prog. Ser. 122: 45–58.
Heiskanen, A.-S. 1998. Factors governing sedimentation and pelagic nutrient cycles in the northern Baltic
Sea. Monographs of the Boreal Environment Research 8: 1–80.
Solorzano, L. and Sharp, J. H. 1980. Determination of total dissolved phosphorus and particulate phosphorus
in natural waters. Limnol.Oceanogr. 25: 754–758.
Wassman, P. and Heiskanen, A.-S. (eds.) 1988. Sediment trap studies in the Nordic countries 1. Proc. of
workshop at the Tvärminne Zoological Station, Finland 24–28 February 1988. Yliopistopaino, Helsinki.
207 pp.
Wassmann, P., Heiskanen, A.-S. and Lindahl, O. (eds.) 1991. Sediment trap studies in the Nordic countries
2. Proceedings of a workshop held at Kristineberg Marine Biological Station, Fiskebäckskil, Sweden,
21–25 November 1990. Nurmi-Print, Nurmijärvi. 309 pp.
3.5
Метод исследования водного мха
Кари-Матти Вуори, Институт окружающей среды Финляндии
(kari-matti.vuori@ymparisto.fi)
3.5.1
Общие сведения
Водные мхи являются важными продуцентами первичной продукции, особенно в реках, где содержится много гумуса, быстрое течение и особенности освещенности ограничивают развитие других водных растений. По своей структуре, как и все мхи, они являются простейшими: у них нет опорных элементов и корней, и только корневые волоски удерживают растение на основании.
Многие виды водных мхов образуются в местах с сильным течением и на неподвижных подводных поверхностях, например на камнях порогов. Некоторые виды распространились очень широко и приспособились к существованию в загрязненной воде. Растущие на дне в течение долгого времени мхи отражают характер нагрузок и экологическую обстановку в реке в целом. Водные мхи изучаются во многих речных водоемах Европы, особенно при мониторинге нагрузок и содержании металлов.
Пробы водных мхов можно брать с естественных поверхностей или ставить опыты с их пересадкой. Водные мхи незаменимы при исследованиях влияния металлов на водоем, а также при оценке и мониторинге загрязнения, вызванного органическими токсинами и радиоактивными веществами.

61
Ympäristöopas
Новые побеги водных мхов быстро накапливают металлы в клетчатке и долго сохраняют их в повышенных концентрациях. Анализы свежих побегов позволяют изучать накопление металлов в короткие промежутки, а также устанавливать источники нагрузок, составлять карты нагрузок. Содержание металлов во всем растении отражает уровень загрязнения за более длительное время, а также тот уровень нагрузки, который могут переносить обитающие в водных мхах водные беспозвоночные и питающаяся ими рыба. Слой органического вещества на старых частях мхов, образующихся из микробов, простейших, грибов и водорослей, также хорошо впитывает металлы. В дополнение к сказанному отметим, что во мхах легко определить количество неорганических взвешенных веществ, исследовать осадкообразование и параметры нагрузок, связанных с поступлением взвешенных веществ. Метод изучения водных мхов получил признание в мониторинге качества и загрязнения воды в проточных водоемах.
3.5.2
Метод пересадки
Для метода пересадки обычно используют мхи семейства Fontinalis, которые легко собирать и пересаживать. Пучки водного мха пересаживают с незагрязненной территории на опытный участок. Предыстория пробы и изначальный состав должны быть хорошо известны. Мхи, снимаемые с поверхностей камней, должны быть собраны с одной и той же глубины, чуть выше среднего слоя воды (примерно половина глубины). Собранные руками мхи перевозятся на опытный участок в обработанных кислотой ведрах с крышками, сумках-холодильниках. В одном ведре помещается примерно три пучка мха. При подъеме мхов из воды следует соблюдать правила безопасности, и, работая на порожистых участках рек, исследователь может ограничиться тем, что каждая проба мха берется с участка, где он еще не перемещался. Водные мхи крепятся пластиковым хомутиком, используемым электриками для вязки пучков проводов, на поверхности и фиксируются с помощью якоря в русле реки – на опытном, исследуемом участке и в контрольной точке. Попутно отбирают сравнительные пробы, замораживаемые в лаборатории.
В план исследований по методу пересадки можно включить так называемый этап колонизации, во время которого перед тестированием придонные организмы образуют на мхах колонии. По окончании этапа колонизации пластины / поверхности со мхами и организмами перемещают непосредственно в объект исследований. При отборе проб пучки мхов отделяют от поверхностей субстрата в произвольном порядке. Затем их тщательно промывают в речной воде, избыток воды осторожно отжимают, образцы помещают в пакет для заморозки и закрывают. Пробы укладывают в сумку-холодильник и замораживают в лаборатории. Перед началом анализа их размораживают, и предназначенные для опыта части отрезают. Одна проба составляет 40–100 мг водного мха. Донные организмы, отбираемые вручную изо мха, консервируются в 70%-ном этаноле для дальнейшего определения видового состава.
С помощью метода пересадки стремятся свести к минимуму различия между особями и видами. Он дает возможность выполнять контроль начала и продолжительности времени поступления загрязнений. Метод пересадки водных мхов применяется при определении качества воды, содержания металлов, хлорорганических соединений, а также при исследованиях круговорота свинца в водоемах.

62
Ympäristöopas
3.6
Метод исследования личинок
ручейниц (водных бабочек)
Кари-Матти Вуори, Институт окружающей среды Финляндии
(kari-matti.vuori@ymparisto.fi
)
3.6.1
Общие сведения
Изучение зообентоса является элементом многочисленных программ обязательного мониторинга водоемов (финансируются и выполняются предприятиями и консульт-фирмами), мониторинга состояния рек. Для бентоса выявлены определенные реакции на изменения в окружающей среде, которые проявляются в изменении мест обитания и изменениях численности видов.
Специальные биотические индексы, связанные с бентосом, могут быть использованы в качестве ориентировочного показателя общего уровня изменений, происходящих в окружающей среде.
Поскольку основное проявление нагрузок на окружающую среду связано с изменением числа особей и популяций живых организмов, то показатели смертности и размножения являются индикаторами роли загрязнения. Для зообентоса проточных водоемов разработаны индикаторы состояния здоровья, способные отразить вред от загрязнения конкретных водоемов и оценить границы допустимых концентраций загрязняющих веществ.
Наиболее эффективными индикаторами содержания токсичных веществ в водоеме являются личинки водных насекомых. Методики использования личинок ручейниц для определения нагрузок на окружающую среду разработаны в Центре окружающей среды Западной Финляндии.
В Финляндии встречается несколько видов семейства Hydropsychidae и Arctopsychidae. Они являются типичными представителями для разных типов проточных водоемов, их требования к условиям обитания относительно хорошо изучены. Благодаря быстрому обмену веществ водные насекомые хорошо подходят для исследований, при которых необходимо изучать особенности процесса накопления. Общее содержание металлов в личинках отражает металлы, накапливающиеся в тканях, во внутренностях и на оболочках личинок. Благодаря широкому распространению и обилию популяций, а также незначительным аккумулятивным различиям между видами, представители рода Hydrop-syche признаны хорошими индикаторами загрязнения водоемов металлами.
Структурные изменения паутин ручейниц также отражают изменения, произошедшие в состоянии природы. Личинки ручейницы-фильтровщицы плетут на камнях порогов шелковую паутину, структура которой в незагрязненных условиях является очень регулярной, правильной.
В условиях, когда личинка вынуждена приспособливаться к условиям загрязненного водоема
(например, при поступлении в водоем тяжелых металлов или органических соединений) в строении паутины отмечается явный сбой. Взаимосвязь между содержанием загрязнителей и сбоем в строении паутины доказана канадскими и шведскими учеными. Вероятнее всего, особенности поведенческих реакций проявляются именно при плетении паутины ручейницами. Нарушения или отклонения в узоре паутины можно считать первым сигналом избыточного содержания загрязняющих веществ проточных водоемов. Подобные нарушения были выявлены и в полевых исследованиях.

63
Ympäristöopas
Индикаторами состояния здоровья отдельных особей и всей популяции можно считать также морфологические отклонения личинок. Изменения в анальных сосках и жабрах уже изучены довольно подробно. Морфологические изменения проявляются достаточно быстро
(в течение нескольких дней). Они препятствуют нормальному развитию личинок. Поэтому изучение морфологических изменений идеально подходит и для проведения срочных тестов на токсичность, а также и в качестве индикаторов состояния здоровья природных популяций.
3.6.2
Методы
Лабораторные опыты
Для выяснения влияния загрязняющих веществ на экосистемы проточных водоемов были разработаны прикладные микрокосмосы, которые можно использовать для проведения тестов на токсичность с использованием бабочек-ручейниц.В них исследуется поведение, морфология и рост личинок. Микрокосмосы представляют собой 1-литровые круглые пластмассовые емкости, ко дну которых прочно закрепляется слой искусственной растительности (дерн). Движение воды в емкостях создается путем прокачки сжатого воздуха через шланг с отверстиями. Личинки плетут паутину между искусственными волокнами-травинками.
В статичных условиях в течение 72 часов личинки подвергаются воздействию химических соединений или сточных вод. По окончании опыта структурные изменения изучаются под микроскопом. Во время проведения опыта можно изучать изменения, происходящие в поведении личинок. В аналогичных микрокосмосах можно исследовать и постоянные воздействия, применяя постоянное течение (опыт в потоке) или метод in situ.
Полевые исследования
Методы пересадки организмов и проведение тест-опытов в полевых условиях в последнее время стали частью программ по изучению влияния факторов окружающей среды на беспозвоночных.
С помощью пересадки можно исследовать реакцию в развитии отдельных особей или популяции ручейниц в природных условиях. При проведении данного метода используется канализационная
(пластиковая) труба (длина 35 см, диаметр 10 см), с одной стороны которой плотно крепится мелкая сетка (размер ячеи 0,5 мм), а с другой – снимающаяся крышка, изготовленная с этой же сетки. В трубу помещаются съемные пластины из пористой резины, в которую вколоты булавки для насекомых, служащие опорой для прикрепления личинок и плетения паутины. Личинки из чистых водоемов помещаются в трубу и транспортируются на опытные участки исследуемых водоемов. Во время тест-опыта ведут наблюдения за смертностью, развитием, морфологическими изменениями, а также за процессом и результатом образования куколок.
Литература
Vuori, K.-M. 2002. Hydropsychid (Triptera, Hydropsychidae) gill abnormalities as morphological biomarkers
of stream pollution. Freshwater Biology 47: 1297–1306.

64
Ympäristöopas
Исследования токсичности
– экотоксикология
4.1
Общие сведения
Экотоксикологические воздействия на окружающую среду можно изучать различными способами.
Результаты воздействия и особенности влияния проявляются в функционировании и в структуре биологической среды. Неоценимым преимуществом биологических тестов является то, что они исследуют именно особенности и результаты указанных воздействий.
Из-за крайней сложности природных экосистем практически невозможно получить полную и подробную информацию обо всех причинно-следственных связях, поэтому механизмы влияния необходимо измерять по отдельным частям. Пожалуй, самой сложной задачей в экотоксикологии является прогнозирование последствий влияния изменений в окружающей среде при малых концентрациях (долетальные дозы) и определение механизмов длительного приспособления собщества живых организмов. В целом, чем более ограниченная часть экосистемы изучается, тем более точных результатов удается достичь. В то же время, значительно сложнее и с большей ошибкой составляются прогнозы развития ситуации в реальной среде. Соответственно, чем сложнее набор факторов, тем ближе результаты к естественным условиям, хотя с увеличением числа переменных контроль причинно-следственных связей становится слабее.
Целью проведения тестов на токсичность является определение соотношения, взаимосвязи между реакциями приспособления и масштабом воздействия. С помощью тестов исследуют важнейшие параметры живых организмов экосистемы: смертность, размножение, рост и т. д. Следует учесть, что если для изучения используется микроскопически малый водный организм, то количество получаемого им вещества или дозу вещества отмерить невозможно
(так, например, как в тестах с млекопитающими). Исследование соотношения воздействия и особенностей приспособления обычно основано на сведениях о концентрациях веществ в водоеме, либо в растворе тест-опыта. Среди экотоксикологических тестов наиболее употребимыми являются тесты с использованием одного или нескольких видов, а в настоящее время еще и тесты с использованием клеток.
Токсикологические тесты основаны на использовании национальных – SFS (www.sfs.fi) и международных стандартов ISO (the International Standards Organisation – www.iso.net) и CEN
(Comité Europeén de Normalisation). При выполнении тестов химических соединений используют инструкции Организации по сотрудничеству и развитию в Европе (OECD´s Gui-delines for the
Testing of Chemicals). С небольшими отклонениями аналогичные инструкции применяются
4

65
Ympäristöopas
в США (Агентство по охране окружающей среды – EPA, ASTM) и в Канаде (Environment
Canada). Документация содержит весьма подробные описания методик. Методы, применимые для морских акваторий, есть в документах ХЕЛКОМа и OSPARCOM.
Стандарты
ISO, the International Standards Organisation, www.iso.ch
CEN, Comité Europeén de Normalisation, www.cenorm.be
4.2
Краткосрочные тесты одного вида
4.2.1
Общие сведения
Краткосрочные тесты с использованием одного вида или срочные тесты на токсичность относятся к самым простым экотоксикологическим методам. С их помощью можно протестировать большие объемы проб, их можно применять в мониторинге, а также с целью быстрого контроля.
Преимуществами тестов является скорость, возможность создания и контроля условий проведения теста, надежная повторяемость и сопоставимость результатов. Тесты одного вида отражают потенциальную угрозу исследуемого вещества для окружающей среды и концентрации уровня / степени приспособления вида. На основании теста одного вида, все-таки нельзя спрогнозировать влияние загрязнения на другие организмы. Влияние определенного вещества можно оценить более достоверно, если один и тот же объект (водоем) будет протестирован несколькими видами, представляющими различные уровни трофности и/или механизмы влияния.
Чаще всего методы являются статичными, в том смысле, что водный раствор не меняется в ходе теста. Таким образом, предполагается, что исследуемое вещество останется неизмененным в течение всего теста или что изменение концентрации точно известно. Испарение и распад загрязняющего вещества, а также и любые другие особенности, влияющие на его концентрацию, необходимо учитывать уже на этапе подготовки теста. Тесты одного вида возможно проводить и в полустатических условиях или с использованием проточной воды.
При подготовке и составлении плана теста необходимо познакомиться со свойствами вещества не только с точки зрения устойчивости или неустойчивости. Нужно обратить внимание на то, что тест выявляет токсичность пробы, а не физические изменения среды, вызванные проведением опыта (например, изменение pH, содержания кислорода, осмотические факторы, изменение содержания взвешенных веществ). С другой стороны, необходимо учитывать, что, например, изменение pH может существенно повлиять на свойства изучаемой пробы. Поэтому решение об управлении условиями проведения опыта принимается отдельно в каждом конкретном случае.
Сопоставляемость и повторяемость теста на токсичность основаны на определенной устойчивости или сопротивляемости подопытного организма к токсичным веществам в

66
Ympäristöopas
стандартных условиях проведения теста. Уход и инкубирование подопытных организмов необходимо проводить в постоянных, стандартных условиях и, кроме того, при проведении опытов использовать организмы одного возраста и состояния. Проверку устойчивости организмов к воздействию токсичных веществ нужно проводить на знакомом по токсичности соединении, влияние концентраций которого изучено благодаря многочисленным опытам.
Более точные сведения содержатся в стандартной методике EN ISO 5667-16:1999, Water quality
/ Качество воды. Sampling / Отбор проб – Part / Часть 16: Guidance on biotesting of samples /
Инструкции по биотестированию проб.
Тесты подходят для определения токсичности проб природных вод, сточных вод, растворов химических соединений в воде, а также для работы с различными матрицами токсичных соединений в воде. Область применения тестов может быть следующей: контроль за сбросами
(сточные воды, свалки и т. п.), определение эффективности очистки, токсичности химических соединений (их опасность для окружающей среды, оценка рисков, торговые знаки и метки продукции, связанные с охраной окружающей среды), изучение источников поступления токсичных веществ и т. д. Разработаны варианты теста с целью исследования загрязненных земель и донных отложений, а также веществ, не растворимых в воде.
Литература
Tana, J. and Lehtinen, K. J. 1996. The aquatic environmental impact of pulping and pleaching operations
– an overview. The Finnish Environment no. 17. Finnish Environment Institute. 103 pp.
Ahtiainen, J., Nakari, T., Ruoppa, M., Verta, M. and Talka, E. 2000. Toxicity screening of novel pulp mill
wastewaters in Finnish pulp mills. In: Persoone et al. (eds.) New Microbiotests for Routien Toxicity
Screening and Biomonitoring. Kluwer Academic/Plenum Publ., New York.
4.2.2
БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕСТЫ
Маарит Приха, АО Ekolab Environmental Oy (maarit.priha(@)ekolab.com) и Юкка Ахтиайнен,
Институт окружающей среды Финляндии (jukka.ahtiainen@ymparisto.fi)
4.2.2.1
Световой бактериологический тест
Принцип
Бактерия Vibrio fischeri является распространенной гетеротрофной, анаэробной, грам-негативной бактерией морской среды. В процессе нормального обмена веществ бактерия излучает свет в видимом диапазоне длин волн при дыхании в условиях аэробного метаболизма. Принцип данного теста основан на снижении светоизлучения бактерии в условиях ее адаптации к действию токсичного вещества. Уменьшение светоизлучения свидетельствует о нарушениях в обмене веществ бактерии.
Снижение светоизлучения Vibrio fischeri, выросшей в чистых условиях, определяется статическим тестом. Из исследуемой пробы готовят серию растворов нескольких концентраций.

67
Ympäristöopas
Растворы смешивают с суспензией световой бактерии и измеряют его светоизлучение люминометром через 5, 15 и 30 мин. с момента контакта. Светоизлучение раствора сравнивают со светоизлучением первоначального образца. На основании соотношения концентрация / сопротивляемость можно вычислить степень EC50- (или EC20-), которая связана с концентрацией пробы и снижает светоизлучение на 50% (20%) по сравнению с контрольным образцом.
О применении метода
Бактерия, как было указано, обитает в море, поэтому концентрация солей в опыте должна быть на уровне морской воды. Наиболее комфортным для бактерии является диапазон pH 6–8,5. Если pH тестового раствора укладывается в указанный промежуток, то его не нужно изменять. В других случаях pH рекомендуется довести до 7. С точки зрения сопоставимости результатов, с учетом различных типов проб и целей теста считается целесообразным поддерживать pH на одном и том же уровне. Поскольку тест основывается на измерении люминесцентного света бактерий, то повышенные цветность или мутность пробы, абсорбируя свет, могут привести к неверному результату (в сторону положительных значений). Об этом и других источниках погрешности подробно рассказано в описании стандартной методики
Результаты исследований токсичности химических соединений, полученные по световому тесту с использованием бактерий, были сопоставлены с результатами исследований по методам токсикологии с использованием рыб (Pimephales promelas). Было изучено влияние более 200 химических соединений. Результаты по токсичности коррелировали между собой достаточно хорошо (r = 0,81). Сравнения с другими тестами на токсичность были проведены на несколько меньшем материале, однако в случаях достаточной выборки корреляция чаще всего была позитивной.
Пробы донных отложений и почвы можно смешивать с водой и определять токсичность этих экстрактов так же, как и в пробах воды. Другие экстракты химических соединений можно исследовать также, особенно в пробах, содержащих органические токсины. Такими являются, к примеру, этанол и DMSO. В этом случае необходимо сначала определить токсичность химического соединения и его допустимое содержание в тесте (МАС – максимально допустимая концентрация).
Стандарты
EN ISO 11348-1:1999; Water quality – Determination of the inhibitory effect of water samples on the light
emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test). Part 1. Method using freshly prepared bacteria.
(ISO 11348-1: 1998)
EN ISO 11348-2: 1999; Water quality – Determination of the inhibitory effect of water samples on the light
emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test). Part 2. Method using liquid-dried bacteria.
(ISO 11348-2: 1998)
EN ISO11348-3: 1999; Water quality – Determination of the inhibitory effect of water samples on the light
emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test). Part 3. Method using freeze-dried bacteria.
(ISO 11348-3:1998)

68
Ympäristöopas
4.2.2.2
Бактериологический тест Pseudomonas putida
Принцип
Pseudomonas putida является обычной грамнегативной, гетеротрофной бактерией как в водной, так и наземной среде. Ее реакция на токсичные соединения характеризует негативное влияние и на другие гетеротрофные бактерии, особенно на деление клеток.
Клетки бактерии (Pseudomonas putida MIGULA, DSM 50026) инкубируют на особом питательном субстрате в стандартных условиях (21 °C). Во время опыта несколько поколений бактерий инкубируют в условиях различных концентраций. Во время инкубирования содержащиеся в пробе токсины могут ингибировать, замедлять / подавлять деление клеток.
Прекращение роста в опытном растворе в сравнении с нулевой пробой во время инкубирования в течение 16 часов считается интоксикацией. Для инкубирования можно использовать колбы
Эрленмейера, которые помещают во встряхиватель. Из колб через одинаковый промежуток времени отбирают пробы для измерения мутности спектрофотометром или турбидометром.
Разработана автоматическая методика проведения теста, например, с помощью прибора Biosc- reen C (Labsystems), который сам регулирует разделение проб на порции, инкубирование, замеры мутности и сбор результатов.
Токсичность проб получают по графику связи «порция / реакция (концентрация пробы) / прекращение роста». Рост бактерий в контрольной пробе должен происходить по экспоненциальной кривой в течение всего теста, особенно если стоит задача оценки воздействия химического соединения. Токсичность проб сточных вод и химических соединений выражают, как правило, в виде концентраций EC50 или EC10, что указывает на замедление роста на 50% или 10% по сравнению с нулевой пробой. В качестве сравнительного химиката применяют
3,5-дихлорфенол.
О применении метода
Метод применим для определения уровня токсичности проб воды, проб сточных вод, растворимых в воде химикатов, а также донных отложений и растворор проб почв. Как и в других тестах на
«рост», содержащиеся в пробе питательные вещества могут вызвать увеличение роста бактерии по сравнению с контрольным образцом. При проведении теста часто можно заметить как стимуляцию, так и ингибирование / подавление роста.
Реакция пробы с поверхностью субстрата, образование осадка, испарение или повышенная цветность являются источниками погрешности. Воздействие цветности можно снизить, подобрав длину волны во время измерений мутности на спектрометре. Мутность можно снизить, выполнив фильтрацию пробы или обработав ее на центрифуге. Если основным фактором токсичности является pH, то его можно довести до 7. Отметим, что любые манипуляции с пробами могут повлиять на изменение их токсичности и поэтому должны быть всегда указаны в отчетах.
Пробы почв и донных отложений можно смешивать с водой и определять токсичность этих смесей так же, как и в случае обычных проб воды. Кроме того, можно применять и другие химикаты для экстракции, особенно при анализе проб, содержащих органические загрязнители.

69
Ympäristöopas
Таковыми являются, например, метанол и DMSO. В таких случаях сначала необходимо определить токсичность химиката и его допустимое содержание в тесте (МАС – максимально допустимая концентрация).
Standard
EN ISO 10712:1996; Water quality – Pseudomonas putida growth inhibition test (Pseudomonas cell
multiplication inhibition test). (ISO 10712 :1995)
4.2.2.3
Снижение потребления кислорода в активном иле
Принцип
Ниже дано описание стандартного метода для оценки снижения потребления кислорода микробами в активном иле под влиянием тест-вещества. Ингибиционное воздействие может быть направлено на дыхание и на процесс нитрификации. Метод дает сведения об ингибирующем или стимулирующем влиянии за время краткого воздействия (до 180 мин.). Активный ил в соединении с подходящим, легкоразлагающимся субстратом быстро потребляет кислород.
Скорость потребления зависит и от концентрации микробов. Если количество исследуемого опытного вещества достигает токсичного уровня, то потребление кислорода происходит медленнее. Замер концентрации кислорода выполняют кислородными электродами. Процесс уменьшения потребления кислорода оценивают, сравнивая результаты исследуемой пробы с результатами, полученными по контрольной пробе. Есть возможность и оценки абиотического расхода кислорода, вызванного физико-химическими факторами. Чувствительность активного ила к токсинам можно проверить с помощью определенного сравнительного вещества.
О применении метода
Данный метод подходит для тестирования растворимых в воде веществ. Он также применим для исследования сточных вод. Особое внимание необходимо уделять плохорастворимым в воде веществам, а также и к веществам, потребляющим кислород в процессе физико-химических реакций. В приложении к стандарту есть два прикладных примера. Метод «А» используется для исследований поверхностных вод, а метод «В» при оценке параметров работы биологических очистных сооружений сточных вод. Результаты нельзя напрямую применять для условий естественной среды.
Стандарты
EN ISO 8192:1995; Water quality – Test for the inhibition of oxygen consumption by activated sludge. (ISO
8192:1986)

70
Ympäristöopas
4.2.2.4
Снижение скорости размножения микроорганизмов в активном иле
Принцип
Стандарт дает представление о методе, с помощью которого определяют потенциальную токсичность тест-вещества для роста аэробных бактерий, содержащихся в активном иле.
Ингибирующее влияние ограничено только теми микроорганизмами, которые могут существовать в выбранной органической среде опыта. В тестируемый образец вводится посев микроорганизмов активного ила, бутылки с пробами инкубируются во встряхивателе. Общая продолжительность теста обычно составляет 6 часов, включая 4,5 часа, в течение которых происходит период приспособления. Биомассу пробы определяют любым подходящим способом. Рекомендуется замерять мутность спектрофотометром на длине волны 530 нм. По окончании инкубирования процент ингибирования / замедления роста высчитывается путем сравнения материала пробы и контрольной пробы. Чувствительность активного ила контролируется с помощью сравнительного вещества. При тестировании химических соединений рост в контрольной пробе должен происходить по экспоненциальной зависимости.
О применении метода
Метод подходит для тестирования природных, сточных вод и химических веществ, растворяемых в воде в условиях теста. Полученная информация в результате помогает оценить влияние тестируемого вещества на деятельность аэробных бактерий биологических очистных сооружений сточных вод, а также правильно выбрать исходные концентрации для проведения тестов на разложение в аэробных условиях. Результаты теста, тем не менее, лишь дают примерные оценки, так как бактериальный состав активного раствора (из разных и даже из одного источника) и содержание в нем различных веществ может изменяться. Кроме того, лабораторные тесты никогда нельзя примерять напрямую к реальным природным условиям.
Стандарты
ISO 15522 : 1999; Water quality – Determination of the inhibitory effect of water constituents on the growth
of activated sludge microorganisms.
EN-ISO 9509:1995; Water quality – Method for assessing the inhibition of nitrification of activated sludge
micro-organisms by chemicals and waste waters.
ISO 13641-1:2003; Water quality – Determination of inhibition of gas production of anaerobic bacteria.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12

перейти в каталог файлов
связь с админом