Автореферат (Эффективность использования гидробионтов для биоиндикации и биотестирования токсичности сточных вод)

На правах рукописиЗУТОВА ЛЮБОВЬ БОРИСОВНАЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯГИДРОБИОНТОВ ДЛЯ БИОИНДИКАЦИИИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ТОКСИЧНОСТИ СТОЧНЫХ ВОД03.02.08 – экология (биологические науки)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукМосква – 20172Работа выполнена на кафедре зоотехнии и биологииФедерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего образования «Рязанский государственный агротехнологическийуниверситет имени П. А. Костычева»Научный руководитель: Нефедова Светлана Александровнадоктор биологических наук, доцент, Федеральноегосударственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования «Рязанскийгосударственныйагротехнологическийуниверситет имени П.А.

Костычева», профессоркафедры зоотехнии и биологииОфициальные оппоненты:Хромов Виктор Михайловичдокторбиологическихнаук,профессор,Федеральноегосударственноебюджетноеобразовательноеучреждениявысшегообразования«Московскийгосударственныйуниверситет им. М.В. Ломоносова», главныйнаучный сотрудник кафедры гидробиологииЮнусов Худайназар Бекназаровичкандидатхимическихнаук,доцент,Государственное образовательное учреждениевысшего образования Московской области«Московскийгосударственныйобластнойуниверситет»,деканбиолого-химическогофакультетаВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное научноеучреждение«Всероссийскийнаучноисследовательский институт гидротехники имелиорации имени А.Н. Костякова»Защита состоится «16» ноября 2017 г.

в 16 часов 00 минут на заседании Советапо защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.203.38 приРоссийском университете дружбы народов по адресу: 115093, г. Москва,Подольское шоссе, д. 8/5.С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотекеФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов» по адресу: 117198, г.Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6 и на сайте dissovet.rudn.ruАвтореферат разослан «____» сентября 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного советаЕ.А. Ванисова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования. Масштабы антропогенной деятельностидостигли такого уровня, когда существующая система экологического мониторинга должна дополняться исследованиями с использованием всё новых показателей биоиндикации и биотестирования, что позволит выделить основныефакторы устойчивости экосистем в критических состояниях (Нефедова, 2011).Биотестирование и биоиндикация являются обязательными элементами современной системы контроля качества вод.

Наряду с физико-химическими методами, они применяются при проведении экологического контроля за соблюдением нормативов допустимых сбросов химических веществ в водные объекты;при осуществлении государственного экологического мониторинга за состоянием водных объектов в районах расположения источников антропогенноговоздействия; при проведении оценки изменения состояния водных экосистем ибиоценозов (Алладин, 2000).Традиционным подходом при проведении экологического мониторингаводной среды является использование методов химического анализа для оценкиколичественного содержания токсических веществ.

Однако химический анализне учитывает их интегрального токсикологического эффекта на биологическиеобъекты. Для решения проблемы необходимо применение биологических методов анализа. Сочетание химических аналитических методов совместно с биотестированием в единую комплексную платформу мониторинга позволит в значительной степени повысить эффективность оценки качества водных экосистем(Сазыкина, 2014).Модернизация методик для индикации и поиск параметров для проведения биотестирования и биоиндикации в практике природопользования проводилась Н. М.

Калинкиной (1999), C. H. Walker (2001), Н. С. Жмур (2000), F. ABatzias (2007), И. В. Ивантером (2007), В. П. Моисеевой и Е. А. Моисеевой(2007), E. Nikunen и V. Miettinen (1985). О. П. Мелехова, Е. И. Сарапульцева, С.А. Граськин, Т. И. Евсеева, В. М. Глазер, А. А. Киташова, Ю. П. Козлов, И. А.Кондратьева, Ю. К. Доронин, Д. Н. Маторин, С. А.

Остроумов, С. И. Погосян,А. В. Смуров, Г. Н. Соловых (2010), А. А. Коровушкин (2011), О. А. Ляшенко(2012)) и др. посвящали свои научные работы биоэкологическому контролюокружающей среды посредствам биотестирования и биоиндикации.В современных условиях развития промышленного производства, в течение года, предприятие количественно и качественно меняет ассортимент выпускаемой продукции, быстрыми темпами идет модернизация производств,внедряются инновационные технологии, что увеличивает разнообразие токсичных веществ в сточных водах. Технический регламент использования мощностей производства в рамках ассортимента выпускаемой продукции цикличен,что отражено в поквартальном графике.

Как правило, в гидрохимических лабораториях, круглогодично, используется лишь один тест-объект для определениязагрязнения стоков, что не позволяет достаточно точно анализировать их токсичность.4Для совершенствования биоиндикации и биотестирования, актуальнопроанализировать адаптивные ответы различных тест-объектов, выбрать из нихэффективные для оценки токсичности сточных вод, поступающих на очисткупри разной мощности работы аэротенков, которая определяется сменой технологических режимов работы предприятий.Целью исследований является выявление эффективности использованияразличных гидробионтов для биоиндикации и биотестирования токсичностисточных вод в зависимости от технологических режимов (мощностях) работыпредприятий.Задачи:1. Выявить виды дафний, применение которых повысит эффективностьбиотестирования токсичности сточных вод при разных технологических режимах работы предприятий.2.

Выявить индикаторные показатели динамики жизнеспособности активного ила, предшествующей процессу его вспухания (гибели), при разныхтехнологических режимах работы предприятий.3. Проанализировать индикаторные эколого-морфологические показателиэтологии инфузорий, отражающие изменение среды перед вспуханием активного ила в сточных водах при разных технологических режимах работы предприятий.Положения, выносимые на защиту:1. Для биотестирования токсичности сточных вод молокозаводов, мясокомбинатов и птицефабрик эффективно круглогодично применять, в качестве тестобъекта, Ceriodaphnia affinis; в зависимости от технологических режимовработы металлургических и нефтеперерабатывающих предприятий: принизкой производственной мощности – Daphnia magna, высокой –Ceriodaphnia affinis; жилищно-коммунального хозяйства, в первом варианте,эффективны оба тест-объекта, во втором – Daphnia magna.2.

Маркерными индикаторами жизнеспособности гидробионтов активного ила,отражающими его состояние перед вспуханием, является динамика численности популяции нитчатых бактерий и вида Zoogloea ramigera. Причем, взависимости от технологического режима работы аэротенков (мощностипроизводственной деятельности предприятия), эффективность исследованиятоксичности сточных вод зависит от верного выбора тест-объекта среди видового разнообразия биоты активного ила.3. Динамика эколого-морфологических показателей этологии инфузорий активного ила (инцистирование, хемотаксис, втягивание перистомы, отрыв зооида от стебля) является индикаторным ответом на изменение среды, происходящим перед вспуханием активного ила, причем, показатели отличаются взависимости от типа вспухания – гелевого или нитчатого.Научная новизна работы.

Впервые проведен анализ эффективностисмены тест-объектов – дафний (Ceriodaphnia affinis Lilljeborg (далее по текстуCeriodaphnia affinis) и Daphnia magna Straus (далее по тексту Daphnia magna)),их совместного использования, для биотестирования токсичности сточных вод5при различных технологических режимах работы предприятий; определена динамика индикаторных показателей численности популяций видового составабиоты активного ила при различных технологических режимах очистки сточных вод в аэротенках, в зависимости от мощности работы предприятий; выявлены индикаторные эколого-морфологические показатели этологии инфузорийактивного ила, отражающие изменение среды перед началом его гелевого илинитчатого вспухания.Объект исследования: показатели гидробионтов (смертность, плодовитость, динамика численности популяций) для биоиндикации и биотестированиятоксичности сточных вод при различных технологических режимах (мощностях) работы предприятий; эколого-морфологические показатели этологии инфузорий, индикаторно отражающие изменение среды перед гелевым и нитчатым вспуханием активного ила.Практическая и теоретическая значимость работы.

Исследованияимеют практическую значимость, так как применение полученных результатовпо эффективности использования в качестве тест-объектов разных видов дафний, в зависимости от технологических режимов (мощностей) работы аэротенков, повысит точность проведения биотестирования токсичности сточных вод.Для эффективности профилактических работ по предотвращению вспухания и продлению жизнеспособности активного ила в аэротенках предприятий, работающих в разных технологических режимах, значимо, в качестве индикаторных показателей использовать динамику этологических реакций инфузорий, реагирующих на изменение среды инцистированием, хемотаксисом, изменением длины тела, втягиванием перистома, отрыв зооидов от стебелька.Теоретическая значимость работы заключается в том, что данные исследований могут быть использованы в учебном процессе в дисциплинах, связанных с биотехнологией, экологией, этологией, гидробиологией, зоологией беспозвоночных, протозоологией.Личный вклад автора заключается в проведении производственных илабораторных исследований стресс-реакций и адаптивных ответов гидробионтов, используемых для биотестирования и биоиндикации токсичности среды;гидрохимическом анализе сточных вод предприятий, гидробиологическом анализе активного ила аэротенков нефтеперерабатывающего предприятия, статистической обработке результатов; анализе литературных источников; систематизации и публикации (в соавторстве) полученных материалов.Апробация работы.