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

1МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.А. КОСТЫЧЕВА»На правах рукописиЗутова Любовь БорисовнаЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯГИДРОБИОНТОВ ДЛЯ БИОИНДИКАЦИИ ИБИОТЕСТИРОВАНИЯ ТОКСИЧНОСТИ СТОЧНЫХ ВОД03.02.08 – экология (биологические науки)Диссертацияна соискание ученой степеникандидата биологических наукНаучный руководительдоктор биологических наук,доцент Светлана Александровна НефедоваМосква – 20172ОГЛАВЛЕНИЕс.ВВЕДНИЕ…………………………………………………………..1.1.13ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………… 10Общая характеристика сточных вод.

Законодательство в аспектеохраны водных ресурсов…………………………………………….. 101.2Биотестирование как инструмент оценки токсичности вод, дафнии в качестве тест-объектов, для биотестирования сточныхвод…………………………………………………………………….. 191.3Развитие и становление метода биологической очистки сточныхвод с применением активного ила. Биота активного ила в качестве тест-объекта для биоиндикационных исследований………… 281.4Перспективы использования инфузорий для биотестированиясточных вод…………………………………………………………...

392.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ………………….. 433.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ………………………………… 473.1Анализ видового разнообразия дафний для эффективного биотестирования токсичности сточных вод при разных технологических режимах работы предприятий………………………………… 473.2Индикаторные показатели динамики жизнеспособности активного ила, предшествующей процессу его вспухания, в зависимостиот технологических режимов работы предприятий……………….. 673.3Эколого-морфологические показатели поведения инфузорий приразных технологических режимах работы предприятий………….. 77ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………. 86ВЫВОДЫ…………………………………………………………….. 91СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ………………………………………….. 92СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………943ВВЕДЕНИЕАктуальность исследования. Масштабы антропогенной деятельности достигли такого уровня, когда существующая система экологическогомониторинга должна дополняться исследованиями с использованием всёновых показателей биоиндикации и биотестирования, что позволит выделить основные факторы устойчивости экосистем в критических состояниях(Нефедова, 2011).

Биотестирование и биоиндикация являются обязательными элементами современной системы контроля качества вод. Наряду сфизико-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 районахрасположения источников антропогенного воздействия; при проведенииоценки изменения состояния водных экосистем и биоценозов (Алладин,2000).Традиционным подходом при проведении экологического мониторинга водной среды является использование методов химического анализадля оценки количественного содержания токсических веществ.

Однакохимический анализ не учитывает их интегрального токсикологическогоэффекта на биологические объекты. Для решения проблемы необходимоприменение биологических методов анализа. Сочетание химических аналитических методов совместно с биотестированием в единую комплексную платформу мониторинга позволит в значительной степени повыситьэффективность оценки качества водных экосистем (Сазыкина, 2014).Модернизация методик для индикации и поиск параметров для проведения биотестирования в практике природопользования проводилась Н.М.

Калинкиной (1999), C. H. Walker (2001), Н. С. Жмур (2000), F. A Batzias(2007), И. В. Ивантером (2007), В. П. Моисеевой и Е. А. Моисеевой (2007),E. Nikunen и V. Miettinen (1985). О. П. Мелеховой, Е. И. Сарапульцевой, С.4А. Граськиным, Т. И. Евсеевой, В. М. Глазер, А. А. Киташовой, Ю. П. Козловым, И. А. Кондратьевой, Ю. К. Дорониным, Д. Н. Маториным, С. А.Остроумовым, С. И. Погосян, А. В. Смуровым, Г. Н.

Соловых (2010), А.А. Коровушкиным (2011), О. А. Ляшенко (2012) и др. посвящали своинаучные работы биоэкологическому контролю окружающей среды посредствам биотестирования и биоиндикации.В современных условиях развития промышленного производства, втечение года, предприятие количественно и качественно меняет ассортимент выпускаемой продукции, быстрыми темпами идет модернизацияпроизводств, внедряются инновационные технологии, что увеличиваетразнообразие токсичных веществ в сточных водах. Технический регламентиспользования мощностей производства в рамках ассортимента выпускаемой продукции цикличен, что отражено в поквартальном графике. Какправило, в гидрохимических лабораториях, круглогодично, используетсялишь один тест-объект для определения загрязнения стоков, что не позволяет достаточно точно анализировать их токсичность.Для совершенствования биоиндикации и биотестирования, актуально проанализировать адаптивные ответы различных тест-объектов, выбрать из них эффективные для оценки токсичности сточных вод, поступающих на очистку при разной мощности работы аэротенков, которая определяется сменой технологических режимов работы предприятий.Степень не изученности.

Модернизация методик для индикации ипоиск параметров для проведения биотестирования в практике природопользования проводились и ранее. В этом направлении необходимо указать работы Н. М. Калинкиной (1999), Н. С. Жмур (2000), А. В. Киташова(2000), C.

H. Walker (2001), В. Н. Кузьмича и др. (2002), Е. С. Захарикова(2006), F. A Batzias (2007), И. В. Ивантера, В. П. Моисеевой, Е. А. Моисеевой (2007), О. П. Мелеховой (2008), Е. И. Сарапульцевой, С. А. Гераськина, Т. И. Евсеевой, В. М. Глазера, А. А. Киташовой, Ю. П. Козлова, И. А.Кондратьевой, Ю. К. Доронина, Д. Н. Маторина, С. А. Остроумова, С. И.5Погосяна, А. В. Смурова, Г. Н.

Соловых (2010), А. А. Коровушкина (2011),И. А. Архипченко (2011), С. А. Нефедовой (2011) и др. Однако немногочисленны работы гидробиологического направления, посвященные выборутест-объектов для различных технологических режимов работы очистныхсооружений предприятий. Поиск маркерных индикаторных параметров итест-объектов для определения токсичности стоков является актуальнымнаправлением исследований в области прикладной экологии.Цель и задачи исследований. Целью исследований является выявление эффективности использования различных гидробионтов для биоиндикации и биотестирования токсичности сточных вод в зависимости оттехнологических режимов (мощностях) работы предприятий.Решались задачи:1. Выявить виды дафний, применение которых повысит эффективностьбиотестирования токсичности сточных вод при разных технологическихрежимах 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 работыпредприятий.Объект исследования: показатели гидробионтов (смертность, плодовитость, динамика численности популяций) для биоиндикации и биотестирования токсичности сточных вод при различных технологических режимах (мощностях) работы предприятий; эколого-морфологические показатели этологии инфузорий, индикаторно отражающие изменение средыперед гелевым и нитчатым вспуханием активного ила.Предмет исследования: показатели гидробионтов (смертность, плодовитость, динамика численности) для биоиндикации и биотестирования6сточных вод при различных технологических режимах работы предприятий; эколого-морфологические показатели этологии инфузорий, индикаторно отражающие изменение среды перед вспуханием активного ила.Научная новизна работы.

Впервые проведен анализ эффективностисмены тест-объектов – дафний (Ceriodaphnia affinis Lilljeborg (далее потексту Ceriodaphnia affinis) и Daphnia magna Straus (далее по текстуDaphnia magna)),их совместного использования, для биотестированиятоксичности сточных вод при различных технологических режимах работы предприятий; определена динамика индикаторных показателей численности популяций видового состава биоты активного ила при различныхтехнологических режимах очистки сточных вод в аэротенках, в зависимости от мощности работы предприятий; выявлены индикаторные экологоморфологические показатели этологии инфузорий активного ила, отражающие изменение среды перед началом его гелевого или нитчатого вспухания.Практическая и теоретическая значимость работы.

Исследованияимеют практическую значимость, так как применение полученных результатов по эффективности использования в качестве тест-объектов разныхвидов дафний, в зависимости от технологических режимов (мощностей)работы аэротенков, повысит точность проведения биотестирования токсичности сточных вод.Для эффективности профилактических работ по предотвращениювспухания и продлению жизнеспособности активного ила в аэротенкахпредприятий, работающих в разных технологических режимах, значимо, вкачестве индикаторных показателей использовать динамику этологическихреакций 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,7связанных с биотехнологией, экологией, этологией, гидробиологией, зоологией беспозвоночных, протозоологией.Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных гидрохимических методов исследований и аттестованных методик по биоиндикации, биотестированию гидрохимическогосостава сточных вод, а также статистической обработкой согласно методике Н.