Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 11
1.1. Система экологического мониторинга 13
1.1.1. Ведение экологического мониторинга с использованием физико-химических методов 14
1.1.2. Биомониторинг, как составная часть экологического мониторинга 18
1.1.3. Преимущества и недостатки биомониторинга 19
1.2. Биологическое тестирование (биотестирование) в системе экологического мониторинга 21
1.2.1. Особенности применения различных тест-объектов в биотестировании 23
1.3. Особенности проведения биотестирования 25
1.4. Особенности применения методики по хемотаксической реакции инфузорий 29
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований 33
2.1. Физико-химические методы исследований качества почв и водных объектов 33
2.2. Методика биотестирования почв и водных объектов, с применением тест-объекта Paramecium caudatum 37
ГЛАВА 3. Результаты системного анализа водных объектов в районах нефтедобычи с применением аналитических и биотестовых методов исследований 40
3.1. Экологические исследования качества поверхностных вод 40
3.1.1. Моделирование взаимосвязи степени токсичности поверхностных вод и данных физико-химических исследований 40
3.1.2. Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с допустимой степенью токсичности поверхностных вод 55
3.1.3. Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с умеренной и высокой степенями токсичности поверхностных вод 58
3.2. Изучение экологического состояния грунтовых вод 61
3.2.1. Моделирование взаимосвязи степени токсичности грунтовых вод и данных физико-химических исследований 61
3.2.2. Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с допустимой степенью токсичности грунтовых вод 71
3.2.3. Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с умеренной и высокой степенями токсичности грунтовых вод... 74
3.2.4. Анализ корреляционных зависимостей для грунтовых и поверхностных вод и данных исследований их химического состава 78
ГЛАВА 4. Результаты системного анализа почв в районах нефтедобычи с применением аналитических и биотестовых методов исследований 82
4.1. Экологические исследования качества почв 82
4.1.1. Моделирование взаимосвязи степени токсичности почв и данных физико-химических исследований 82
4.1.2. Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с допустимой степенью токсичности почв 90
4.1.3. Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с умеренной и высокой степенями токсичности почв 93
Выводы 97
Список литературы 99
- Ведение экологического мониторинга с использованием физико-химических методов
- Методика биотестирования почв и водных объектов, с применением тест-объекта Paramecium caudatum
- Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с допустимой степенью токсичности поверхностных вод
- Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с допустимой степенью токсичности почв
Введение к работе
Актуальность работы. Интенсивное развитие нефтегазового комплекса ведет к нарушению естественного равновесия экосистем, деградации природных ландшафтов. Существующая система оценки состояния почв и водных объектов в нефтедобывающих районах, основанная на химическом анализе загрязняющих веществ и сравнении полученных результатов с нормативами ПДК или исходным (фоновым) их содержанием, не дает целостного представления о качестве окружающей природной среды. В последнее время все более широкое применение находят методы биологического тестирования, основанные на регистрации реакции живых тест-объектов на суммарное содержание токсикантов в исследуемых средах.
Методы биотестирования являются достаточно оперативными и эффективными средствами интегральной оценки степени воздействия неблагоприятных факторов на природные комплексы. Постановлением Правительства Ханты-Мансийского автономного округа - Югры от 29 июня 2003 г. № 302-п биотестирование включено в перечень обязательных методик анализа при определении исходной (фоновой) загрязненности природной среды, проектированию и ведению системы экологического мониторинга в границах лицензионных участков недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа. Использование биотестирования и комплекса физико-химических методов исследований позволяет проводить системный анализ экологического состояния объектов окружающей среды в районах добычи углеводородного сырья.
Существует большое количество биотестовых методов определения острой и хронической токсичности природных сред. Наибольшую популярность для практического применения завоевали экспресс-методики, использующие современное аппаратное обеспечение, в силу своей оперативности, точности и надежности. К их числу относится экспресс-метод биотестнрования с использованием в качестве тест-объекта инфузории-туфельки (Paramecium caudatuni). Она имеет короткий цикл размножения, обеспечивающий быстрое нарастание численности популяции, весьма чувствительна к различным загрязнителям (тяжелые металлы, СПАВ, фенолы и др.).
Несмотря на значительную историю применения тест-объекта Paramecium caudatum ряд теоретических и практических вопросов остаются недостаточно изученными. В частности не изучена взаимосвязь между результатами биотестирования объектов окружающей среды с допустимой, умеренной и высокой степенью токсичностью и данными их химического анализа; не выявлены приоритетные загрязняющие вещества, вносящие наибольший вклад в степень токсичности почв, поверхностных и грунтовых вод участков с исходной (фоновой) загряз-
ненностью природной среды на территориях нефтедобычи. В этой связи, исследования по экологическому мониторингу объектов окружающей среды в районах нефтедобычи с применением биотестирования являются весьма важной и актуальной проблемой.
Целью работы является проведение системного анализа экологического состояния почв и водных объектов (поверхностных и грунтовых вод) с исходной (фоновой) загрязненностью в районах нефтедобычи Ханты-Мансийского автономного округа - Югры с применением биотестирования (тест-объект инфузория Paramecium caudatum) и физико-химических методов исследования.
Задачи исследования
Провести системный анализ экологического состояния почв в районах нефтедобычи с применением биотестирования (тест-объект Paramecium caudatum) и физико-химических методов исследования.
Изучить качество поверхностных вод территорий нефтедобычи с применением аналитических методов и биотестирования.
Исследовать экологическое состояние грунтовых вод территорий добычи углеводородного сырья с использованием биотестирования и химических методов анализа.
Провести корреляционный анализ и установить взаимосвязи между информационными данными экоаналитического контроля почв, водных объектов и степенью их токсичности установленной биотестированием.
Научная новизна работы
Впервые изучены и описаны в виде математических моделей взаимосвязи между данными биотестирования почв и водных объектов в районах нефтедобычи (тест-объект инфузория Paramecium caudatum), сгруппированными по степеням токсичности (допустимая, умеренная, высокая) и результатами их физико-химического анализа.
Впервые установлены наиболее значимые загрязняющие вещества из перечня обязательных для исследования показателей загрязнения почв, поверхностных и фунтовых вод с исходной (фоновой) загрязненностью территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры посредством биотестирования с использованием тест-объекта инфузория Paramecium caudatum.
Впервые разработаны и официально зарегистрированы базы экоаналитических данных с исходной (фоновой) загрязненностью водных объектов в районах нефтедобычи (свидетельства № 2008620280, №2008620281) и программы для ЭВМ (свидетельства №2008613382, № 2008613397) предназначенные для калибровки аналитических измерительных комплексов и приборов.
Практическая значимость работы
Разработаны и внедрены в практику «Методические рекомендации по системному анализу качества почв, поверхностных и грунтовых вод с исходной (фоновой) загрязненностью в районах нефтедобычи с применением биотестирования (тест-объект Paramecium caudatum) и фи-зико-хи-мических методов анализа». Они предназначены для специалистов по экоаналитическому мониторингу состояния объектов окружающей природной среды, сотрудников образовательных учреждений, занимающихся обучением по биологии, экологии и безопасности жизнедеятельности.
Результаты работы внедрили и используют ОАО «Сургутнефтегаз», филиал ФГУ «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Уральскому федеральному округу» по Ханты-Мансийскому автономному округу, ОАО Научно-производственный центр «Мониторинг» (г. Ханты-Мансийск), Сургутский институт нефти и газа, Сургутский государственный университет. Часть представленных результатов получена при выполнении Федерального целевого проекта Министерства образования и науки РФ ЗН-320-09 «Использование микроорга-низмов-нефтедеструкторов для решения острых экологических проблем Сибирского Севера».
Личный вклад автора заключается в анализе современного состояния проблемы; в математической обработке первичного материала; в моделировании и анализе результатов исследований; в разработке и внедрении методических рекомендаций по использованию результатов работы. Автор также принимал непосредственное участие в сборе первичного материала, разработке информационных баз экоаналитических данных и программ для ЭВМ.
Основные положения, выносимые на защиту:
Тест-объект инфузорию туфельку Paramecium caudatum целесообразно применять для выявления и моделирования взаимосвязей между биоинформационными данными биотестирования ранжированными по группам с допустимой, умеренной и высокой степенью токсичностью и результатами физико-химического анализа при определении исходной (фоновой) загрязненности почв, поверхностных и грунтовых вод в районах добычи углеводородного сырья.
Биотестирование с использованием Paramecium caudatum позволяет выделить из числа загрязняющих веществ, контролируемых химическими методами, наиболее значимые токсиканты, вносящие наибольший вклад в степень токсичности почв, поверхностных и грунтовых вод участков с исходной (фоновой) загрязненностью природной среды на территориях нефтедобычи.
3. Использование биотестирования (тест-объект Paramecium caiidatum) в совокупности с физико-химическими методами анализа при определении исходной (фоновой) загрязненности участков в районах нефтедобычи повышает информационную значимость оценки экологического состояния природной среды.
Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных конференциях:
III Международная конференция «Актуальные проблемы биологии, медицины и нанотехнологий» (Ростов-на-Дону - 2009);
V Международная научно-практическая конференция «Наука на рубеже тысячелетий» (Тамбов - 2009);
X Международная научно-практическая конференция «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (Новочеркасск -2009);
Международная научно-практическая конференция «Роль науки в устойчивом развитии общества» (Тамбов - 2009);
XVI Международная молодежная научная конференция Тупо-левские чтения (Казань - 2008);
VIII Окружная конференция молодых ученых «Наука и иннова
ции XXI века» (Сургут - 2008);
IX Окружная конференция молодых ученых «Наука и инновации
XXI века» (Сургут - 2008);
Всероссийская научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (Красноярск - 2007);
VII Окружная конференция молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут-2007);
Открытая окружная конференция в рамках акции «Спасти и сохранить» (Сургут - 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 научная работа, в том числе 4 статьи в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК, 4 свидетельства об официальной регистрации баз данных и программ для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Список литературы включает 263 источника, го них 220 отечественных и 43 зарубежных. Объем диссертации составляет 127 страниц, в том числе 18 таблиц и 6 рисунков.
Ведение экологического мониторинга с использованием физико-химических методов
Наиболее распространенная гидрохимическая оценка основана на сопоставлении измеренных концентраций вредных веществ со значениями ПДК (предельно допустимых концентраций) или ОДУ (ориентировочно допустимых уровней), утвержденных соответствующими ведомствами [78]. Наиболее распространена оценка с использованием ПДК [5]. Она лежит в основе определения областей чрезвычайной экологической ситуации, экологического бедствия, служит для характеристики степени загрязненности водных объектов, в частности в "Государственных докладах о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации", является основанием для решений о допустимости использования вод для различных целей. Ввод в эксплуатацию различных предприятий, цехов, а также технологий реализуется только при разработанных и утвержденных -ПДК всех используемых и получающихся в процессе производства веществ. Санитарные правила и нормы, основанные на ПДК, обязательны для, соблюдения всеми должностными лицами и гражданами, а за их не соблюдение лица совершившие нарушения несут уголовную и административную ответственность.
В виду вышеуказанного встает вопрос об обоснованности значений ПДК и практике их использования. Прежде всего, следует отметить тенденцию к росту числа нормируемых показателей. Реально, как правило, определяется во много раз меньшее число компонентов. Практически редко когда определяют при рядовых обследованиях более одного - двух десятков показателей. К тому же для большинства контаминантов отсутствуют доступные для рядовых лабораторий методики определения. Таким образом, природная среда, удовлетворяющая требованиям по минимальному числу показателей загрязнения, может быть неудовлетворительной по другим, не определенным в процессе аналитического контроля контаминантам. Кроме того, может проявляться эффект синергизма [35, 100], когда путем различных химических реакций между исходными веществами возникают новые комплексные соединения. ПДК для таких соединений не разработаны и более того отсутствуют методики их определения. Зачастую токсичность образовавшихся комплексных соединений значительно превышает токсичность исходных веществ [101, 152]. Кроме того, для большинства веществ в почвах и донных отложениях ПДК еще не разработаны.
Перспективным является поиск суммарных показателей токсичности, интегрирующих вредность отдельных компонентов, в частности такими показателями возможно могут быть свободные радикалы.
Характерной является также тенденция ужесточения требований к качеству воды. Так, например, ПДК ионов меди понизилось в 10 раз с 1975 г., нитритов - в 30 раз (разница между первым и вторым уровнем чистоты). По ряду компонентов такая тенденция не оправдана. Сопоставление с фоновыми и кларковыми концентрациями значений ПДК показывает, что к высокоопасным веществам неоправданно отнесен кремний, содержание которого в пресных водах часто выше 10 мг/л (четвертый по величине элемент растворенного речного стока, превышающий такие элементы как натрий, магний, калий и хлор-ионы). Значения ПДК бора, марганца, железа также одного порядка или превышают фоновые [203]. Завышенные требования к предельным концентрациям ряда элементов ведут к неоправданным добавочным расходам на водоочистку, исключают из водопользования без оснований некоторые объекты [74, 141].
Практически не отражены в нормативах качества воды требования, касающиеся минимально необходимых концентраций биологически активных элементов (исключение - фторидные ионы). Известно, что определенные концентрации иода и даже таких токсичных элементов как селен и кадмий необходимы для нормальной жизнедеятельности организмов. Сопоставление принятых в России значений ПДК с аналогичными нормативами других стран показывает, что по многим компонентам первые значительно выше: по цианидам в 2 - 10 , сульфат-иону в 1,2 - 2,5 , фосфатам в 3,5 - 30, бензолу в 50, ДДТ в 100, стронцию в 7000 раз [232, 234]. Расхождения в значениях на порядки дает весомые основания сомневаться в достоверности методик, применяемых для определения значений ПДК.
Явно недостоверны значения ПДК, на порядки отличающиеся для одного и того же элемента при отсутствии прочных комплексов и металлоорганических соединений.
Большие сомнения вызывает отнесение различных вредных веществ к определенным классам опасности. Диапазон ПДК для веществ, попадающих в I класс чрезвычайно опасных достигает трех порядков (от линдана - 0,004 до бенз(а)пирена - 5 10-6 мг/л). К II классу высокоопасных отнесены такие широко распространенные в чистых природных водах компоненты, как ионы натрия (ПДК - 200 мг/л, силикатные ионы (30 мг/л), фторидные ионы (0,7 -1,5 мг/л). К опасным (III класс) отнесены железо (совершенно необходимое для нормальной жизнедеятельности), нитраты, медь. А в IV класс умеренно опасных попадают такие яды, как карбофос (ПДК 0,05 мг/л), тиофос (0,003), фенол (0,001), сероуглерод, керосин, аценол 0,00003 мг/л). Поразительно, что текущий контроль за веществами III -IV классов разрешено проводить по органолептическим показателям, т.е. сугубо субъективными методами.
Диапазон соотношений рыбохозяйственных и санитарно-токсикологических ПДК превышает 4 порядка - от 50 для бензола до 0,001 для меди. Не исключено, что это связано с несопоставимостью методик определения ПДК разных ведомств.
Методика биотестирования почв и водных объектов, с применением тест-объекта Paramecium caudatum
Первый этап работ заключался в исследовании качества фоновых почв и водных объектов в районах нефтедобычи физико-химическими методами. Всего за весь период исследований было проанализировано 503 пробы поверхностных вод, отобранных из рек, протекающих по территории лицензионных участков на которых еще не ведется нефтедобыча (фоновые пробы), по 20 показателям (включая токсичность). Исследования исходной загрязненности поверхностной воды проводились на всех открытых водных объектах на территории лицензионных участков в соответствии с : требованиями к определению исходной (фоновой) загрязненности компонентов природной среды, проектированию и ведению системы , локального экологического мониторинга в границах лицензионных участков недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа [154]. В транзитных водотоках, пересекающих лицензионный участок, осуществлялся отбор разносезонной серии проб воды на полный химический анализ на входе водотока в пределы отведенной площади и его выходе за границы участка. Мелкие водотоки, чьи водосборы, полностью находятся в границах лицензионного участка, опробывались в приустьевых частях. Отбор проб поверхностных вод производился в основные фазы водного режима. Осуществлялся трехкратный отбор: - в начале половодья; - во время летне-осенней межени; - перед ледоставом. Данный выбор обусловлен особенностями водного режима водотоков, определяющими возможное сезонное нарастание концентраций загрязняющих веществ в результате поступления снеговых талых вод и летне-осеннего снижения уровня вод. По 17 показателям (те же показатели, что и в поверхностных водах за исключением взвешенных веществ - КВВ, БГЖ5 и СПАВ) было исследовано 182 пробы грунтовых вод. Места отбора проб грунтовых вод совмещены с местами опробования почв. Отбор грунтовых вод проводился на пониженных участках рельефа, впадинах, углублениях, поскольку загрязняющие вещества в период весеннего снеготаяния и выпадения атмосферных осадков, скапливаются там естественным образом. Периодичность отбора проб — однократная в осенний период. Также было проанализировано 187 проб почв по 15 показателям. Пробы почв также отбирались на территории лицензионных участков, на которых еще не ведется нефтедобыча (фоновые пробы). Отличительной чертой почвенного покрова лицензионных участков является широкое участие в нем болотных почв. Почвообразующие породы на характеризуемой территории представлены отложениями различного механического состава. Значительные водораздельные пространства заняты олиготрофными сфагновыми болотами, почвенный покров которых представлен различными типами и подтипами болотных торфяных почв. Болотные верховые почвы имеют сильнокислую реакцию среды. Таким образом, для почвенного покрова характеризуемой территории характерны следующие особенности: - сильнокислая реакция среды в поверхностных горизонтах почв; - низкие запасы элементов минерального питания растений; высокая миграционная активность различных химических веществ как следствие кислой реакции среды; - невысокие содержания микроэлементов. Система экологического опробывания почв сформирована на основе ландшафтной дифференциации территории с учетом транзитных микроландшафтов с повышенной экологической чувствительностью (поймы рек и ручьев), вероятных путей поверхностной и грунтовой (подпочвенно) миграции поллютантов в соответствии с требованиями к определению исходной (фоновой) загрязненности компонентов природной среды, проектированию и ведению системы локального экологического мониторинга в границах лицензионных участков недр на территории ХМАО [154]. Точки опробывания выбирались на типичных участках рельефа и почвенного покрова. При выборе месторасположения точек опробывания учитывали сравнительно естественное состояние природных комплексов, отсутствие техногенной нагрузки в границах лицензионных участков и реальную доступность. Пробы отбирались в осенний период.
Поскольку ведение локального экологического мониторинга на территории лицензионных участков регламентировано постановлением правительства ХМАО № 302-П от 29 июля 2003 года [154], то перечень исследуемых компонентов взят в соответствии с методическими рекомендациями по применению требований к определению исходной (фоновой) загрязненности компонентов природной среды, проектированию и ведению системы экологического мониторинга в границах лицензионных участков недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа [131].
Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с допустимой степенью токсичности поверхностных вод
В результате математической обработки результатов полученных с помощью физико-химических исследований и данных биотестирования почв с умеренной и высокой степенями токсичности получена статистически значимая линейная зависимость между этими двумя блоками информации. Выявлены компоненты (Fe, Pb, Zn) вносящие наибольший вклад в суммарный индекс токсичности из всех 14 показателей которые определялись физико-химическими методами при экологической оценке качества почв.
По результатам исследования зависимости между данными физико-химических анализов и биотестирования почв можно сделать следующий вывод: наибольший вклад в интегральный показатель — токсичность из всех 14 исследуемых компонентов вносят Pb, Hg, гумус, рН - для результатов с допустимой степенью токсичности; Fe, Pb, Zn — для результатов с умеренной и высокой степенями токсичности. Т.е. исследуемый тест-объект -инфузория туфелька {Paramecium caudatum) является наиболее чувствителен к тяжелым металлам и они же вносят определяющий вклад в суммарный индекс токсичности.
Основные результаты данной работы и выводы, которые можно сделать на их основе, заключаются в следующем. 1. В результате системного анализа экологического состояния почв в районах нефтедобычи установлена статистически значимая линейная зависимость между биотестовыми данными (тест-объект Paramecium caudatum) ранжированными по степени токсичности и результатами физико-химических методов исследования следующих загрязняющих веществ и параметров: нефтепродукты, нитриты, фосфаты, Fe, Pb, Zn, Mn, Hg, Cr, гумус, хлориды, Ni, бенз[а]пирен, pH. Для почв с умеренной и высокой степенью токсичности выявлены компоненты (Fe, Pb, Zn), вносящие наибольший вклад в суммарный индекс токсичности. Коэффициент множественной корреляции 0,77. Для почв с допустимой степенью токсичности наиболее значимыми параметрами являются Pb, Hg, рН и гумус. 2. При исследовании экологического состояния поверхностных вод выявлена статистически значимая линейная зависимость между результатами биотестирования, сгруппированными по степеням токсичности, и данными анализа следующих загрязняющих веществ и параметров: рН, взвешенные вещества, сухой остаток, удельная электропроводность, биологическое потребление кислорода, Zn, Mn, Cr, Ni, Fe, Pb, Hg, ионы аммония, фосфаты, сульфаты, хлориды, СПАВ, нефтепродукты, фенолы. Для поверхностных вод с допустимой степенью токсичности статистически значимыми являются ионы аммония и фенолы. 3.Выявлена статистически значимая линейная зависимость между данными биотестирования грунтовых вод ранжированными по степени токсичности и результатами физико-химических методов исследования следующих загрязняющих веществ и параметров: рН, сухой остаток, удельная электропроводность, Zn, Mn, Cr, Ni, Fe, Pb, Hg, ионы аммония, фосфаты, сульфаты, хлориды, нефтепродукты, фенолы. Для грунтовых вод с допустимой, умеренной и высокой степенью токсичности выявлены компоненты (Fe, рН и хлориды), вносящие наибольший вклад в суммарный индекс токсичности. Коэффициент множественной корреляции 0,60. Для грунтовых вод с допустимой степенью токсичности наиболее значимыми параметрами являются Cr, Ni, Hg и фенолы. Коэффициент множественной корреляции 0,52. Для грунтовых вод с умеренной и высокой степенью токсичности наиболее значимыми параметрами являются Fe, Pb и рН. Коэффициент множественной корреляции 0,83. 4.Разработаны и внедрены в практику «Методические рекомендации по системному анализу качества почв, поверхностных и грунтовых вод с исходной (фоновой) загрязненностью в районах нефтедобычи с применением биотестирования (тест-объект Paramecium caudatum) и физико-химических методов анализа».
Моделирование взаимосвязи данных физико-химических исследований и результатов биотестирования с допустимой степенью токсичности почв
В данной работе производилась комплексная оценка качества природных сред (поверхностных и грунтовых вод, почв) с применением различных физико-химических методов и биотестирования. В качестве биотестовой методики применена оценка токсичности проб по хемотаксической реакции инфузорий {Paramecium caudatum) — экспресс метод с применением прибора «Биотестер». Прибор "Биотестер - 2" -специализированный импульсный фотометр, способный контролировать в условных единицах концентрацию инфузорий в верхней части кюветы в окрашенных и мутноватых средах. Приёмы содержания и подготовки к проведению анализа инфузории-туфельки (Paramecium caudatuni) рассчитаны даже на неспецифическую лабораторию и сводятся к выполнению элементарных процедур, доступных любому лаборанту. Инфузории-туфельки абсолютно безопасны в работе. Это обитатели наших пресноводных водоёмов, колодцев и т.д., их патогенных форм не существует. Они содержатся в нестерильных условиях при комнатной температуре (температурный оптимум, т.е. диапазон температур, в котором их чувствительность не зависит от температуры, это 18-35 градусов С). Среда для культивирования - раствор из пяти общедоступных солей: хлоридов натрия, калия, кальция, сульфата магния и бикарбоната в суммарной концентрации до 150 мг/л - особая точность не требуется, можно использовать хорошо отстоянную (дехлорированную) водопроводную воду. Питание инфузорий осуществляется обычными пекарскими дрожжами в концентрации до 1 мг на мл культуры (возможны и другие способы). Оригинальный запатентованный способ контроля концентрации инфузорий позволяет исключить влияние окрашенности и мутноватости естественных проб. Все другие методы нуждаются в специальных приемах исключения этих влияний. Пренебрежение этим, что имеет место в некоторых методиках биотестирования, ведет к серьезным ошибкам.
Таким образом, в виду выше обозначенных преимуществ нами выбрана эта методика биотестирования с применением в качестве тест-объетка инфузории туфельки и использующая аппаратное обеспечение — специализированный импульсный фотометр «Биотестер», Данная методика широко применяется в природоохранных организациях и промышленных предприятиях при ведении экологического мониторинга как на территории Ханты-Мансийского автономного округа — Югра так и за его пределами. Инфузории как тест-объект при проведении биологического тестирования используются около 40 лет [149, 192, 205]. Более 10 лет широко применяется прибор «Биотестер» и основанные на нем методики, в практике множества лабораторий. Известны работы, основанные на оценке качества природных сред методами биотестирования с использованием различных тест-объектов (в том числе и инфузорий) [2, 69, 135, 144, 214, 217]. Проводились исследования природных сред методами биотестирования и биоиндикации на территории Ханты-Мансийского автономного округа с применением различных тест-объектов [71, 113, 148, 190], а также осуществлялась оценка состояния природных вод по гидрохимическим и микробиологическим показателям [211]. В отличие от проводившихся исследований представленная работа1 является системным анализом, основанным на выявлении статистически значимой зависимости между результатами, полученными с применением.. физико-химических методов (гидрохимические показатели) и данных по различным степеням токсичности (допустимая, умеренная и высокая) полученных с применением биологического тестирования по хемотаксической реакции инфузорий [105]. Системный анализ стал неотъемлемой частью исследований в области биологии, экологии, медицины [54, 61-65, 161, 174-176] и многих других отраслях науки и практики. В используемой методике по величине индекса токсичности (количественная оценка параметра тест-реакции, характеризующего токсическое действие) анализируемые пробы классифицируются по степени их токсичности на 3 группы [127, 128]: - допустимая степень токсичности (0,00 Т 0,40); - умеренная степень токсичности (0,41 Т 0,70); - высокая степень токсичности (Т 0,71). ( Проведена математическая обработка полученных результатов [25, 26, 157, 188, 193] с целью выявить корреляционные зависимости между физико-химическими данными и каждой из указанных степеней токсичности, а в конечном итоге для выявления степени чувствительности данного метода к загрязняющим веществам (приоритетным загрязняющим веществам в ХМАО-Югре). Т.е. с помощью проведенного системного анализа сделана попытка оценить степень отражения биологическим тестированием, с применением в качестве тест-объекта инфузории туфельки, состояния конкретных природных сред (измеряя основные — приоритетные — загрязняющие вещества) [20-23]. Результаты данного системного анализа качества природных сред даст возможность с помощью выбранной биотестовой методики и аппаратуры вести оперативный контроль на стадии обнаружения, оконтуривания опасных зон, отсортировывания аномальных, но не опасных ситуаций, что приведет к существенному экономическому эффекту, поскольку использование биодатчиков в десятки раз дешевле, чем использование химико-аналитических методов [11, 16-19]. Биотестирование в этом случае оставляет для физико-химического анализа лишь те пробы, где нужно дифференцировать загрязнитель. Таким образом, аналитические средства высвобождаются от лишней работы, повышается эффективность использования прецизионных аналитических приборов, экономятся дефицитные реактивы.
