Мониторинг и наблюдение за состоянием окружающей природной среды охватывают не только изменения абиотической составляющей живой оболочки, но и ответной реакции биотического компонента, тем самым определяет широкий спектр методов и приемов исследований, которые используются при проведении экологического мониторинга [1].

Естественно, антропогенная нагрузка оказывает существенное воздействие на процесс функционирования водных экосистем.

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами может превысить адаптационные возможности живых организмов и способно повлечь за собой метаболический регресс [2].

В последние десятилетия резко увеличилось антропогенное воздействие на окружающую среду [3].

Охрана окружающей среды и контроль над уровнем ее загрязнения в городской среде требует привлечения эффективных и недорогостоящих методов изучения природных комплексов. Основные методы анализа (химический и физико-химический) не могут показать все загрязнения, которые находятся на участке.

К таким загрязнениям можно отнести сложные трансформации, образующие токсичные соединения. Поэтому необходимы методы интегральной оценки окружающей среды.

Для определения экологического состояния среды возможно использование методов биомониторинга [4, 5]. Сюда относятся биоиндикация и биотестирование [4].

Основные методы анализа (химический и физико-химический) не могут показать все загрязнения, которые находятся на участке. К таким загрязнениям можно отнести сложные трансформации, образующие токсичные соединения. Поэтому необходимы методы интегральной оценки окружающей среды. Примером может служить биоиндикация и биотестирование.

Растения являются одними из основных объектов биоиндикации, так называемой фитоиндикации. В рамках фитоиндикации изучается влияние стрессового воздействия на растения. Для фитоиндикации используются мхи, лишайники, сосудистые растения, хвойные и лиственные породы [6].

Мониторинг и наблюдение за состоянием окружающей природной среды охватывают не только изменения абиотической составляющей живой оболочки, но и ответной реакции биотического компонента, тем самым определяет широкий спектр методов и приемов исследований, которые используются при проведении экологического мониторинга [7].

Цель работы: провести экологическую оценку качества воды из р. Омь в серии биотестов.

Объект исследования: вода р. Омь г. Омска.

Предмет исследования: биоиндикаторы – редис.

Материалы и методы исследования

В качестве тест-организма может выступать растительный объект-индикатор – редис, обладающий достаточно чувствительной «мишенью». Редис применяется для биотестирования сточных и природных вод, является чувствительным тест-организмом к загрязнению почвы кадмием, цинком, медью и никелем.

Территория Западной части Сибири усеяна многочисленными реками и речками, и среди них выделяется правый приток Иртыша. Эта река называется Омь, в бассейне которой находятся несколько районов Омской области, а также Новосибирской.

Началом Оми принято считать озеро Омское, которое находится в довольно болотистой местности, которая называется Васюганская равнина. Отсюда река спускается по другой низменности – Барабинской, создавая устье около г. Омск. А устье р. Омь в Омске, по правому берегу Иртыша.

Среди главных особенностей реки – ее длина, которая равна 1 091 км, и площадь бассейна, имеющий площадь в 52 600 км2. Склоны долины нечеткие, практически сливаются с местностью. Но такой пейзаж можно наблюдать только на верхних участках реки.

Ниже все меняется – долина становится трапецеидальной, иногда асимметричной. Ширина реки имеет довольно широкий диапазон – от 200 м до 18 км. Склоны по всему течению могут менять свой характер, становясь то пологими, то крутыми, или же очень обрывистыми. Глубина реки 0,3–4,1 м, средняя скорость течения около 0,5 м/с.

Во многих местах берега используются для сельского хозяйства, поэтому местность распахана и засеяна. Пойма имеет двухсторонний характер, отличаясь заболоченностью, гривами.

Для реки характерны перекаты и плесы, которые отличаются по руслу реки. Вода течет со скоростью от 40 см в секунду – минимум – до 1,4 м в секунду – максимум. Питание водоема в основном снеговое – таянием снегов и льда, а также дождями.

Половодье может наступить в мае и закончиться в июле или августе. Вдоль течения реки можно увидеть несколько расширений, которые имеют форму озер. Они соединяются между собой. Но такая особенность встречается в верховьях Оми, а нижняя часть – извилистая, и разветвлений практически не имеет.

Представителей фауны в реке не так и много. Некоторые исчезли совсем, в частности нельма и стерлядь. Сейчас постоянными жителями являются лунь, щука, язь, карась, вьюн. Вдоль берегов растут в основном кустарники.

Расположены три крупных населенных пункта – Омск, Куйбышев и Калачинск. По территории Омской области текут 3 рукава, а по Новосибирской – около 20, длина притоков варьируется от 86 до более 1 тысячи километров. Крупными из них принято считать Ичу, Угурманку, Тарку, Тартас, Узаклу.

По берегам Оми расположены многочисленные деревни, поселки, г. Калачинск и административный центр нашей области, названный по имени этой реки – г. Омск.

Вода ее используется для снабжения населенных пунктов, животноводческих комплексов и орошения земель.

В рамках нашей работы мы провели исследование, которое было направлено на изучение влияния воды из реки Омь в различных ее местах на территории г. Омска и его окрестности, на всхожесть семян редиса.

Водосбор проводился на трех участках г. Омска: осень (2018 г.): возле Любинского моста, участок между 17 и 18 линиями, поселок Степной. Для контроля была использована проточная вода (рис. 1).

Нами было проведено исследование состояния воды химическими, физико-химическими и уровень загрязнения методом биоиндикации. Для физико-химического анализа качества воды применяли: рН-150МИ с набором электродов, рН-метр/иономер ЭКОТЕСТ 120/АТС, кондуктометр HANNA модель DIST 5 и спектрофотометр ПЭ 5300В.

Семена растений помещали в чашки Петри с трехкратной повторностью по 30 семян в 5 чашек на каждый участок водосбора.

Закладывались и снимались семена одновременно. При проращивании семян в качестве подстилки использовалась фильтровальная бумага.

Перед проращиванием семян фильтровальную бумагу увлажняли.

Проводились опыты при комнатной температуре 20 °С и естественном освещении.

На протяжении 6 дней поливали семена водой с разных участков водосбора. Всхожесть и энергия прорастания семян определялись по общепринятым методикам (ГОСТ 12039–82 и ГОСТ 12038–84).

Результаты исследования и их обсуждение

Химический анализ воды р. Омь представлен в таблице.

На втором участке превышение ПДК по общей жесткости в 12 раз; хлориды в пределе ПДК; сульфаты превышены в 2,5 раза; превышение БПК в 1,5 раза; аммонийного азота в 2 раза; нитритный азот в 0,5 раза.

Содержание ионов железа и кислотность в норме.

На третьем участке превышение ПДК по общей жесткости 12 раз, сульфатам в 2,2 раза, БПК в 0,5 раза и нитритному азоту в 4 раза. Содержание ионов железа и кислотность в норме.

На четвертом участке превышение ПДК по общей жесткости в 14 раз, сульфатам в 2,2 раза, БПК в 0,5 раза и аммонийному азоту в 0,5 раза.

Содержание ионов железа и кислотность в норме.

Все остальные показатели в пределах допустимой концентрации.

Такой анализ показывает, что на протяжении р. Омь, в некоторых ее участках, осуществляется сброс в воду мусора и других бытовых отходов.

Кроме этого подземными водами с мест ТБО происходит вымывание токсических веществ в реку.

Так же важным пунктом является промышленность, сельское хозяйство и автотранспорт, выбросы и стоки которых загрязняют реку.

Полученные экспериментальные данные были подвергнуты статистической обработке с вычислением основных статистических параметров.

Анализ всхожести семян редиса представлен на рис. 2.

Для сравнения токсического эффекта водных проб с контрольным вариантом (90,0 % всхожесть) было установлено (рис. 2), что наименьшая всхожесть, достоверно отличимая от контроля (p < 0,001), зарегистрирована в варианте 3 (80 %).

Наибольшая энергия прорастания и всхожесть, достоверно отличимая от контроля, зарегистрирована в вариантах 3 и 4 (86,0 %; 85,0 % соответственно).

Выводы

Проведенные исследования позволили сделать ряд выводов и заключений.

На протяжении реки Омь, в некоторых ее участках, осуществляется сброс в воду мусора и других бытовых отходов. Кроме этого подземными водами с мест ТБО происходит вымывание токсических веществ в реку. Также важным пунктом является промышленность, сельское хозяйство и автотранспорт, выбросы и стоки которых загрязняют реку. Основное влияние на состояние водного источника оказывает антропогенный фактор.

В серии первичного скрининга возможно использовать тест-культуру редис для оценки фитотоксичности и мутагенности, а также за короткий срок получить информацию о генотоксическом эффекте воды и смоделировать более сложные этапы исследования.