science-review.ru
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).
Рис. 1. Участки сбора воды р. Омь г. Омска
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.
Химический анализ реки Омь
|
Показатель |
Единицы измерения |
ПДК |
2 |
3 |
4 |
|
Общая щелочность (НСОз-) |
мг-экв/л |
Неуст. |
4,32 ± 0,12 |
4,16 ± 0,29 |
3,35 ± 0,10 |
|
Щелочность (СОз2-) |
мг/дм3 |
Не уст. |
Не обнар. |
Не обнар. |
Не обнар. |
|
Жесткость общая |
ммоль/дм3 |
0,40 |
5,18 ± 0,39 |
5,10 ± 0,32 |
6,12 ± 0,40 |
|
Хлориды |
мг/дм3 |
300,00 |
79,70 ± 5,03 |
45,28 ± 7,06 |
92,90 ± 4,20 |
|
Сульфаты |
мг/дм3 |
100,00 |
242,50 ± 20,98 |
216,50 ± 19,16 |
221,40 ± 20,40 |
|
БПК5 |
мг/дм3 |
2,00 |
3,28 ± 0,56 |
3,01 ± 0,25 |
3,04 ± 0,43 |
|
Азотаммонийный |
мг/дм3 |
0,40 |
0,72 ± 0,05 |
0,39 ± 0,05 |
0,78 ± 0,05. |
|
Азотнитратный (по азоту) |
мг/дм3 |
9,10 |
Не обнар. |
Не обнар. |
Не обнар. |
|
Азотнитритный (по азоту) |
мг/дм3 |
0,02 |
0,031 ± 0,008 |
0,086 ± 0,013 |
< 0,010 |
|
Ионы железа |
мг/дм3 |
0,10 |
0,05 ± 0,01 |
0,03 ± 0,01 |
<0,01 |
|
рН |
ед. рН |
6,5–8,5 |
7,57 ± 0,10 |
7,84 ± 0,10 |
7,87 ± 0,10 |
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.
Рис. 2. Всхожесть семян редиса
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.
Библиографическая ссылка
Кубрина Л.В. БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ МАЛЫХ РЕК // Научное обозрение. Биологические науки. – 2019. – № 4. – С. 68-72;URL: https://science-biology.ru/ru/article/view?id=1175 (дата обращения: 23.11.2024).