Способ экологической оценки острой токсичности воды
Владельцы патента RU 2279072:
Институт экологии природных систем Академии наук Республики Татарстан (RU)
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в природоохранной деятельности, для контроля качества природных и сточных вод. Неоднократно в течение весенне-летнего и осенне-зимнего сезонов проводят кратковременное биотестирование воды с внесенным поллютантом на Daphnia magna Straus одновременно на отстоянной водопроводной воде (ОВВ) и природной воде (ПВ), которую отбирают из одной и той же точки водоема. После каждого эксперимента определяют наличие острого токсического действия (ОТД) воды по ее действию на выживаемость тест-объекта в течение 96 часов без кормления. Тестируемые среды считают не оказывающими ОТД, если выживаемость дафний отличается от контрольных показателей не более чем на 50% в течение всего периода исследований. Изобретение позволяет повысить точность экотоксикологической оценки потенциальной опасности поллютантов, попадающих в водные объекты, для водных организмов, наиболее чувствительных к их действию. 3 ил.
Изобретение относится к водной токсикологии и экологии и может быть использовано в природоохранной деятельности, для контроля качества природных и сточных вод, при экологической экспертизе, способствующей сохранению водного населения различного уровня организации и токсикорезистентности, для экотоксикологической оценки новых потенциально опасных для водных организмов химических веществ, внедряемых в хозяйственную деятельность.
Известен способ оценки токсичности воды (а.с. SU 1234770 А]. Способ оценки токсичности водных сред, G 01 N 33/18, опубл. Бюл. №20 от 30.05.86) - [1], по которому дафний экспонируют в тестируемом растворе, затем переносят в чистую воду, где содержат их и их потомков до 16-22 суточного возраста, регистрируют гибель обработанных дафний и плодовитость выживших особей, при этом учитывают во втором поколении появление различных мутаций, сравнивают показатели гибели обработанных дафний, показатели плодовитости и показатели мутагенности, причем в качестве этих показателей используют их отношение в опыте к контролю, а в качестве показателя мутагенности используют отношение мутаций в опыте к контролю.
Вышеприведенный способ предназначен для ускорения, упрощения и повышения точности контроля за счет оценки мутагенности исследуемой среды на ракообразных Daphnia magna Straus.
Известен способ острого биотестирования воды, описанный в кн. Методическое руководство по биотестированию воды РД 119-02-90. - М., 1990. - 72 с. - [2]. Способ предусматривает проведение кратковременного биотестирования на ракообразных Daphnia magna Straus с целью определения острой токсичности сточной воды на сбросе в водный объект. Для контроля и разбавлений используют отстоянную водопроводную воду (ОВВ). В случаях, когда результаты биотестирования учитывают при установлении величин ПДС (предельно допустимых сбросов), в качестве контрольной и разбавляющей служит природная вода, отобранная вне зоны влияния источника загрязнения. Острое токсическое действие (ОТД) воды на дафний определяют по их выживаемости при кратковременном биотестировании (до 96 ч). Показателем выживаемости является процент выживаемости дафний в тестируемой воде за определенное время. Критерием токсичности является гибель 50 и более процентов дафний за период времени до 96 ч в тестируемой воде по сравнению с контролем.
В действующих в настоящее время Методических указаниях МУ 2.1.5.720-98 - [4] к обоснованию гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, обеспечивающих безопасность вод для здоровья человека, принимаются во внимание новые данные о взаимодействии вещества и организма, вещества и водной среды, но не учитывается сезонное влияние абио- и биокомпонентов природной воды (ПВ) на токсичность исследуемых веществ и устойчивость к ним тест-объекта, его изменение в зависимости от сезона. Нашими многолетними исследованиями показана зависимость токсикорезистентности дафний на ПВ от сезонных изменений в ее составе и сезонной цикличности развития тест-объекта (Ратушняк А.А., Андреева М.Г., Махнин В.Г. Эффект действия малых и сверхмалых доз пиретроидов на Daphnia magna // Токсикологический вестник, 2000, № 2, с.17-23 - [5]; Ратушняк А.А., Махнин В.Г., Андреева М.Г. Механизмы саморегуляции токсикорезистентности биокомпонентов водных экосистем в неблагоприятных условиях среды в сезонной динамике // Материалы конференции «Уралэкология - Техноген 2000», 4-7 апреля, 2000 г., Екатеринбург, с.95-96 - [6]; Ратушняк А.А., Андреева М.Г., Ильясова М.А., Ратушняк А.Ю. Влияние хлореллы (Chlorella vulgaris), прижизненных выделений рогоза узколистного (Typha angustifolia) на токсикорезистентность Daphnia magna // Токсикологический вестник, 2003, №1, с.33-41 [7].
Последнее свидетельствует о том, что результаты общепринятого острого биотестирования не отражают истинной токсичности поллютантов в сезонной динамике, что снижает точность экологической оценки токсичности поллютантов в водной среде для организмов, наиболее чувствительных к их действию.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности экотоксикологической экспресс-оценки потенциальной опасности химических веществ, попадающих в водные объекты, для водных организмов, наиболее чувствительных к действию токсикантов.
Задача достигается тем, что в способе, по которому проводят кратковременное биотестирование воды с внесенным поллютантом на Daphnia magna Straus, новым является то, что биотестирование проводят неоднократно в сезонной динамике одновременно на ОВВ и ПВ, которую отбирают из одной и той же точки водоема. Критерием токсичности является гибель 50 и более процентов дафний за 96 часов в тестируемой воде по сравнению с контролем на протяжении всего периода исследований (сезонная динамика).
Пример реализации заявленного изобретения.
Оценивают острую токсичность пиретроидного инсектицида дециса (действующее вещество - дельтаметрин) для Daphnia magna Straus, действующая концентрация - 1 мкг/л, с учетом влияния компонентов природной воды в сезонной динамике. Предварительно по общепринятой методике [2] определяют витальную, медианную и летальную концентрацию токсиканта при 20°С на 4 сутки опыта (0,1; 0,2; 1 мкг/л соответственно). Биотестирование данным способом проводят ежемесячно в течение года, средой для разведения дециса являются ОВВ и ПВ, которую отбирают в одной и той же точке водоема. Тест-объект - односуточную молодь дафний, полученную от стандартизированной лабораторной культуры Daphnia magna Straus, помещают в пустые лабораторные стаканы, затем осторожно приливают отмеренный объем тестируемой воды. Каждый вариант опыта ставят не менее чем в 3-х повторностях.
Варианты эксперимента на ОВВ и ПВ:
1) без токсиканта (контроль);
2) с децисом 1 мкг/л.
Длительность опыта - 96 часов, каждые сутки подсчитывают средний процент выживших самок. По окончании опыта вычисляют средний процент выживших в тестируемой воде дафний по отношению к контролю по формуле
- средние количества выживших самок в контрольном и опытном вариантах соответственно.
Для пояснения сущности заявленного изобретения представлены фиг.1, 2 и 3.
Фиг.1. - Графическая зависимость острой токсичности дециса концентрации 1 мкг/л за 96 час опыта в течение сезона. Ось ординат - % выживаемости; ось абсцисс - месяцы.
Примечание: на отстоянной водопроводной воде (ОВВ) с децисом 1 мкг/л в феврале, июле, августе, октябре и ноябре на 4-е сутки опыта выживаемость тест-объектов 0%.
Фиг.2. - Графическая зависимость острой токсичности дециса концентрации 1 мкг/л за 96 час опыта в течение сезона. Ось ординат - средний процент выживших в тестируемой воде дафний по отношению к контролю (
); ось абсцисс - месяцы.
Фиг.3. - Значения разности критериев оценки острой токсичности воды (
%) предлагаемым способом по сравнению со способом-прототипом в сезонной динамике. Ось ординат (%) - разность между средними процентами выживших дафний по отношению к контролю (без токсиканта) в тестируемых (с токсикантом) отстоянной водопроводной воде (способ-прототип) и природной воде (заявленный способ). Ось абсцисс - месяцы.
Сравнение критериев токсичности (Фиг.2) тестируемых ОВВ (способ-прототип, Методическое руководство..., 1990) и ПВ (заявленный способ) свидетельствует о значительном их различии, обусловленном сезонными изменениями в составе абио- и биокомпонентов природной воды, неоднозначном их влиянии на тест-объект и сезонной цикличностью развития последнего. Максимальные отличия при биотестировании этими двумя способами отмечены в августе и октябре, средние - в июне и июле, минимальные - в феврале, апреле и ноябре (Фиг.3).
Предлагаемый способ можно использовать для:
1) периодически пересматриваемых Методических указаний МУ 2.1.5.720-98 к обоснованию гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, обеспечивающих безопасность вод для здоровья человека;
2) разрабатываемых методических указаний к обоснованию экологических нормативов химических веществ в воде водных объектов, обеспечивающих сохранение водного населения разного уровня организации и токсикорезистентности;
3) оценки границ адаптационных возможностей популяций гидробионтов к действию токсикантов.
Способ экологической оценки острой токсичности воды, включающий внесение Daphnia magna Straus в контрольную и природную воду, содержащую поллютант, экспонирование в течение 96 ч, расчет процента погибших дафний в тестируемой воде по сравнению с контролем и оценку токсичности поллютанта по гибели 50% и выше дафний от исходного числа, отличающийся тем, что биотестирование проводят одновременно на отстоянной водопроводной воде и природной воде неоднократно в течение весенне-летнего и осенне-зимнего сезонов, природную воду отбирают из одной и той же точки водоема.
