Способ выявления загрязнения пресных природных водоёмов ртутью

Изобретение относится к экологии, а именно охране окружающей среды и способам мониторинга состояния пресных водоемов методом биоиндикации для оценки антропогенного загрязнения природных водоемов ртутью. Для этого проводят комплексное определение загрязнения рек по оценке содержания ртути в тканях пресноводных двустворчатых моллюсков, воде и донных отложениях. Забор тестируемых объектов, а именно пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная), воды и донных отложений, производят в вегетационный период и рассчитывают коэффициент биологического поглощения токсиканта (Кб) как отношение содержания ртути в тканях моллюсков к суммарному содержанию данного металла в воде и донных отложениях. При Кб > 0,00002±0,000001 фиксируют загрязнение водоема ртутью. Изобретение позволяет дать прогноз неблагоприятного токсического состояния водной экосистемы по наличию опасного токсиканта в природном водоеме и может быть внедрен в экологический мониторинг загрязнения речной экосистемы и контроля качества речной воды. 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к экологии, охране окружающей среды и способам мониторинга состояния пресных водоемов. Может быть использовано для контроля загрязнения водоемов соединениями ртути различной природы.

В условиях активной антропогенной деятельности загрязнение пресных вод тяжелыми металлами стало особо острой проблемой, так как для них в настоящее время практически не существует надежных механизмов самоочищения (Мамырбаев А.А. Токсикология хрома и его соединений: монография / А.А. Мамырбаев. - Актобе, 2012. - 284 с.). В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами водных систем. Данные соединения попадают в природные воды с промышленными стоками, содержащими соли металлов и следовые количества элементов, с дождевыми водами, фильтрующимися через отвалы, а также при авариях различных химических установок и хранилищ. Для подземных вод большое значение имеет закачка отходов в скважины, шахты и шурфы - как результат добычи полезных ископаемых.

В настоящее время рассматривают две основные группы источников поступления ртути и ее соединений в окружающую среду - природные и антропогенные (Петросян B.C. Глобальное загрязнение окружающей среды ртутью и ее соединениями / B.C. Петросян. - М.: МНЭПУ, Авант, 2007. - 320 с.; Скурлатов Ю.И. Введение в экологическую химию. - М.: Высшая школа. - 2001. - 269 с.). Основными природными источниками выступают верхняя мантия земной коры (в первую очередь - продукты извержения вулканов, гео- и гидротермальной активности) (Грановский Э.И. Загрязнение ртутью объектов окружающей среды / Э.И. Грановский, К.С. Хасенова, A.M. Дарищева, В.А. Фролова // Бюл. Загрязнение ртутью окружающей среды и методы демеркуризации. - Алматы, 2001. - 100 с.; Зилов Е.А. Гидробиология и водная экология (организация, функционирование и загрязнение водных экосистем): учеб. пособие. - Иркутск, 2008. - 236 с.) Мировой океан (включая все виды поверхностных и подземных вод), крупные месторождения ртутьсодержащих пород (рудные пояса и зоны), отдельные рудные поля.

Антропогенными источниками ртути являются различные ртутьсодержащие приборы (вакуумметры, барометры, термометры, изделия электроники и электротехники (ртутные батареи и микробатарейки, флуоресцентные лампы - на территории России в них содержится около 500 т металлической ртути).

Основной способ попадания ртути в водные экосистемы - со сточными водами в виде гомогенных и коллоидных растворов и взвесей. Доля антропогенной составляющей, поступающей в поверхностные воды, составляет величину порядка 57 тыс.т, что в 10 раз превышает поступление из природных источников (Богдановский Г. А. Химическая экология / Г.А. Богдановский. - М.: Изд-во МГУ. - 1994. - 215 с.; Стравинскене Е.С. Проблема биодоступности тяжелых металлов в экологическом мониторинге природных вод / Е.С. Стравинскене: автореф. дисс. - Красноярск, 2012. - 34 с.) В настоящее время специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа, в которую входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как опасные для живых организмов; из них ртуть, свинец и кадмий - наиболее токсичны (Экологические проблемы Верхней Волги: коллективная монография / Под общ. ред. А.И. Копылова. - Ярославль: изд-во ЯГТУ, 2001. - 427 с.). Однако все большее значение приобретает загрязнение среды обитания ртутью, которая характеризуется высокой токсичностью, многообразием форм миграции, спецификой их преобразования в природных условиях, повышенной способностью перераспределения и биоконцентрирования в среде обитания (Ахтямова Г.Г., Янин Е.П., Таций Ю.Г. Вклад техногенного фактора в загрязнение донных отложений бассейна р. Пахна ртутью. Актуальные проблемы экологии и природопользования: сборн. науч. трудов. - М., 2011. - С. 22-26).

Уровень техники

Известен способ определения токсичности окружающей среды, основанный на исследовании тест-объекта в контрольной и опытной пробах с использованием в качестве тест-объекта эмбрионов и личинок морских ежей в морской воде. Эмбрионы и личинки морских ежей для своей среды обитания служат естественным индикатором уровня техногенного загрязнения и являются высокочувствительными к токсическому действию металлов и других токсикантов. К тест-объектам в морской воде добавляют исследуемые пробы почвы, воздуха, речной, питьевой или пресноводных донных отложений. Оценку токсичности проводят по летальности и количеству аномалий развития эмбрионов и личинок по сравнению с контрольной пробой и выражают токсичность в относительных токсических единицах (Патент РФ 2057337).

Недостатком данного способа является тот факт, что оценку токсичности можно проводить только опосредованно, и тем более сложно получить информацию об экологической ситуации в крупном регионе. В данном случае не представляется возможным определить загрязнение каким-либо определенным поллютантом, без учета влияния других.

Известен способ экологической оценки загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами с использованием диких копытных животных. Способ осуществляют путем биоиндикации контролируемой территории, используя в качестве биоиндикаторов внутренние органы диких копытных животных: мышцы, почки, печень. Определяют содержание в них тяжелых металлов, сравнивают полученные результаты с максимально допустимыми уровнями тяжелых металлов в пищевых продуктах, по превышению значений которых судят о наличии загрязненности территории. Наличие долговременного загрязнения определяют по превышению концентрации тяжелых металлов в почках животных, залпового выброса ртути и свинца определяют по превышению их концентрации в мышцах и печени животных-биоиндикаторов.

Способ обеспечивает возможность многоплановой оценки значительного по площади региона при одновременном снижении трудозатрат (Способ экологической оценки загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. - Патент RU 266537).

Недостатком способа является необходимость большой выборки соответствующих животных и связанные с этим затраты на его реализацию. Кроме того, данный способ невозможно применить для выявления содержания токсикантов в тканях гидробионтов.

Получены данные об особенностях аккумуляции таких тяжелых металлов как медь, цинк, свинец и кадмий в теле пресноводных двустворчатых моллюсков U.pictorum и A.cygnea. Выявлено, что в наибольшей степени исследуемые моллюски аккумулируют цинк (коэффициент накопления Kd=547) и свинец (Kd=66) (Соловых Г.Н., Минакова В.В., Карнаухова И.В., Павловская В.В. Сравнительное исследование аккумуляции тяжелых металлов двустворчатыми моллюсками семейств UNIONIDAE и DREISSENIDAE. - Вестник ОГУ. - №6. - 2009. - С. 348-350).

Отмечено угнетающее влияние ионов свинца и кадмия на уровень лизоцимной активности двустворчатых моллюсков U.pictorum, которое приводило к гибели исследуемых организмов на 12-е сутки, уровень лизоцимной активности заметно снижался с 3-х суток к 12-м (в аквариумах с ионами свинца (Pb2+) и на 16-е сутки, уровень лизоцимной активности снижался с 6-8-х суток к 16-м (в аквариумах с ионами кадмия (Cd)) (Соловых Г.Н., Минакова В.В., Карнаухова И.В. Влияние тяжелых металлов на лизоцимную активность пресноводных двустворчатых моллюсков родов UNIO и ANODONTA. - Вестник ОГУ. - №12. - 2006. - С. 235-237).

Прототип

Наиболее близкий к предложенному является способ биоиндикации с использованием мидий Mytilusedulis разных возрастов «Способ оперативной биоиндикации» (патент RU 2395082). С помощью данного способа авторы изучали особенности аккумуляции тяжелых металлов в различных органах мидий и некоторые количественные параметры (уровень раскрытия створок - УРС, амплитуду АМП и частоту аддукции - АДД их двигательной активности. Непосредственно в условиях водоема были проведены сравнительные исследования (биотесты) реакционноспособности нескольких возрастных категорий мидий в ответ на изменяющиеся условия водной среды: периоды прилива-отлива, изменения температуры, солености, а также в условиях антропогенной нагрузки тяжелыми металлами. В целом общий характер поведения моллюсков оказался достаточно пластичным показателем, быстро отражающим изменения экологических факторов окружающей среды и может быть использован как в условиях острого, так и хронического загрязнения.

В качестве недостатка данного способа следует отметить трудоемкость и многостадийность операций, проводимых в природных условиях экспрессными методами с некоторой долей относительности измерений физиологических параметров моллюсков и возможной экстраполяцией данных.

Задача изобретения - разработка эффективного биоиндикационного экспресс-метода выявления загрязнения природных водоемов ртутью в условиях возрастающего антропогенного воздействия.

Новизна изобретения

Впервые в процессе выявления степени загрязнения природных водоемов соединениями ртути предлагается «экспресс-мониторинг определения присутствия ртути в природных водоемах на основе оценки содержания ртути в тканях пресноводных двустворчатых моллюсков, воде и донных отложениях. Что позволит по наличию опасного токсиканта в природном водоеме дать прогноз неблагоприятного токсического состояния водной экосистемы».

Существенные отличия способа выявления загрязнения природных водоемов ртутью заключаются в том, что забор тестируемых объектов, а именно пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная), воды и донных отложений производят в вегетационный период и расчет коэффициента биологического поглощения токсиканта производят по формуле , где См - содержание ртути в тканях моллюсков, Сдо - содержание ртути в донных отложениях, Свода - содержание ртути в воде, и при коэффициенте, превышающем 0,00002±0,000001, судят о загрязнении водоема ртутью.

Технический результат

Разработка объективного и доступного способа выявления зон загрязнения соединениями ртути водоемов, отличающихся по уровню антропогенной нагрузки, позволяет учесть процессы миграции и перераспределения соединений ртути в пресной водной среде. В предлагаемом способе каждый из показателей необходим и значителен для осуществления способа.

Для достижения технического результата и предлагается данный способ, в котором анализ содержания соединений ртути в тканях моллюсков, воде и донных отложениях проводится один раз в год, в период времени с середины июля до середины августа. Особенность времени отбора проб связана, во-первых, с высокой физиологической и биохимической активностью двустворчатых моллюсков, повышением их фильтрующей активности, и, как следствие, повышенным концентрированием токсикантов из среды обитания. Учитывая способность соединений ртути растворяться в липидах и проникать через биологические мембраны клеток гидробионтов, концентрируясь в них и перераспределяясь в жизненно важных органах, необходимо исследовать содержание ртути в теле двустворчатых моллюсков, так как данные организмы, являясь фильтраторами по типу питания, пропускают через мантийную полость большие объемы воды и аккумулируют токсикант. Например, перловица обыкновенная пропускает через мантийную полость за 1 час примерно 7-10 литров воды и, соответственно, накапливает принесенные водными массами токсиканты. Во-вторых, метилированные соединения ртути, а именно они накапливаются в живых организмах, в этот период обладают повышенной химической активностью: поэтому зафиксировать поллютант в наиболее высокой концентрации в тканях моллюсков, воде и верхних слоях донных отложений возможно лишь в данный короткий промежуток времени года. Благодаря уникальной способности ртути к высокой скорости растворения в липидах и проникновению через биологические мембраны с последующим биоконцентрированием в животных тканях данный металл после гибели гидробионтов поступает в донные отложения и придонные слои воды в концентрациях, в десятки раз превышающих экологические нормативы, что в значительной степени увеличивает риск вторичного загрязнения природного водоема. Далее метилированные соединения ртути стремительно преобразуются в неорганические формы токсиканта и некоторая их часть переходит на следующие этапы биогеохимического круговорота - мигрируя в водную среду (более глубокие слои донных отложений преобразуются в сульфиды) и атмосферу.

Для определения миграционной способности соединений ртути в водной экосистеме необходимо определять уровень содержания ртути и в водной массе, так как вода, являясь динамической средой, выступает связующим звеном между всеми компонентами водной экосистемы (донными отложениями и гидробионтами) и в случае возникновения залпового загрязнения, поступающего обычно от техногенного источника удается быстро и своевременно зафиксировать большую концентрацию токсиканта именно в водной компоненте. Кроме того, вода играет ведущую роль в процессах вымывания и растворения солей ртути, и, таким образом, позволяет учитывать вклад природных источников данного металла в общий уровень токсиканта в природном водоеме.

Третьим компонентом, который необходимо учитывать при осуществлении предлагаемого способа, являются донные отложения, играющие, во-первых, большую роль в процессах накопления соединений ртути, так как представляют собой скопления частиц почвы, горной породы, растительных, животных остатков и глины на дне водоема, интенсивно сорбирующие ионы тяжелых металлов, особенно такого динамичного, как ртуть. Эффект сорбции усиливается при наличии частиц глины диаметром около 20 мкм. Во-вторых, важно отметить, что при изменении температурных условий в водоеме и кислотности среды донные отложения могут являться источником вторичного загрязнения для воды и гидробионтов, привнося токсикант в водоем даже при отсутствии загрязняющего источника. Кроме этого ртуть в донных отложениях может аккумулироваться в течение длительного периода времени, поэтому возможно определение загрязнения за определенный временной промежуток.

Снижение концентрации соединений ртути в воде с последующим ее ростом в донных отложениях и тканях моллюсков говорит о переходе поллютанта в грунт и организмы донных гидробионтов. В связи с этим часто при химическом анализе содержания поллютанта только в воде и донных отложениях фиксируется результат, не соответствующий действительному уровню токсиканта в природном водоеме: в связи с этим для получения наиболее объективной полной информации о содержании ртути в природном водоеме необходимо определять его во всех заявленных выше компонентах водной экосистемы: воде, донных отложениях и тканях двустворчатых моллюсков.

В данном случае проводить исследование чаще одного раза в год не является целесообразным, так как для аккумуляции токсиканта необходимо время полного цикла биохимической и физиологической активности двустворчатых моллюсков, для определения соединений ртути в воде должна быть оптимальная температура и значения рН, которые фиксируются только в вегетационный период, для определения поллютанта в донных отложениях также необходимы условия оптимальной температуры, значений рН и активности определенных групп бактерий (например, сульфатредуцирующих), которые наиболее полно выполняются в вегетационный период с середины июля до середины августа.

Раскрытие способа выполнения

Забор воды и определение содержания соединений ртути осуществляется стандартными методами. Полученные данные сравниваются с нормативными величинами содержаний ртути в воде (ПДК), равными 0,0005 мг/л (СаНПиН 2.1.4.1074-01. Нормативы ПДК примесей в воде хозяйственного, питьевого и бытового назначения использования. - М., 2001. - 99 с.). При превышении данного норматива участок реки считается загрязненным.

Пробы донных отложений отбираются с горизонта 0-10 см дночерпателем Патерсона и замораживаются; высушивание в данном случае недопустимо по причине высокой летучести соединений ртути. Концентрация ртути определяется стандартными методами, далее полученные данные сравниваются с «намеченным» экологическим нормативом (Нидерланды), равным 0,00005 мг/кг (Экологические проблемы Верхней Волги: коллективная монография / Под общ. ред. А.И. Копылова. - Ярославль: изд-во ЯГТУ, 2001. - 427 с.). При получении данных, превышающих экологический норматив, участок реки считается загрязненным.

Для исследования содержания ртути в двустворчатых моллюсках используют особей моллюска Unio pictorum, доминирующего в пресных природных водоемах, относящегося к классу Двустворчатые (Bivalvia), надотряду Жаберные (Autobranchia), семейству Унионид (Unionidae). Данные организмы относятся к группе погруженных форм макрозообентоса, обладающих фильтрационным типом питания. Пропуская через мантийную полость большие объемы воды, моллюски отфильтровывают фито- и зоопланктон, которым и питаются. Возраст отбираемых моллюсков составляет около 3-4 лет, что обусловлено вступлением организмов в период высокой физиологической активности, усилением фильтрующей способности, и, соответственно, повышенным концентрированием веществ из окружающей среды.

С каждого исследуемого участка отбирается по 3 моллюска, в которых определяется средний суммарный показатель концентрации соединений ртути.

Отбор двустворчатых моллюсков осуществляется с прибрежной (литоральной) зоны реки и глубины около 40-50 см на опытных точках (участки, где планируется определить наличие или отсутствие загрязнения соединениями ртути) и фоновых вручную. Фоновые участки - это зоны реки, расположенные вне прямого воздействия источников загрязнений вдали от населенных пунктов, промышленных центров и сельскохозяйственных угодий; обычно приурочены к верховьям рек. Для получения проб мягкое тело моллюсков извлекают из раковины, просушивают фильтровальной бумагой, замораживают и хранят при - 18°С.

Определение содержания ртути в тканях двустворчатых моллюсков осуществляется стандартными методами согласно ГОСТ 26929-94 «Сырье и продукты пищевые» (ГОСТ 26929-94 «Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсических элементов». - Межгосударственный стандарт. - 1994. - 12 с.). Полученные данные сравниваются с нормативными величинами содержания ртути в животных тканях (ПДК), равными 0,3 мг/кг (СанПиН 42-123-4089-86 Предельно-допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах. - №4089-86. - М., 1986 г.).

Для выявления соединений ртути в биогеохимическом цикле, включающем донных гидробионтов рассчитывается коэффициент биологического поглощения (Кб), численно равный отношению содержания ртути в тканях двустворчатых моллюсков к суммарному содержанию данного металла в донных отложениях и воде, так как поглощение токсиканта происходит не только из грунта, но и из воды:

где Кб - коэффициент биологического поглощения ртути моллюсками; См - содержание ртути в тканях моллюсков в конкретной точке исследования (мг/кг); Сдо - содержание ртути в донных отложениях, отобранных из точки забора моллюсков (мг/кг); Свода - содержание ртути в поверхностной воде (мг/л).

Пример расчета

Концентрацию ртути в воде, донных отложениях и тканях двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная) определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии (АСС), значения приведены в таблице 1.

Коэффициент биологического поглощения (Кб) вычисляли по формуле:

где См - содержание ртути в тканях моллюсков в конкретной точке исследования (мг/кг); Сдо - содержание ртути в донных отложениях, отобранных из точки забора моллюсков (мг/кг); Свода - содержание ртути в поверхностной воде (мг/л).

Для станции №2 «р. Урал в районе лагеря «Дубки»» расчет производили используя данные таблицы 1:

Полученный коэффициент биологического накопления Кб(ст.№2) сравнивали с фоновым коэффициентом биологического накопления Кб(фоновый):

Таким образом, определение коэффициента биологического поглощения (Кб) соединений ртути в тканях моллюсков в сравнении с ее содержанием в среде (воде и донных отложения) позволило определить большее аккумулирование ртути в тканях моллюсков Unio pictorum со станции №2 «р. Урал в районе лагеря «Дубки»», так как Кб(ст.№2) превысил Кб(фоновый) в 700 раз, что указывает, во-первых, на значительное загрязнение исследуемого участка соединениями ртути, во-вторых, на возможность использовать данный вид моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная) в качестве наиболее информативного биоиндикатора при оценке степени загрязнения водной экосистемы исследуемым токсикантом.

На фоновом участке «река Урал - Большой водозабор» (станция №1) двустворчатые моллюски отбирались в июле 2011 г. и в июле 2013 г. Расчет Кб для данного вида двустворчатых моллюсков не выявил значительного изменения величины (табл. 2), что позволяет использовать его в качестве критерия определения загрязнения водной среды соединениями ртути и применять понятие «фоновый коэффициент» поглощения ртути двустворчатыми моллюсками.

Для расчета фонового коэффициента используется параметр Кб±а, где Кб - средний фоновый коэффициент, а - стандартное отклонение. Статистическая обработка проводится стандартными методами с использованием компьютерных программ EXCEL 2000 (Microsoft, USA). Коэффициенты биологического поглощения, отличающиеся от средних более чем на значение стандартного отклонения (Кб±а), характеризуют данный участок реки как загрязненный. Для перловицы обыкновенной фоновый коэффициент биологического поглощения составил 0,00002±0,000001. Таким образом, при коэффициенте биологического поглощения, превышающем фоновый коэффициент 0,00002±0,000001, фиксируют наличие загрязнения реки соединениями ртути даже при отсутствии превышения ПДК ртути в воде и донных отложениях.

Для пояснения необходимости применения фонового коэффициента использовались следующие примеры.

Пример 1. Определение концентрации ртути в воде и донных отложениях на станции №2 «река Урал в районе лагеря «Дубки»» показало превышение содержания соединений ртути в донных отложениях относительно экологического (намеченного) норматива в 20 раз (табл. 1). В воде и тканях моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная) (табл. 1) превышений ПДК токсиканта обнаружено не было. Коэффициент биологического поглощения Unio pictorum (перловица обыкновенная) превысил фоновый коэффициент в 700 раз (табл. 2), что указывает на значительную аккумуляцию токсиканта в тканях моллюсков по сравнению с фоновым участком даже при отсутствии превышения ПДК. Таким образом, исследование воды, донных отложений и тканей двустворчатых моллюсков позволяет установить присутствие загрязнителя в природном водоеме.

Пример 2. Анализ содержания ртути в воде на станциях «река Урал в районе Водозабора», «река Урал в районе Автодорожного моста», «река Урал в районе Железнодорожного моста» показал отсутствие превышения значений ПДК по данному загрязнителю на всех участках; в донных отложениях концентрация ртути оказалась превышенной во всех зонах, наибольшее отмечено для станции «река Урал в районе лагеря «Дубки»»: намеченный экологический норматив оказался превышен в 900 раз (табл. 1). Для тканей моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная) превышений ПДК отмечено не было, но фоновый коэффициент биологического накопления был превышен на всех исследуемых участках: на станциях «река Урал в районе Водозабора» и «река Урал в районе Автодорожного моста» в 40 и 44 раза соответственно, на станции «река Урал в районе Железнодорожного моста» в 210 раз (табл. 2). Данный факт говорит о неодинаковой интенсивности аккумуляции загрязнителя в тканях гидробионтов в различных зонах реки, что указывает на возможность дифференцированной оценки степени загрязнения природных водоемов ртутью с использованием коэффициента биологического накопления данного тяжелого металла в тканях двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная).

Несмотря на то что ни на одном из исследуемых участков реки превышений ПДК ртути в воде обнаружено не было, данный параметр необходимо учитывать при оценке степени загрязнения природного водоема исследуемым поллютантом, так как вода, являясь динамической средой, выступает связующим звеном между всеми компонентами водной экосистемы и в случае возникновения залпового загрязнения, поступающего обычно от техногенного источника, удается быстро и своевременно зафиксировать большую концентрацию токсиканта именно в воде.

Таким образом, комплексное исследование концентраций ртути в тканях моллюсков Unio pictorum, воде и донных отложениях на разных по уровню токсической нагрузки участках реки позволяет выявить наиболее и наименее благоприятные зоны реки по данному показателю.

Заявляемый способ выявления загрязнения рек соединениями ртути позволяет объективно оценить влияние данного поллютанта на гидробиоценоз по анализу содержания его в тканях доминантного вида пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum. Данный вид моллюсков позволяет выявить загрязнение водоема соединениями ртути по мере их накопления, что свидетельствует о необходимости его использования в индикации состояния природных водоемов.

Все операции начиная от забора моллюсков, донных отложений и воды до вычисления результата лучше всего осуществить в кратчайшие сроки, одномоментно и даже в течение одного дня.

Заявляемый способ предназначен для применения на водоемах культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования, при плановых гидрологических исследованиях реки и ее притоков по водосборным бассейнам, в работе природоохранных организаций, а также может быть внедрен в экологический мониторинг загрязнения речной экосистемы и контроля качества речной воды.

Источники информации

1. Ахтямова Г.Г., Янин Е.П., Таций Ю.Г. Вклад техногенного фактора в загрязнение донных отложений бассейна р. Пахна ртутью. Актуальные проблемы экологии и природопользования: сборн. науч. трудов. - М., 2011. - С. 22-26.

2. Богдановский Г.А. Химическая экология / Г.А. Богдановский. - М.: Изд-во МГУ. - 1994. - 215 с.

3. ГОСТ 26929-94 «Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсических элементов». - Межгосударственный стандарт. - 1994. - 12 с.

4. Грановский Э.И. Загрязнение ртутью объектов окружающей среды / Э.И. Грановский, К.С. Хасенова, A.M. Дарищева, В.А. Фролова // Бюл. Загрязнение ртутью окружающей среды и методы демеркуризации. - Алматы, 2001. - 100 с.

5. Зилов Е.А. Гидробиология и водная экология (организация, функционирование и загрязнение водных экосистем): учеб. пособие. - Иркутск, 2008. - 307 с.

6. Мамырбаев А. А. Токсикология хрома и его соединений: монография / А.А. Мамырбаев. - Актобе, 2012. - 284 с.

7. Петросян В.С. Глобальное загрязнение окружающей среды ртутью и ее соединениями / B.C. Петросян. - М.: МНЭПУ, Авант, 2007. - 320 с.

8. СаНПиН 2.1.4.1074-01 Нормативы предельно-допустимых концентраций примесей в воде хозяйственного, питьевого и бытового назначения использования. - М., 2001. - 99 с.

9. СанПиН 42-123-4089-86 Предельно-допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах. - №4089-86. - М., 1986 г.

10. Скурлатов Ю.И. Введение в экологическую химию. - М.: Высшая школа. - 2001. - 269 с.

11. Соловых Г.Н. Влияние тяжелых металлов на лизоцимную активность пресноводных двустворчатых моллюсков родов UNIO и ANODONTA / Г.Н. Соловых, В.В. Минакова, И.В. Карнаухова. - Вестник ОГУ. - №12. - 2006. - С. 235-237.

12. Соловых Г.Н. Сравнительное исследование аккумуляции тяжелых металлов двустворчатыми моллюсками семейств UNIONIDAE и DREISSENIDAE / Г.Н. Соловых, В.В. Минакова, И.В. Карнаухова, В.В. Павловская. - Вестник ОГУ. - №6. - 2009. - С. 348-350.

13. Стравинскене Е.С. Проблема биодоступности тяжелых металлов в экологическом мониторинге природных вод / Е.С. Стравинскене: автореф. дисс. - Красноярск, 2012. - 34 с.

14. Экологические проблемы Верхней Волги: коллективная монография / Под общ. ред. А.И. Копылова. - Ярославль: изд-во ЯГТУ, 2001. - 427 с.

Способ выявления загрязнения пресных природных водоемов ртутью, включающий отбор проб воды, донных отложений и двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная), отличающийся тем, что забор тестируемых объектов, а именно пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная), воды и донных отложений, осуществляют в вегетационный период, расчет коэффициента биологического поглощения токсиканта производят по формуле где См - содержание ртути в тканях моллюсков (мг/кг), Сдо - содержание ртути в донных отложениях (мг/кг), Свода - содержание ртути в воде (мг/л), и при коэффициенте, превышающем 0,00002±0,000001, судят о загрязнении водоема ртутью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к методам определения нитрит-ионов, и может быть использовано при их определении в питьевых и минеральных водах.

Изобретение относится к гигиенической медицине и экологии и может найти применение при оценке санитарного состояния водоемов. Для этого определяют микробиологическую загрязненность воды.

Использование: для автоматического контроля водного теплоносителя на ТЭС и АЭС. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает последовательные операции подготовки проточной пробы путем охлаждения пробы до 10-50°C и понижения давления до атмосферного, кондуктометрического измерения электропроводности (χt) и температуры (t) прямой пробы, пропуск пробы через H-катионитовую колонку, кондуктометрического измерения электропроводности (χt H) и температуры (tH) H-катионированной пробы, приведения измеренных величин электропроводности к температуре 25°C (χ, χH), проверки на достоверность, определения разности значений электропроводностей прямой и H-катионированной пробы (χ- χH) и расчет значения pH решением системы уравнений ионных равновесий водного раствора.

Изобретение относится к газонефтедобыче и может быть использовано на стадии эксплуатации скважин газовых и газоконденсатных месторождений для определения природы воды, поступающей в продукцию скважин.

Группа изобретений относится к области охраны окружающей среды, в частности к методам и средствам биомониторинга водной среды. Способ включает проведение мониторинга качества воды путем автоматической дистанционной непрерывной регистрации в реальном масштабе времени поведенческих и/или физиологических реакций водных тест-объектов, находящихся в аквариумах, через которые пропускают тестируемую воду стабилизированной температуры, а контроль качества воды проводят по изменениям состояния тест-объектов, при этом осуществляют автоматическое перенаправление тестируемой воды через три и более аквариумов, с находящимися в них водными тест-объектами, при этом подаваемый поток тестируемой воды в каждый момент времени проходит только через один аквариум, а в других - циркуляцию воды осуществляют внутри аквариумов без подачи внешней воды, причем период перенаправления потока тестируемой воды из одного аквариума в другой равен времени, достаточному для оценки поведенческих и/или физиологических реакций водных тест-объектов, смены большей части циркулируемой в аквариуме воды при скорости потока воды, обеспечивающей поддержание в ней стабильной среды для жизнеобеспечения водных тест-объектов, а контроль качества тестируемой воды проводят путем сравнения между собой результатов состояния поведенческих и физиологических реакций водных тест-объектов в моменты времени прохождения протоков тестовой воды в аквариумах.
Изобретение относится к области биологии и предназначено для биомониторинга водоема с использованием генетического состава популяций хирономид. В водоеме осуществляют отбор личинок хирономид IV стадии развития с последующей их фиксацией и приготовлением временных цитологических препаратов политенных хромосом слюнных желез личинок по ацето-орсеиновой методике.

Изобретение относится к экологии, в частности к экспресс-определению фальсификации бутилированных питьевых вод из подземных источников (скважин) и загрязнения питьевой, бутилированной и природной воды.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации азотсодержащих противомикробных препаратов (изиниазида, этамбутола и др.) и антибиотиков (цефалоспоринового ряда - цефазолина, цефатоксима, цефуроксима, цефалексина и др.) в исследуемых жидких средах.

Изобретение относится к определению биологической активности воды. Способ осуществляют путем разделения воды на контрольную и исследуемую части, приготовления сахарного раствора с концентрацией сахара 20%, внесения наиболее распространенных и доступных быстродействующих хлебопекарных дрожжей рода Saccharomyces, определения количества выделившегося углекислого газа и вычисления относительного показателя биологической активности водного раствора из соотношения где Vисслед.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии железа, а именно для концентрирования железа (III) из воды и водных растворов и количественного определения железа (III) в концентрате.

Изобретение относится к экологии, а именно к охране окружающей природной среды, и может быть использовано для оперативной биоиндикации и биомониторинга морских и пресных вод, включая питьевую и сточные воды. Для этого выбирают организм-биоиндикатор путем определения распространения и обилия вида (видов) и оценки их доступности, применение к выбранным организмам ряда тест-воздействий. Критериями отбора организмов-биосенсоров как оперативных биоиндикаторов являются определение их выживаемости, технологичности, реакционноспособности и оценка адекватности реакций. Сначала производят оценку технологичности использования организмов - потенциальных биосенсоров - путем проверки их способности переносить манипуляции в экспериментах, транспортировку, обсыхание, перепады температур и возможности использования его в определенной технической системе мониторинга оперативной биоиндикации. Затем осуществляют проверку отобранных организмов - потенциальных биосенсоров - на реакционноспособность путем определения скорости и устойчивости физиологических и поведенческих реакций на различные лимитирующие и нетоксичные факторы воздействия среды с установлением потенциала реагирования для каждого вида тестируемого воздействия. На основании полученных данных производят окончательный отбор организмов-биосенсоров. На основе повторяемости определенных реакций при одинаковых по силе воздействиях среды выбирают параметры мониторинга биосенсоров. Изобретение обеспечивает непрерывный биологический мониторинг при оперативной биологической оценке (индикации) качества как морских, так и пресных вод, включая питьевую и сточные воды в естественных или искусственных условиях в режиме реального времени. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к аналитической химии и касается способа определения селена в воде. Сущность способа заключается в том, что к анализируемому раствору добавляют 0,4 мл раствора 3%-ного щелочного борогидрида натрия восстановителя, закрывают пробкой, встряхивают и оставляют на 5 мин для восстановления селена до селеноводорода. Далее прибавляют 2,0 мл 2,3-диаминонафталина (ДАН) с массовой долей 0,1% и добавляют порциями по 2 мл гексана и встряхивают по 1 мин, переносят в делительную воронку для расслаивания и разделения фаз, переносят на фильтр и фильтруют в пробирку с предыдущей порцией, поочередно 4-5 раз экстракций для количественного извлечения комплекса гидрида селена с ДАН, затем объединенный экстракт флуориметрируют. Использование способа позволяет с высокой точностью определять концентрацию селена в питьевой воде. 1 ил., 6 табл.

Изобретение относится к области океанологии, гидрофизики, геохимии и экологии морей и может быть использовано для получения первичного материала с целью анализа взвеси, состава воды, а также для исследования связи донных осадков с картиной подводных течений и временное их распределение. Зонд отбора проб воды и донных осадков подвешен на кабель-тросе и содержит емкости с управляемыми клапанами и пробоотборную трубку. При этом зонд выполнен в виде конусообразного контейнера, разделенного на секции. Каждая секция снабжена клапаном забора воды. Внизу контейнера - конуса расположен блок управления с датчиками направления и скорости течения, к которому через датчик натяжения веса на расстоянии не менее 5 метров подвешена пробоотборная трубка для донных осадков с массой на верху. Обеспечивается возможность исследования всей толщи воды, донных осадков, получая информацию о взвеси в момент исследования. 1 ил.

Изобретение относится к индикатору проникновения воды, использующему структуру капсулы с двойным покрытием. Индикатор включает первый и второй разделительные слои, первый и второй клеевые слои, первый и второй покрывающие слои, первый и второй водонепроницаемые слои, водопоглощающий слой, слой красителя, выполненный печатанием на задней поверхности водопоглощающего слоя, и защитный слой для красителя. При этом краситель со структурой капсулы с двойным покрытием включает окрашивающее вещество, состоящее из водорастворимых красителей, пигментов, металла, кремнезема, оксидов металлов и слюды и гидрофильной водопоглощающей безгалогеновой смолы. Защитный слой для красителя, выполняющий влагоизоляционную и водоотталкивающую функцию, выполнен на задней поверхности слоя красителя и предотвращает протекание через заднюю поверхность слоя красителя окрашивающего вещества. Предлагаемый индикатор проникновения воды имеет высокую влагостойкость и обеспечивает возможность точно определять факт проникновения воды даже на очень узком участке. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к инженерной экологии и гидрологии и может быть использовано при моделировании изменения качества воды поверхностных водотоков. Сущность: реку и ее притоки на цифровой топографической карте разбивают на квадраты. Вычисляют количество квадратов, покрывающих реку и каждый ее приток. Вычисляют фрактальную размерность реки. Вычисляют изменение показателя биологического потребления кислорода (БПК) между двумя створами. По увеличению показателя БПК судят о самоочищающей способности водотока в фарватере. Технический результат: определение изменения БПК по длине водотока малоизученных средних и малых рек с учетом гидравлических факторов в реке и фрактальной размерности реки.

Группа изобретений относится к области определения биохимического потребления растворенного кислорода в воде. Устройство для экспресс-анализа биохимического потребления растворенного кислорода содержит измерительный резервуар, выполненный в виде проточной амперометрической ячейки, включающий электрод сравнения и рабочий электрод в виде амперометрического датчика растворенного кислорода, блок коммутации, вычислительный блок суммирования, вычислительный блок вычисления и сравнения, вычислительный блок измерения и индикации. При этом устройство снабжено блоком водоподготовки, амперометрическая ячейка снабжена мембраной, помещенной перед рабочим электродом, с иммобилизованным на ней активным илом, а электрод сравнения и рабочий электрод выходами подключены к входам вычислительного блока сравнения и вычислительного блока суммирования, выход вычислительного блока суммирования соединен с входом вычислительного блока измерения и индикации. Также раскрывается способ экспресс-анализа биохимического потребления растворенного кислорода с использованием описанного выше устройства. Группа изобретений обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение точности анализа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области медицины, в частности к способу получения стандартного образца сульфатного скипидара. Способ получения стандартного образца сульфатного скипидара, включающий отбор пробы воды, двукратную экстракцию сульфатного скипидара диэтиловым эфиром, эфирные вытяжки, полученные после экстракций, объединяют, колбу, в которой экстрагировали образцы воды, промывают диэтиловым эфиром и присоединяют полученную вытяжку к вытяжкам, полученным ранее, собранные эфирные вытяжки промывают дистиллированной водой, затем полученный эфирный слой отделяют от воды и осуществляют его сушку сульфатом натрия, после чего отгоняют диэтиловый эфир из полученного сульфатного скипидара и готовят стандартный раствор путем внесения 0,00005-0,0001 грамм сульфатного скипидара в виалу на 1,5 мл, разбавляют хлористым метиленом до метки и определяют содержание компонентов сульфатного скипидара методом хромато-масс-спектрометрии. Вышеописанный способ позволяет получить стандартный образец сульфатного скипидара. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при экологическом мониторинге природных, сточных вод при контроле состояния объектов окружающей среды. Способ определения примесей этилбензола, декана, никотиновой кислоты, никотинамида в воде включает в себя отбор проб в картридж, наполненный полимерным сорбентом. В качестве полимерного сорбента используют сшитый акриловый сополимер акриламида, содержащего в своем составе макромолекулы от 5 до 100 мол.% карбоксилатных звеньев диметиламиноэтилметакрилата или 2-акриламидо-пропансульфокислоты или 1-10% звеньев хитозана со степенью водопоглощения от 10 до 200 г/г. Проводят анализ содержимого экстракта из сорбента с помощью известных аналитических методов. Использование способа позволяет сократить продолжительность отбора водной пробы в различных температурных режимах окружающей среды в 10 раз и определение в жидкой пробе таких классов органических веществ, как предельные и ароматические углеводороды, органические амиды и кислоты. 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области аналитической химии применительно к оценке суммарных содержаний однотипных органических соединений с помощью оптических средств. Способ включает: отбор пробы, экстракцию углеводородов тетрахлорметаном, сорбционную очистку экстракта с помощью Al2O3, измерения оптической плотности очищенного экстракта и градуировочных растворов в ИК-области спектра при нескольких значениях волновых чисел и построение градуировочной зависимости, в качестве градуировочных растворов используют не менее 15 очищенных экстрактов из водных растворов с известными суммарными содержаниями, но разными наборами и разными соотношениями индивидуальных углеводородов, а суммарное содержание углеводородов в воде рассчитывают без пересчета на стандартное вещество, используя формулу ,где Ai - оптическая плотность экстракта из пробы при i-м волновом числе (измеряется);Ki - значения регрессионных коэффициентов при i-м волновом числе.Регрессионные коэффициенты рассчитывают путем решения системы уравнений вида ,где aij - оптическая плотность j-го градуировочного раствора (экстракта из водного раствора с известным содержанием УВ) при j-м волновом числе (измеряется);cj - суммарное содержание УВ в j-м градуировочном растворе (известно). Достигается повышение точности анализа. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 9 табл., 3 пр.

Изобретение относится к системам водоотведения, а именно к способам оценки контроля сбросов сточных вод от выпусков (водоотводов) абонентов в канализацию. Способ содержит регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде. В нем выполняют разбиение сети водоотведения населенного пункта на непересекающиеся районы с минимальным количеством, преимущественно одним, выпусков воды из них. Регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей осуществляют при превышении в анализе пробы воды, отобранной в случайное время и в случайно выбранной точке, расположенной на выпуске/выпусках воды непересекающихся районов, допустимых концентраций. На этапе обследования непересекающихся районов определяют перспективных абонентов, а анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде выполняют только у перспективных абонентов. Техническим результатом изобретения является снижение капитальных затрат, необходимых для выявления абонентов, в сливных водах которых превышаются предельно допустимые значения загрязнителей в сливной воде, т.к. отсутствует необходимость устанавливать дорогостоящие роботы-пробоотборники на водовыпусках каждого абонента населенного пункта. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к экологии, а именно охране окружающей среды и способам мониторинга состояния пресных водоемов методом биоиндикации для оценки антропогенного загрязнения природных водоемов ртутью. Для этого проводят комплексное определение загрязнения рек по оценке содержания ртути в тканях пресноводных двустворчатых моллюсков, воде и донных отложениях. Забор тестируемых объектов, а именно пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum, воды и донных отложений, производят в вегетационный период и рассчитывают коэффициент биологического поглощения токсиканта как отношение содержания ртути в тканях моллюсков к суммарному содержанию данного металла в воде и донных отложениях. При Кб > 0,00002±0,000001 фиксируют загрязнение водоема ртутью. Изобретение позволяет дать прогноз неблагоприятного токсического состояния водной экосистемы по наличию опасного токсиканта в природном водоеме и может быть внедрен в экологический мониторинг загрязнения речной экосистемы и контроля качества речной воды. 2 табл., 2 пр.

Наверх