Методы биотестирования, применяемые в производственном экологическом мониторинге

Биоиндикационные методы и методы биотестирования атмосферного воздуха

Сильнейшее антропогенное воздействие на фитоценозы оказывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе такие как диоксид серы, оксиды азота, углеводороды.

Суждение о загрязнении атмосферного воздуха базируется на сравнительном изучении видового состава лишайников, распространении отдельных видов, морфологических изменений слоевищ, физиологических показателей, прироста и др.

Желательно использовать аппаратурные и экспрессные методы мониторинга с тем, чтобы обеспечивать возможность объективной оценки состояния большого числа растений за короткоевремя. В этом отношении перспективно применение биофизических методов, в первую очередь флуоресцентных. Для оценки качества воздушной среды может быть использовано гашение флуоресценции хлорофилла растительных клеток. Этот способ был реализован и для дистанционного зондирования. Более распространен и успешно апробирован метод биоиндикации воздушной среды на основе замедленной флуоресценции хлорофилла.

Замедленная флуоресценция генерируется в ходе обратных реакций рекомбинации первичных продуктов фотосинтеза и ее характеристика несет информацию о функционировании реакций фотосинтеза. Загрязняющие вещества, угнетающие фотосинтез, вызывают ингибирование замедленной флуоресценции.

Нормативные документы по методам биологического контроля загрязнения атмосферного воздуха в нефтегазовой отрасли отсутствуют и биоиндикационный контроль должны осуществлять высококвалификационные специалисты-экологи.

Методы биотестирования и биоиндикации в контроле загрязнения водной среды

Классность природных вод по системе биоиндикации

Установлено, что истинную оценку воздействия на водную среду невозможно дать по изолированному действию отдельных веществ.

При разработке и стандартизации методик биотестирования практически невозможно учесть все существующие особенности жизнедеятельности организмов. Критерий классности вод устанавливает уровень загрязнения по биоиндикаторному методу прямой оценки качества воды. Метод биоиндикации вод, применяемый в мировой практике, является наиболее оперативным и информативным, носит интегральный характер и широко используется при индикации качества вод малых рек России.

Градация качества вод осуществляется по шести классам в соответствии с мировой практикой биоиндикации вод. Так, первому классу соответствует очень чистая вода, шестому – очень грязная.

Определение классности вод осуществляется путем идентификации присутствующих в водоеме биотаксонов с помощью Атласа, содержащего изображения микроорганизмов, отдельные подробности строения и их краткое описание.

2.2.2 Биотестирование вод

В результате процедуры лабораторного биотестирования при использовании классических методов устанавливается острая или хроническая токсичность исследуемой воды в экспериментах различной продолжительности.

Острый опыт — краткосрочная процедура биотестирования (с установленным в каждой методике временем экспозиции), определяющая острую токсичность исследуемой воды по 50%-ной выживаемости (смертности) тест-объектов.

Хроническая токсичность определяется при менее интенсивном, но более длительном воздействии токсикантов; при этом происходит нарушение равновесия между распадом и синтезом веществ в организме гидробионтов, разрушение генома и прекращение воспроизводства.

На основании данных проведенных экспериментов устанавливается остро летальная концентрация вещества.

Данные о хронической токсичности получают в длительном эксперименте, в котором также может устанавливаться безвредное разбавление.

Отбор проб, процедуру биотестирования, выбор тест-организмов, а также обработку и оценку результатов проводят в соответствии с требованиями РД 118-02-90. Контролю подвергаются сточные воды на выпуске в водный объект:

· канализуемые, из замыкающего створа с площади водосбора территории промысла,

· ливневоталые воды, а также

· водные объекты (ручьи, речки, болота)

В настоящее время для анализа загрязнения чаще всего применяется классический дафниевый тест, в котором критерием служит выживаемость.

Другой более простой способ описан BailleiulMars и BlustRonny (1999).

Они предлагают при токсикометрии каких-либо веществ в течение суток измерять размеры дафний и скорость их передвижения.

Для экспресс-определений используют приборы с применением биосенсоров.

Отечественная система «ЭКОЛЮМ» – это комплект реагентов с биолюминесцентной активностью в комплексе с люминометрами специального назначения.

Биосенсор интегрирует эффекты смесей токсикантов, обеспечивая общий индекс токсичности образца.

Индекс токсичности Т есть величина безразмерная и определяется по формуле:

где I_k и I, соответственно, интенсивность биолюминесценции контрольной и исследуемой пробы.

По величине индекса токсичности анализируемые пробы классифицируются на три группы (таблица 1).

Таблица 1 – Классификация проб по индексу токсичности

Кроме этих двух описанных выше, самых распространенных методов пользуется популярностью экспресс-биотест по иммобилизации клеток простейших животных и одноклеточных жгутиковых водорослей.

В последнее время наметилась тенденция использования для биоиндикации и биотестирования не отдельных биотестов, а систем, включающих тест-организмы различных трофических уровней.

Токсичность нефтепромысловых сточных вод определялась комплексом тест-объектов, состоящих из инфузорий, водорослей и высших культурных растений.

Оптимальный набор тест-организмов должен включать следующих представителей разных трофических уровней: водоросли, коловратки или ракообразные, бактерии и простейшие.