Биологический мониторинг качества воды

Качество воды постоянно контролируется различными службами. Биологический мониторинг, наряду с химическим, играет в этом процессе немаловажную роль.

Резкие изменения качества воды могут отслеживаться путем наблюдения за поведением водных обитателей в специальных условиях - установках биосигнализации, которые дают моментальную информацию о малейших изменениях в составе воды и дает возможность оперативно реагировать в случае необходимости.

Воздействие длительного загрязнения отслеживается с помощью растений и животных в их естественной среде обитания. Для долгосрочного мониторинга используют искусственные субстраты, погруженные в воду. Использование биологического мониторинга совместно с химическим анализом является наиболее эффективным и объективно отражает ситуацию с качеством воды на водном объекте.

Оценка качества воды химическими методами осуществляется путем рутинного (постоянного) отбора проб воды для анализа на контрольной точке. Технически возможно использование системы постоянного контроля за некоторыми компонентами (содержание кислорода, кислотность, электропроводность - общее содержание солей, а также наиболее распространенные тяжелые металлы и органические соединения). Но такая система контроля не всегда дает истинное представление о состоянии водного объекта.

Использование системы биологического мониторинга дает представление о качестве воды в целом.

Для оперативного слежения за качеством воды на станциях организованы системы биосигнализаторов с участием рыб и водяных рачков.

Рыбы помещаются в специальный прозрачный контейнер, снабженный системой датчиков, через который прямотоком проходит вода из реки. Система слежения работает круглосуточно и полностью автоматизирована. В норме рыбы располагаются посередине потока против течения. В случае изменения качества воды по одному или нескольким параметрам в сторону ухудшения рыбы мгновенно реагируют изменением поведения (замирают, оседают на дно, всплывают). Датчики отправляют зафиксированные изменения в поведении на компьютер для анализа. Одновременно происходит отбор проб воды для химического анализа.

В случае резкого изменения качества воды (сброс в реку токсичных веществ или промышленных отходов в высоких концентрациях) возможно автоматическое отключение подачи воды потребителям до выяснения причин такого изменения.

Аналогичная система работает на станции с использованием водяных рачков.

Инфракрасные датчики фиксируют количество перемещений дафний за промежуток времени. В случае изменения качества воды эта величина меняется. Рачки более чувствительны к изменению состава воды, по сравнению с рыбами, но и продолжительность их жизни намного меньше, что связано с необходимостью регулярно заменять рачков.

Для долгосрочного слежения за качеством воды на станции используют искусственные субстраты с водорослями и донными животными. Один раз в месяц субстраты извлекаются и проводится анализ результатов с помощью биотических индексов, которые учитывают качественный и количественный состав населения субстратов.

Система биологического мониторинга с использованием биосигнализаторов и искусственных субстратов доказала свою необходимость, оправдала затраченные на ее организацию средства и в настоящее время широко используется в бассейне реки Рейн.

Мы проводили краткосрочные тесты по поведенческой токсичности у оризии (Oryzias latipes). Рыбы были экспонированы к токсикантам (цианистый калий [1 или 5 мг / л], фенол [12,5 или 25 мг /л], фенитротион [10 или 20 мг / л] или бентиокарб [10 или 20 мг / л]), и плавательное поведение регистрировалось в течении часа.

Оризии были помещены в экспозиционную камеру с непрерывной проточной системой. Две камеры отслеживали рыб в положениях спереди и сбоку в испытательной камере, и изображения с камер были использованы для расчета позиции оризии в трех измерениях (3D); 3D-данные были обработаны на компьютере и анализировалась как плавательная активность (скорость плавания и поверхностных свойств).

Плавательное поведения оризии подвергалось воздействию различных химических веществ. Частота быстрого плавания значительно возросла под воздействием цианистого калия (5 мг / л), фенола (25 мг / л), или фенитротиона (10 или 20 мг / л). Возрастание во времени закрытия нереста на поверхности воды наблюдалось при экспозиции рыб цианистым калием (1 или 5 мг / л), фенитротионом (10 или 20 мг / л), или бентиокарбом (20 мг / л). Мы полагаем, что загрязнение воды этими токсичными веществами при высоких концентрациях может быть регистратором мониторинга плавательного поведения оризии за часовой период.

Ключевые слова:

медака, поведение плавания, водное качество, биомониторинг.

Все большее число химических веществ, находящихся в использовании в широком спектре областей, а также угрожающих водным системам, разлив химических веществ является заботой.

В самом деле, количество аварийных разливов токсичных химических веществ в реки и потоки были зарегистрированы по всему миру.

В 1986 году 30 тонн пестицидов было выпущено в реку Рейн в результате пожара в промышленном комплексе (Капель и другие, 1988).

В 1991 году, огромное количество фенола оказалось в реке Нактонгана в Южной Корее, и водные организмы были убиты (Ёшида, 2003).

Аварийный разлив цианидов произошел на северо-востоке Румынии в 2000 году (Солдан и другие, 2001).

Эти водные инциденты оставляют потребность в оперативных контролирующих системах для оценки качества воды на ранних стадиях токсических разливов.

Вообще, современные аналитические методы, которые используются для мониторинга качества воды в водных средах, в том числе в водных источниках. Однако, использование инструментального анализа в рамках онлайн-мониторинга может быть трудным для выявление неожиданных токсических веществ и комплексов химических веществ: инструмент анализа по-прежнему не в состоянии эффективно выявлять такие токсиканты в режиме реального времени.

Поэтому, есть необходимость развивать контролирующие онлайн-системы, которые используют водные организмы. Фактически, несколько биологических контролирующих онлайн-систем, которые используют водные организмы, были разработаны и используются для контроля водных источников и расходных материалов. Морские водоросли, дафнии, двустворчатые моллюски, и рыба были выбраны в качестве тест-организмов (Герхардт и др., 2006г).

Мы сосредоточились здесь на использовании поведения рыб для обнаружения загрязнения воды токсическими веществами. Рыбы являются идеальным тест-организмом для исследования динамической токсичности химических веществ в воде.

Изменение поведения рыбы является ценной конечной точкой для немедленной оценки наличия токсических веществ в воде.

Когда рыба подвергается воздействию высокого уровня токсикантов, она показывает изменение поведения до самой смерти. Таким образом, анализ такого аномального поведения рыбы является ценным для мониторинга качества воды в краткосрочный период.

Предыдущие исследования показали изменения в поведении рыбы, двумерные данные в основном были использованы для анализа поведения бассейна (Кане и др, 2004, Парк и др, 2005, Сузуки и др, 2003). Рыбы имеют пространственную способность рассуждения, и их бассейнов производительность стереоскопических в испытательной камере. Поэтому мы рассматривали, что будет полезно собрать и проанализировать трехмерные (3D) данные о динамике поведения.

Японский медака был выбран как испытательный организм и был рекомендован в качестве справочной рыбы (ОЕСД 1999) для нескольких экотоксикологических проверок. Они просты в обслуживании и взрослые небольшие (в среднем длина около 3 см). Мы провели краткосрочную динамику токсичности в медака и рассмотрели вопрос об изменении их поведения как способ контроля за качеством воды.

    Другие статьи по теме

    Механизм регулирования состояния водоемов
    Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фото ...

    Значимость водоохранных лесов
    Леса, помимо хозяйственного, имеют еще особое общественное значение, заключающееся в водоохраной, защитной и лесопарковой их роли. Водоохранное, защитное, гигиеническое и эстетическое зн ...

    Экологические проблемы Забайкалья
    Экология (от греч. оikos - обиталище, местопребывание) - это и есть наука о родном доме человечества, об условиях обитания тех, кто его населяет. В более строгом определении экология - компл ...

    Разделы