Биоиндикация

    Совершенно  очевидно, что многие вопросы водной токсикологии успешно могут решаться при работе на гуппи (изучение механизма  действия токсических веществ, определение  летальных дозировок, изучение влияния  токсических веществ на рост, созревание, развитие, размножение, плодовитость, качество потомства, а также цитоморфологического изменения внутренних органов и  др.).

    Данные, полученные на гуппи, вполне могут быть использованы и до некоторой степени  перенесены на промысловых рыб. Естественно, что для того или иного вида рыб, в связи с их большей или  меньшей чувствительностью к  различным токсическим веществам, потребуется уточнение токсических  концентраций. Подтверждением этому  служит опыт медицинской и промышленной токсикологии, где испытания проводятся, как правило, на лабораторных животных. Живородящая рыбка гуппи является обитателем тропиков. Несмотря на это  гуппи выдерживают значительные колебания температуры, однако размножение  их возможно при температуре не ниже 18–20° С. Оптимальной температурой для них является 22–24° С. Самки  гуппи достигают половозрелости в возрасте 180–200 дней и в дальнейшем в зависимости от условий содержания и кормления мечут мальков  через каждые 28–35 дней. Впервые созревающие  самки при нормальных условиях содержания мечут от 10 до 20 мальков. С каждым последующим пометом плодовитость самок увеличивается и может  достигать до 80 экз. за один помет. 

    Определение влияния токсических  веществ на развитие мальков

    При оценке токсического действия препарата  скорость развития половых продуктов  имеет большое значение. Так, например, время появления вторичных половых  признаков у самцов гуппи, т. е. наступление  половой дифференцировки, под влиянием токсических веществ может замедляться  или, в случае стимулирующего эффекта, происходить скорее, чем в норме. Кроме того, могут наблюдаться  изменения в соотношении самцов и самок. Появление вторичных  половых признаков у самцов гуппи  происходит в среднем в течение 40–50 дней и в значительной степени  зависит от условий содержания. Они  выражаются в изменении лучей  анального плавника и формировании из них гоноподия, а также в  появлении характерной окраски  и изменении хвостового и спинного плавников. 

    Определение влияния токсических веществ  на срок наступления зрелости у самок  и их плодовитость.

    Только  что отметавших самок гуппи помещают в отдельные сосуды и определяют скорость их созревания и плодовитость. Затем их вместе с самцами помещают в аквариумы, в растворы токсических  веществ. Созревших самок высаживают в отдельные аквариумы для  нереста. Сравнивая плодовитость и  срок созревания контрольных и подопытных самок можно судить о действии токсического вещества. Такие опыты  должны проводиться при достаточном  количестве повторностей (не менее 10 самок). Контрольная и опытные серии  в отношении условий содержания должны проводиться в максимально  сходных условиях содержания. 

    Определение влияния токсических  веществ на качество потомства

    Опыты можно проводить как на половозрелых самках, выросших в нормальных условиях, так и на самках, выросших и созревших  в растворах токсического вещества. Выметанные такими самками мальки помещаются в аквариумы с чистой водой. За время опыта проверяют показатели их роста, развития, а также плодовитость и сравнивают с контрольными рыбами. Контролем к этим опытам являются мальки, выметанные самками, созревшими в нормальных условиях. Опыты должны проводиться при достаточном  количестве повторностей (не менее 10 самок  в каждой серии) и в сходных  условиях. 

    Определение влияния токсических  веществ на рост рыб

    Для этих опытов необходимо использовать самок с возможно большей плодовитостью. Мальки, полученные от одной самки, выращиваются в аквариумах с растворами испытываемых токсических веществ  и в аквариумах с чистой водой. Проводится периодическое взвешивание  мальков на торзионных весах. Затем  мальки высушиваются до постоянного  веса (в сушильных шкафах при 70°) и взвешиваются на аналитических  весах. О влиянии токсического вещества на рост судят по показателям веса и соотношению сухого и живого весов. Опыты должны проводиться  не менее чем при пяти повторностях. Опыты должны проводиться в сходных  условиях. 

    Определение обратимости патологических изменений, возникших  под действием  токсических веществ

    При изучении влияния токсических веществ  на организм необходимо учитывать насколько  действие токсического вещества обратимо (в зависимости от концентрации срока  действия). В результате постановки опытов по переводу подопытных рыб  из растворов токсического вещества в чистую воду можно определить срок, в течение которого определенная концентрация вещества не будет вызывать в организме необратимых патологических изменений.

    Определение обратимости может иметь большое  значение при разработке методик  введения в водоемы токсических  веществ, так, например, при введении альгицидов с целью подавления избыточного  развития синезеленых водорослей. Изучение обратимости может иметь большое  значение также при определении  ПДК и степени очистки сточных  вод.

    Критериями  обратимости патологических изменений  под действием токсических веществ  может быть выживаемость подопытных животных, их рост, плодовитость, качество потомства, а также физиологические, биохимические, цитологические и другие показатели.

    Опыты в зависимости от выбранного критерия, проводятся по вышеприведенным схемам. После определенного срока действия токсического вещества подопытные рыбы переводятся в аквариумы с  чистой водой. Приближение показателей  к контрольной серии будет  свидетельствовать об обратимости  патологических изменений, отсутствие изменений в показателях будет  свидетельствовать о необратимом  действии токсического вещества. 

       4.2 Экспериментальное биотестирование качества воды реки Днепр на гидробионтах вида Daphnia magna Straus.

       Известно, что сточные воды, сбрасываемые городскими очистными сооружениями в открытые водоемы республики не очищаются до нормативных показателей. Загрязняющие водоем стоки в зависимости от состава и концентрации химических веществ оказывают губительное воздействие на биоту, уменьшают ее продуктивность, ухудшают качество водных ресурсов. Для оценки качества воды, степени ее токсичности для гидробионтов первостепенное значение приобретают методы биотестирования с помощью водных беспозвоночных. [6]

    Определение токсичности сточной воды сбрасываемой в р. Днепр водопользователями и  воды самого водотока проводили методом  биотестирования с Daphnia magna Straus.

    Для опытов и использовали сточную воду, сбрасываемую в зимнее время с  очистных сооружений гг. Орши, Могилева, Речицы и речную воду с 9 створов, расположенных  в районе выше указанных промышленных городов (выше городов – 5–12 км, ниже сброса с очистных сооружений –  0,5 км, ниже сброса с очистных сооружений – 4–5 км).

    Поставлено 14 хронических опытов с двукратной повторностью. Дня опытов использовали четырехдневную молодь дафний. Продолжительность  опытов составляла 35 суток. Опыт проводили  при температуре 19 ± 1°С. Объем испытуемой воды составлял 300 мл в каждой склянке  концентрация рачков – 5 экз. В качестве корма для дафний использовали хлореллу, которую вносили в опытную  среду 1 раз в три дня, из расчет создания концентрации в опытной  склянке 1,5 млн. кл./мл. Раз в пять дней тестируемую воду меняли на свежую. Выметанную молодь учитывали и удаляли  из опыта. Оценку токсичности воды проводили  по показаниям выживаемости и плодовитости рачков в контрольной и тестируемой  воде. За контроль взята вода со створа №1 (8 км выше г. Орши), которая характеризуется наименьшим загрязнением химически ми компонентами.

    Как показали исследования, проведенные  на р. Днепр, в зимний период с очистных сооружений гг. Орши, Могилева, Речицы в водоток c6pасывается сточная  вода, содержащая значительные количества загрязняющих веществ, основными из которых являются органическое веществ, хлориды, нитриты, азот аммиачный, фосфаты  поверхностно-активные вещества (СПАВы), нефтепродукты, металлы. При этом наиболее загрязнены сточные воды г. Могилева и Речицы, где по отдельным показателям  превышение ПДК составляло от 1,6 до 25,9. В сточной воде г. Речицы сбрасываемой в р. Днепр обнаружено превышение ПДК по нитритам и 80,0 раз, по аммонийному азоту в 10,5; СПАВам в 1,6; нефтепродуктам и 4,6; марганцу - в 25,9 раза.

    Содержание  органического вещесны в сточной  воде превышало аналогичное содержание в реке в 10 раз (пер манганатная  окисляемость 100,6 мгО/л). Сточные воды г. Могилева и Орши значительно загрязнены медью и цинком до 7,7 и 3,9 ПДК, соответственно. Интегрированный показатель степени  загрязнения сточной воды, сбрасываемой промышленными городами в зимнее время находился и пределах 10,3–34,2, в то время как для воды в  р. Днепр он составил 2,3–19,5. Наибольшая степень загрязнения токсическими веществами отмечена на створах, лежащих  ниже сброса сточных вод г.Могилева и Речицы 19,5 (таблице 4.1) 

    Таблица 4.1. Химический состав воды реки Днепр, декабрь 2001 г.

    Сточные воды, сбрасываемые в р. Днепр и  содержащие высокие концентрации загрязняющих веществ многократно разбавляются, в результате чего гидробионты подвергаются длительному воздействию малых концентраций токсических веществ. Токсические вещества, содержащие СПАВы, нефтепродукты, фенольные соединения и, в особенности, тяжелые металлы, относятся к наиболее опасному виду антропогенного загрязнения. Тяжелые металлы не подвергаются биодеградации. Аккумулируясь различных компонентах экосистемы, они ухудшают физиологическое «стояние ракообразных, влияют на структуру и видовое разнообразие. Приводят к выпадению наименее устойчивых к загрязнению групп гидробионтов, что в свою очередь ведет к нарушению экологических связей к.И) и снижению рыбопродуктивности водоема. Исследованиями, проведенными в водоемах Белорусского Полесья отмечено, что превышение ПДК по меди в 1,2–10,0, никеля в 2,0–3,5 раза приводит к уплотнению МЭИ на жабрах рыб, резкому снижению газообмена у них.

    Определение степени токсичности воды р. Днепр  и сточных вод, сбрасываемых водопользователями, проведенное в хронических опытах с дафниями и оцененное по 3-х  бальной системе, показало токсичность  сточной воды сбрасываемой г. Речица, где на 35 сутки отмечена 100% гибель рачков. Вредность воды для гидробионтов установлена и для сточной  воды г. Могилева и створа 6, расположенного на расстоянии 4–5 км от сброса сточных  вод. Выживаемость рачков на этих створах  составила от 10 до 90% (табл. 2). На всех остальных створах, а также в  сточной воде с очистных сооружений г. Орши, выживаемость рачков составила 100%, что согласно 3-х бальной системе  оценки вода на этом участке чистая. 

    Таблица 4.2 Результаты биотестирования при определении хронического токсического действия воды р. Днепр на дафний (29.01-4.03.2002 г.)