Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Биотестирование неочищенных и очищенных сточных вод МУП «Уфаводоканал»

Материалом исследования послужили пробы воды, в частности пробы сточных вод, поступающих на очистные сооружения МУП «Уфаводоканал» и пробы очищенной сбрасываемой в реку Белую воды. Сбор материала проводился на БОС 2-й очереди МУП «Уфаводоканал» в июне-июле 2013 г. Для освоения методов биоиндикации в пробах воды изучались качественные и количественные характеристики фитопланктона в живом и фиксированном состоянии.

Работа по изучению метода биотестирования токсичности природных вод по проросткам растений-индикаторов выполнялась в течение июня-июля 2013 года в лаборатории кафедры ботаники БашГУ в дневное время, при сочетании искусственного и естественного освещения в стандартных, оптимальных для тест-растений условиях.

В составе водорослей и цианопрокариот в изученных пробах зарегистрировано 22 таксона водорослей из 4 отделов: Chlorophyta (6), Cyanobacteria (Cyanophyta) (9), Bacillariophyta (5), Euglenophyta (2) (приложение 1).

Проанализирована систематическая структура водорослей и цианобактерий. У представителей Chlorophyta выявлено 3 класса, 3 порядка, 6 семейств, 6 родов. У Cyanophyta 2 класса, 2 порядка, 6 семейств, 8 родов. У Bacillariophyta 1 класс, 2 порядка, 2 семейства, 4 рода. У Euglenophyta 1 класс, 1 порядок, 1 семейство 2 рода.

Наибольшее видовое разнообразие отмечено у цианобактерий, что объясняется тем, что максимум их развития наблюдается в наиболее теплые летние месяцы (рис. 1).

Рис. 1. Роль отделов водорослей и цианобактерий в формировании видового состава фитопланктона

Нами была подсчитана численность клеток водорослей и цианобактерий и освоена методика работы в счетной камере Нажотта (табл. 1).

Таблица 1.

Изменение количественных закономерностей развития водорослей и цианопрокариот в воде на разных стадиях очистки (численность в тыс. кл/л)

Вид водоросли	Количество в загрязненной воде	Количество в очищенной воде
Chlamydomonas sp
Chlorella vulgaris
Chlorococcum sp
Coelastrum Nag
Dactylococcopsis acicularis Lemm
Diatoma vulgare
Euglena viridis Muller
Fragilaria ulna Nitzsch
Fragilaria crotonensis Kitton
Gomphosphaeria lacustris Chod
Merismopedia tenuissima Lemm
Microcystis sp.
Navicula sp.
Oscillatoria lacustris Kleb		-
Pediastrum Meyen		-
Phormidium molle Kutz
Scenedesmus Meyen
Spirulina flavovirens Wisl
Spirulina tenuissima Kutz
Synechocystis salina Wisl
Synedra ulna Nitzsche		-
Trachelomonas volvochina		-

 

При анализе качественного и количественного состава водорослей загрязненной и очищенной сточных вод, мы выявили тенденцию к уменьшению, видового разнообразия в загрязненной воде, а также уменьшения численности водорослей после очистки сточных вод (табл. 2).

Таблица 2.

Изменения численности отделов в загрязненной и очищенной воде (тыс. кл/л)

 

Название отдела	Загрязненная вода	Очищенная вода
Chlorophyta
Cyanobacteria
Bacillariophyta
Euglenophyta
Всего

 

Для оценки воздействия очищенных и неочищенных сточных вод был применен метод биотестирования с использованием Lepidium sativum L. Были получены результаты, которые представлены в табл. 3.

 

 

Таблица 3.

Измеряемые параметры Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием неочищенных и очищенных сточных вод МУП «Уфаводоканал»

 

Наименова-ние воды	Параметры фитотеста
Длина главного корня, мм	Длина побега, мм	Вес, г	Коли-чество листьев	Всхо-жесть, на 5 день,%	Энергия прораста-ния,%	Друж-ность прораста-ния,%
Поступа-ющая вода	2,80 ± 0,14	1,67 ± 082	0,4 ± 0,02	1,7 ± 0,08	24 ± 1,21	46 ± 2,30	46 ± 2,30
Очищенный сток	1,53 ± 0,08	0,70 ± 0,031	0,2 ± 0,01	0,8 ± 0,04	16 ± 0,77	23 ± 1,14	23 ± 1,14
Дистиллиро-ванная вода (контроль)	0,73 ± 0,04	0,30 ± 0,02	0,09± 0,004	0,13 ± 0,01	10 ± 0,48	18 ± 0,89	18 ± 0,89

 

По завершению опыта измерили показатели всхожести семян кресс- салата: длину главного корня (также вычислили среднее значение), длину побега, средний сухой вес (также вычислили среднее значение). Аналогично произвели подсчет количества листьев на побеге.

 

Рис. 2. Параметры длины главного корня Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием неочищенных и очищенных сточных вод МУП «Уфаводоканал»

 

Рис. 3. Параметры длины побега Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием неойищенных и очищенных сточных вод МУП «Уфаводоканал»

Рис. 4. Параметры веса Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием неочищенных и очищенных сточных вод МУП «Уфаводоканал»

 

Рис. 5. Количество листьев Lepidium sativum L., сформировавшееся под воздействием неочищенных и очищенных сточных вод МУП «Уфаводоканал»

Рис. 6. Параметры всхожести, энергии и дружности прорастания, Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием неочищенных и очищенных сточных вод МУП «Уфаводоканал»

Сточная вода оказывала стимулирующее воздействие на развитие Lepidium sativum L. (табл. 3, рис. 2, 3, 4, 5, 6). Это объясняется повышенным содержанием биогенных элементов в сточной воде.

4.2. Биотестирование бутилированных питьевых и минеральных вод,

Мы сравнивали параметры развития Lepidium sativum L., при поливе бутилированными питьевыми водами «Красный ключ», «Чистая вода Кристальная» и дистиллированной водой (контроль).

Бутилированная питьевая вода – пищевой продукт, представляющий собой воду, разлитую в стеклянные или пластиковые бутылки для розничного распространения. Главным отличием от минеральных вод является пониженное содержание солей (сухого остатка), а так же наличие действующих стандартов на общий состав и свойства (СанПин 2.1.4.1074-01 – для централизованных систем водоснабжения и СанПин 2.1.4.1116-02 – для вод расфасованных в емкости).

Для исследования была выбрана методика определения качества вод по измерению показателей всхожести семян, средней длины и среднего сухого веса проростков кресс-салата. Результатами практической работы мы стремились подтвердить возможность оценки качества питьевых и минеральных вод с помощью методов биотестирования с кресс-салатом.

Все исследования по теме проводились в дневное время, при сочетании искусственного и естественного освещения в стандартных, оптимальных для тест-растений условиях.

Таблица 4.

Измеряемые параметры Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием питьевых вод «Красный ключ» и «Чистая вода Кристальная»

 

Наимено-вание воды	Параметры фитотеста
Длина главного корня, мм	Длина побега, мм	Вес, г	Коли-чество листьев	Всхо-жесть, на 5 день,%	Энергия прорас-тания,%	Друж-ность прорас-тания,%
Красный ключ	18,9 ± 0,94	5,7± 0,80	0,39± 0,19	3,4 ± 0,16	48 ± 2,42	26 ± 1,29	26 ± 1,29
Чистая вода Кристаль-ная	24,5 ± 1,23	8,4± 0,43	0,43± 0,02	4,2 ±0,21	59 ± 2,95	31 ± 1,55	31 ± 1,55
Дистилли-рованная вода (контроль)	29,3 ± 1,46	10±0,49	0,38± 0,02	3,9±0,19	63 ± 3,16	24 ± 1,21	24 ± 1,21

 

 

Рис. 7. Параметры длины главного корня Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием питьевых вод «Красный ключ» и «Чистая вода Кристальная»

 

Рис. 8. Параметры длины побега Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием питьевых вод «Красный ключ» и «Чистая вода Кристальная»

Рис. 9. Параметры веса Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием питьевых вод «Красный ключ» и «Чистая вода Кристальная»

 

Рис. 10. Количество листьев Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием питьевых вод «Красный ключ» и «Чистая вода Кристальная»

Рис. 11. Параметры всхожести, энергии и дружности прорастания Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием питьевых вод «Красный ключ» и «Чистая вода Кристальная»

Согласно полученным данным длина корня и длина побега достигают максимума при использовании дистиллированной воды, а вес и количество листьев – при поливе Чистой водой Кристальная. Это свидетельствует об эффективности используемой методики для первоначального мониторинга воздействия воды из различных источников.

Таблица 4

Параметры фитотеста при поливе минеральной водой

Наименова-ние воды	Параметры фитотеста
Длина главного корня, мм	Длина побе-га, мм	Вес, г	Коли-чество листьев	Всхо-жесть, на 5 день,%	Энергия прорас-тания,%	Друж-ность прорас-тания,%
«Белебе-евская-2»	31,0 ± 1,55	9,2 ±0,47	0,41 ± 0,02	3,5 ±0,17	41 ±2,05	28 ± 1,32	28 ± 1,32
«Красно-усольская»	23,8 ±1,19	9,4 ±0,52	0,39 ±0,02	4 ±0,21	63 ±3,16	29 ± 1,43	29 ± 1,43
Дистилли-рованная вода	0,73±0,37	0,3±0,02	0,09±0,004	0,13±0,01	10 ±0,48	18 ± 0,89	18 ± 0,89

Рис. 12 Параметры длины главного корня Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием минеральных вод

Рис. 13. Параметры длины побега Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием минеральных вод

 

Рис. 14. Параметры веса Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием минеральных вод

Рис. 15. Количество листьев Lepidium sativum L., сформировавшееся под воздействием минеральных вод

 

Рис. 16. Параметры всхожести, энергии и дружности прорастания Lepidium sativum L., сформировавшиеся под воздействием минеральных вод

Анализируя полученные результаты можно отметить высокие значения морфометрических параметров и параметров всхожести кресс-салата, проросшего на «Белебеевской-2» и «Красноусольской» водах, что обуславливается относительно низким содержанием магния и хлора в составе комплекса основных ионов. Данные минеральные воды по ГОСТ Р 54316-2011 относятся к слабоминерализованным и маломинерализованным группам, чем также можно объяснить высокие средние значения длины главного корня, длины побега, веса и других параметров.

 

 

ВЫВОДЫ

1. В результате проведенных нами исследований в сточных водах МУП «Уфаводоканал» выявлено 22 вида и внутривидовых таксона водорослей, относящихся к 7 классам, 8 порядкам, 15 семействам, 20 родам. Наибольшее видовое разнообразие было у представителей цианобактерий.

2. В загрязненной воде отмечалось большее количественное развитие водорослей и цианобактерий. В неочищенной сточной воде численность составила 6600 тыс. кл/л, а в очищенной - 1326 тыс. кл/л.

3. Сточная вода оказывала стимулирующее воздействие на развитие Lepidium sativum L. Например, длина побега составила в неочищенной воде 1,67, в очищенной – 0,70, дистиллированной – 0,30. Это объясняется повышенным содержанием биогенных элементов в сточной воде.

4. Кресс-салат может быть с успехом использован для биотестирования питьевых и минеральных вод.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аксенов С. И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов.

Ред. А. Б. Рубин; АН СССР испытателей природы. – М.: Наука, 1990. - 115 с.

2. Александрова В.В.. Применение метода биотестирования в анализе токсичности природных и сточных вод (на примере Нижневартовского района Тюменской области): Монография. — Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. гуманит. ун-та, 2009, 94 с.

3. Алексеев Л.С. Контроль качества воды.- М.: Инфра-М., 2004. - 160 с.

4. Артемов А.В. Сравнительный анализ антропогенного загрязнения снежного покрова и гидросферы урбанизированных ландшафтов. // Экология человека. Москва, 2003, № 4. с. 35.

5. Асаул З.И. Определитель эвгленовых водорослей Украинской ССР. Киев: Наукова Думка, 1975. - 408 с.

6. Вассер С. П., Кондратьева Н. В., Масюк Н. П. и др. Водоросли. – Киев: Наукова Думка, 1989. – 608 с.

7. Волчек А. А., Бульская И. В. Ливневый сток как источник загрязнения поверхностных вод // Вестник БрГТУ, 2012, № 2. 41-43 с.

8. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для вузов. - М.: АСВ, 2006. - 704 с.

9. Григорьев Ю.С., Рудь А.В. Способ биотестирования природных, сточных вод и водных растворов: Пат. РФ № 2222003. Опубл.20.01.2004. Бюл. № 2.

10. Голлербах М. М., Коссинская Е. К., Полянский В. И. Синезеленые водоросли // Опред.пресновод.водор. СССР. Вып. 2. – М.: Советская наука, 1953. – 652 с.

11. ГОСТ Р 5159-2000 «Вода.Общие требования к отбору проб».

12. ГОСТ 17.5.05-85 «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков».

13. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2012 году». Уфа, 2013. с 30-39.

14. Данилов-Данильян В.И. Водные ресурсы России и мира // Экология и жизнь, 2009, №6. с. 48-50.

15. Дедусенко-Щеголева Н. Т., Голлербах М. М. Желтозеленые водоросли. Xanthophyta. Определитель пресноводных водорослей СССР. – Вып. 5. – М.: Советская наука, 1959. – 222 с.

16. Дедусенко-Щеголева Н. Т., Голлербах М. М. Желтозеленые водоросли. Определитель пресноводных водорослей СССР. – Вып. 5. – Л.: Изд-во АН СССР, 1962. – 272 с.

17. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. Москва: АКВАРОС, 2003. - 512 с.

18. Заваров П.И. Фитотесты: преимущества и будущее растений-тестов // Экология человека, 2007, №4. с. 35.

19. Забелина М. М., Киселев И. А., Прошкина-Лавренко А. И., Шешукова В. С. Диатомовые водоросли. Определитель пресноводных водорослей СССР. – Вып. 4. – М.: Советская наука, 1951. – 619 с.

20. Зайцев А.С. Чистая вода // Экология и жизнь, 2009, №3. с. 72-74.

21. Зейферт Д.В. Использование кресс-салата как тест-объекта для оценки токсичности природных и сточных вод Стерлитамакского промузла. Башкирский экологический вестник, 2010. - № 2. с. 39-50.

22. Карелин Я. А., Репин Б. Н. Биохимическая очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 438 с.

23. Кривошеин Д. А., Кукин П. П., Лапин В. Л. И др. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учеб. пособие – М.: Высшая школа, 2003. – 344 с.

24. Ковалев Н.В. Биотестирование воды хозяйственно-питьевого водоснабжения // Экология, 2007, №5. с. 45-47.

25. Кондратьєва Н. В., Коваленко О. В., Приходькова Л. П. Визначник прiсноводних водоростей Украïнськоï РСР. I: Синьозеленi водоростi‑ Сyanophyta. Ч. 1. Загальна характеристика синьозелених водоростей– Cyanophyta. Клас хроококовi– Chroococcophyceae. Клас хамесифоновi– Chamaesiphonophyceae. Киïв, 1984. 385 с.

26. Константинов А. С. Общая гидробиология. – М.: Высшая школа,1986. – 472 с.

27. Кузнецов А. Е., Градова Н. Б. Научные основы экобиотехнологии. Учебное пособ. – М.: Мир, 2006. – 504 с.

28. Кузяхметов Г.Г., Шкундина Ф.Б., Дубовик И.Е., Шарипова М.Ю., Сайфуллина З.Н., Минибаев Р.Г. Краткий определитель водорослей Башкортостана: Учебное пособие / Изд-е Башкирск.ун-та. – Уфа, 1995. - 128 с.

29. Лозановская И. Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высшая школа, 1998. – 287 с.

30. Лоренц В. И. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. Киев, 1972. – 188 с.

31. Львович М. И. Вода и жизнь. – М.: Мысль, 1986. – 254 с.

32. Ляшенко О. А. биондикация и биотестирование в охране окружающей среды: учебное пособие / СПб ГТУРП. – СПб., 2012. – 67 с.

33. Мажейкене А. Б. Исследование сорбентов, применяемых для очистки ливневых водостоков от нефтепродуктов // Научно-технические проблемы водохозяйственного и энергетического комплекса в современных условиях Беларуси: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Брест, 21-23 сентября 2011 г.: в 2-х частях / Брест. гос. техн. ун-т; под ред. П. С. Пойты и др. – Брест: изд-во БрГТУ, 2011. – Ч. 1. – С. 81-84.

34. Матвиенко О.М., Догадина Т.В. Желто-зеленые водоросли – Xanthophyta // Определитель пресноводных водорослей Украинской ССР. Вып. 10. Киев, 1978. - 512 с.

35. Машина Л. Л. Эколого-экономические аспекты эксплуатации систем дождевой канализации // Наук. Працi УкрНДГМI. – 2003. – вып. 251 – с. 196-203.

36. Мелехова, Е. И. Егорова, Т. И. Евсеева и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / О. П.; под ред. О. П. Мелеховой и Е. И. Егоровой. – М.: Академия, 2007. – 288 с.

37. Методика определения токсичности питьевых, грунтовых, поверхностных и сточных вод, растворов химических веществ по измерению показателей всхожести, средней длины и среднего сухого веса, проростков семян кресс-салата (Lepidium sativum) // ПНД Ф Т 14.1:2:4.19-2013. - Москва, 2013.

38. Минибаев Р.Г., Шкундина Ф.Б., Дубовик И.Е., Шарипова М.Ю. Краткий определитель водорослей Башкортостана. – Ч.1: Учебное пособие. – Уфа: РИО БашГУ, 2003. – 148 с.

39. Морозов Н. В. Экологическая биотехнология: очистка природных и сточных вод макрофитами. – Казань: Изд-во КГПУ, 2001. – 396 с.

40. Невзорова А. Б. мониторинг техногенной нагрузки от поверхностных сточных вод на городскую дождевую канализацию // Вестник БрГТУ – 2011. - № 2. – С. 61-66.

41. Орлов Д.С, Садовнокова Л.С., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. Учебное пособие для химических, химико-технологических и биологических специальностей вузов. М.: Высшая Школа, 2002. - 314 с.

42. Остроумов С.А. «Самоочищение» воды в природе // Экология и жизнь, 2005, №7. с.44.

43. Отчет о состоянии водных объектов Республики Башкортостан. Уфа, 2011. – 47 с.

44. Попова Т. Г. Эвгленовые водоросли // Опред. пресновод. водор. СССР. Вып.7. – Л.: Наука, 1955. – 281с.

45. Репин, Б.Н. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения. /Б.Н. Репин, С.С. Запорожец, В.Н. Ереснов. и др. М.: Высш. Шк., 1995. - 431с.

46. Родионов А. И., Кузнецов Ю. П., Соловьев Г. С. Защита биосферы от промышленных выбросов. Основы проектирования технологических процессов. – М.: Химия, КолосС, 2005. – 392 с.

47.Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / под ред. В.А. Абакумова, 1983.

48. Садчиков А. П. Методы изучения фитопланктона. – М.: Университет и школа, 2003. – 157 с.

49. Самсанов А.Л. Вселенная воды // Экология и жизнь, 2007, №5, с. 47.

50. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

51. СанПиН 2.1.4.1116-02. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества.

52. Симов П.Р. Биотестирование в вопросах и ответах // Экология урбанизированных территорий, 2004, №2, с. 79.

53. Сорокелотов С. Вода и город // Экология и жизнь, 2009, №3, с.69.

54. Строганов В.С. Методика определения токсичности водной среды // Методика биологических исследований / Под ред. В.С.Строганова. М.,1971, с. 14-60.

55. Топачевский А. В., Оксиюк О. П. Определитель пресноводных водорослей Украинской ССР. Вып. 11. Киев: Изд. АН УССР, 1960. - 412 с.

56. Хван Т.А. Промышленная экология: учебное пособие. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. – 320 с.

57. Хенце М. Очистка сточных вод: Пер. с англ/ Хенце М., Армоэс П, Ля-Кур-Янсен Й., Арван Э.- М.: Мир,2006. – 480 с.

58. Царенко П.М. Краткий определитель хлорококковых водорослей Украинской ССР. Киев: Наукова думка. 1990. - 208 с.

59. Шевелева А.Г. Биотестирование сточных вод // Экология человека, 2008, №7, с. 67.

60. Шкундина Ф.Б., Дубовик И.Е., Киреева Н.А., Шарипова М.Ю. и др. Использование водорослей и цианопрокариот для мониторинга территорий городов Республики Башкортостан. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 12, №1(4), 2010.

61. Эльпинер Л.И.. Водные ресурсы, климат и здоровье // Экология и жизнь, 2009, №1, с. 80-86.

62. Яковлев С. В., Карелин Я. А., Ласков Ю. М. и др. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1985. – 335 с.

63. Gleick, Peter H. The world's water 2000-2001.Washington, D.C.:Island Press. World health Organization.2000.Global Water Supply and Sanitation 2001. Р. 23-25.

64. Ghafouri M. Spatial Analysis of Urban Stormwater Quality // Journal of Spatial Hydrology/ - 2004. – Spring Vol. 5. – No. 1. – P. 33-46.

65. Gnecco I. Storm water pollution in the urban environment of Genoa, Italy // Atmospheric Research. – 2005. Volume 77, Issues 1-4. – P. 60-73.

66. Marwood C.A., Solomon K.R., Greenberg B.M.. Chlorophyll fluorescence as a bioindicator. Environ Toxicol Chem 2001, Р. 890–898.

67. http://www.ufavodokanal.ru