Визначення важких металів у гідробіонтів Herpobdella Octoculata і Asellus Aquaticus, вилучених з очисних споруд міста Дніпродзержинська

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дніпродзержинський державний технічний університет, Дніпродзержинськ

Визначення важких металів у гідробіонтів Herpobdella Octoculata і Asellus Aquaticus, вилучених з очисних споруд міста Дніпродзержинська

І.М.Корнієнко, М.Д.Волошин, О.І.Полянчиков

Анотація

У ході атомно-абсорбційного аналізу встановлено, що водні організми, які вилучені з очисних споруд м. Дніпродзержинська, проявляють біосорбційні властивості по відношенню до важких металів, а саме: мідь, марганець, кобальт, кадмій, свинець, цинк та залізо. Завдяки своїм біологічним властивостям, вони захищають флору і фауну водойм від пагубної дії мутагенних неорганічних сполук.

Аннотация

В ходе атомно-абсорбционного анализа установлено, что водные организмы, которые извлечены из очистных сооружений г. Днепродзержинска, обладают биосорбционными свойствами по отношению к тяжелым металлам, а именно: медь, марганец, кобальт, кадмий, свинец, цинк и железо. Благодаря своим биологическим особенностям, они оберегают флору и фауну водоемов от пагубного воздействия мутагенных неорганических соединений.

Annotation

Durin atomic - adsorbing analysis it was determined that aguatic organisms and active slime received in refinid buildings of Dneprodzerzhinsk, display bioadsorbic properties as regards heavy metals, such as copper, manganese, cobalt, cadmium, lead, zinc and iron. Due to their biological properties they protect flora and fauna of basins and reservoirs from harmful effects of toxical inorganic combinations.

Сучасний антропогенний натиск на водні екосистеми призводить до їх значного забруднення токсикантами різноманітної хімічної природи. Особливе місце серед негативних факторів займають важкі метали. Стічні води, які потрапляють до очисних споруд містять цинк, мідь, хром, нікель, залізо, марганець, свинець, кадмій, кобальт. Після механічної та біологічної очистки концентрація цих речовин знижується, але видалити їх в повній мірі не вдається. Потрапляючи у водойми з недостатньо очищеними стоками, вони спричиняють не лише токсичну, але і канцерогенну, теригенну, мутагенну дію на гідробіонтів, теплокровних тварин і людей. Внаслідок споживання неякісної питної води, важкі метали у людей викликають захворювання на злоякісні новоутворювання, виражені юродства у новонароджених дітей і зміни в спадковому апараті. Отже, одним із перспективних шляхів вирішення цієї проблеми є інтенсифікація роботи очисних споруд та розробка і втілення новітніх методів і заходів.

Завдяки значному положенню, котре займають мутагенні фактори, в останні роки значну увагу приділяють експериментальним дослідженням оцінки їх токсичності для різноманітних гідробіонтів включно риб та молюсків. [1,2] Постановка цих досліджень здійснюється на стику чотирьох наукових напрямків: гідроекології, водної токсикології, гідрохіміі, фізіології та біохімії водних організмів.

Аналіз ряду опублікованих робіт [3,4,5], дозволяє зробити висновок, що ці дослідження не достатньо підготовлені в методичному відношенні та не в повній мірі охоплюють можливості акумуляції важких металів багатьма гідробіонтами, а саме Herpobdella octoculata і Asellus aquaticus.

Метою дослідницької роботи є дослідження властивостей біоакумуляціі важких металів живими організмами Herpobdella octoculata і Asellus aquaticus, вилучених із біоценозу активного мулу водоочисних споруд міста Дніпродзержинська. Експеримент виконували з ПУВКХ у рамках госпдоговору № 350 / 03.

У якості об'єкта дослідження використовували гідробіонти, які були вилучені із аеротенка, призначеного для біологічного очищення стічних вод.

Встановлено, що Herpobdella octoculata - типова форма глоткової п'явки, найбільш розвинена представниця червів. ЇЇ тіло розподілене на сегменти, розміром в межах 1,5 - 2 см. Має центральну нервову, м'язову системи, які добре розвинуті, органи почуттів та розмноження, зоровий апарат. Колір тіла коричневий, який залежить від умов населення. На шкірі розсіяні рецептори, які сприймають різні роздратування: механічні, термічні, хімічні і світлові. Ця п'явка - хижак, має систему травлення. Харчується дрібними безхребетними, що населяють активний мул. Бере участь у регуляції чисельності видів і омолодженні активного мулу [6]. Asellus aquaticus - рівноногий рак. Його тіло сплющене у дорзовентальному направленні, розміром 1,5 см. Має чотири пари кінцівок, нервову, кровотворну системи, органи травлення та розмноження, зоровий апарат. Живе серед розкладених органічних рослинних залишків, якими він живиться. Добре переносить недолік кисню, запобігає процесу гниття [7]. Виявлення властивостей накопичування важких металів із -стічних вод досліджуваними видами, має велике значення для людства, особливо відносно медичного аспекту. Більш докладна характеристика впливу забруднень водного середовища важкими металами на людський організм, наведена у таблиці.

Таблиця. Вплив антропогенних забруднювачів на здоров'я людини [8]

Методика проведення експерименту складалася із декілька етапів: відбір проб досліджуваного матеріалу, підготовка матеріалу для аналізу, мінералізація проб відносно ГОСТ 26657-85, екстракція важких металів атомно-абсорбційним методом.

Принцип метода. Атомно-абсорбційний аналіз оснований на способах вільних атомів певних елементів, які утворюються у полум'ї при введені в нього аналізуємих розчинів, селективно поглинати резонансні випромінювання, визначеної для кожного елемента довжини хвилі. Ступінь атомізаціі різноманітних елементів залежить від летучості, здатності утворювати в полум'ї дисоційовані сполуки, температури полум'я, хімічного складу проб, концентрації аерозолю у полум'ї та розміру його часток. Визначення важких металів проводили на атомно-абсорбційному спектрометрі “Квант”. У ході експерименту встановлені накопиченні концентрації металів вказаними видами: мідь, марганець, кобальт, кадмій, свинець, цинк та залізо представлених на рисунках 1, 2.

Аналізуючи експериментальні данні, можливо стверджувати про суттєву біосорбцію та біоакумуляцію вказаних токсикантів живими організмами Herpobdella octoculata і Asellus aquaticus. Цей дослід підтверджує наявність великих концентрацій важких металів у стічних водах міста Дніпродзержинська, які надходять до очисних споруд з травильними водами чорних та кольорових металів, від локальних систем очистки Дніпровського металургійного комбінату, підприємства по виготовленню лаку та фарб. Порівнюючи накопичувальні властивості важких металів двох організмів можливо помітити, що Asellus aquaticus володіє більш високим потенціалом акумуляції вказаних токсикантів ніж Herpobdella octoculata, що пояснюється особливостями кожного виду.

Результати отриманих концентрацій важких металів представлених у вигляді колоутворюючих діаграм свідчать, що найбільш акумульованим металом серед визначених є залізо, а саме воно утримується організмами Herpobdella octoculata і Asellus aquaticus у кількості 6335 та 8487 мг/кг відповідно. Суттєвою властивістю цих організмів можливо вважати їх здатність до біологічного очищення стічних вод від свинцю, який абсорбується Herpobdella octoculata і Asellus aquaticus у концентраціях 300 та 400 мг/кг відповідно. Процеси біологічної очистки стічних вод від важких металів гідробіонтами стали можливими завдяки інтенсивним біосорбційним можливостям, а саме стійкості Herpobdella octoculata і Asellus aquaticus до важких металів. Тому стійкість гідробіонтів до важких металів зумовлюється перш за все їх можливістю знижувати концентрацію іонів у зовнішньому середовищи та бар'єрним властивостям клітинної оболонки, завдяки чому запобігається проникнення металів усередину клітини та їх дії на чутливі клітинні системи. Сорбція важких металів клітинами гідробіонтів здійснюється, як утримання іонів та комплексів металів компонентами живої біомаси, вона представляє собою електроповерхневе явище у клітинах.

біосорбційний водний метал мутагенний

Рисунок 1. Результати досліджень концентрацій біосорбіруваних важких металів водним організмом Herpobdella оctoculata: 1 - залізо, 2 - кадмій, 3 - марганець, 4 - мідь, 5 - кобальт, 6 - цинк, 7 - свинець у кількості 6335; 1,1; 58; 47; 19; 609; 300 мг/кг відповідно

Рисунок 2. Результати досліджень концентрацій біосорбіруваних важких металів водним організмом Asellus aquaticus: 1 - залізо, 2 - кадмій, 3 - марганець, 4 - мідь, 5 - кобальт, 6 - цинк, 7 - свинець у кількості 8487; 3,2; 162; 119; 1012; 400 мг/кг відповідно

Висновки

Підводячи підсумок експериментальній роботі можливо стверджувати, що вилучені види з очисних споруд міста Дніпродзержинська володіють міцними біосорбційними властивостями по відношенню до важких металів. Вони приймають активну участь у здійсненні ефективної біологічної очистки стічних вод від токсикантів, та виступають у ролі живих біологічних фільтрів, які запобігають влученню високих концентрацій цих мутагенів до річки Дніпро. Особливо головною вадою досліджуємих гідробіонтів, є здатність до біологічної очистки стічних вод від металу першої групи небезпеки, а саме свинцю. Із порівняльної характеристики біосорбційних властивостей вилучених водних організмів зображеної у вигляді колоутворюючих діаграм встановлено, що Asellus aquaticus має більш розвинені сорбційні властивості по відношенню до встановленої групи металів, що пов'язано з реалізацією потужних захисних функцій організму. Завдяки своїм властивостям, Herpobdella octoculata і Asellus aquaticus захищають організм людини, тварин, флору, фауну водойм та мікрофлору очисних споруд від пагубної дії мутагенних неорганічних сполук.

Посилаючись на отримані результати дослідів, в перспективі є плани відносно розробки заходів інтенсифікації біологічної очистки стічних вод від важких металів шляхом збільшення біомаси досліджуваних водних організмів в умовах діючих очисних споруд м. Дніпродзержинська.

Перелік посилань

1. Петухов С.А., Глубокова А.И., Горкин И.Н. Роль металлотионеина в концентрировании тяжелых металлов рыбами // Экологические аспекты химического и радиоактивного загрязнения водной среды. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - С. 36-41.

2. Набиванец Б.И., Линник П.Н., Калабинина Л.В. Кинетические методы анализа природных вод. - Киев.: Наукова думка, 1981. - 138 с.

3. Брагинский Л.П. Методические аспекты биотестирования на Dаphia magna Straus и других ветвистоусых ракообразных // Гидробиологический журнал. - 2000.- Т. 36. - № 5.- С. 56 - 70.

4. Влияние условий существования на связывание тяжелых металлов в тканях пресноводного двустворчатого молюска Anodonta Cygnea // Гидробиологический журнал. - 2003. - Т. 39. - № 6. - С. 72 - 81.

5. Васюков А.Е. Аккумуляция метал лов макрофитами в водоймах зоны Запорожской АЭС // Гидробиологический журнал. - 2003. - Т. 40. - № 4. - С. 94 -102.

6. Жизнь животных: В 7 томах / Гл. ред. Соколов В.Е.; Под. ред. Полянского Ю.И. 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1987. - Т. 1: Черви. - 448 с.

7. Жизнь животных: В 7 томах / Гл. ред. Соколов В.Е.; Под. ред. Полянского Ю.И. 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1987. - Т. 3: Членистоногие - 510 с.

8. Корабльова А.І., Чесанов Л.Г. Вступ до екології, токсикології. - Дніпропетровськ.: Щит екологічної освіти, 2001. - 308 с.

Размещено на Allbest.ru