Федеральное государственное образовательное  учреждение  
высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

Институт  экономики, управления и природопользования

Кафедра экотоксикологии и микробиологии 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

ВЛИЯНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ РАЧКОВ DAPHNIA MAGNA 
 
 
 
 
 
 
 
 

Научный руководитель      __________ Шашкова Т.Л. 

Студент         ____________ Смирнова В.В. 
 
 

Красноярск 2010

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

      Большую опасность для экосистем водных объектов представляют нефтепродукты, являющиеся одними из самых распространенных и токсичных загрязняющих ингредиентов. При поступлении нефтепродуктов в водный объект со временем происходит перераспределение основных форм миграции в сторону преобладания растворенной и эмульгированной форм. Водорастворимая фракция нефти представляет наибольшую токсикологическую опасность для водных экосистем, поскольку она состоит на 90 % из ароматических углеводородов, которые являются наиболее трудноокисляемыми компонентами нефти и оказывают действие на живые организмы как клеточные яды [18].

      Значительные  количества нефтепродуктов поступают в поверхностные водные объекты (реки и водохранилища) с недостаточно очищенными промышленными сточными водами, а также с рассредоточенным стоком. Самоочищающей способности водных объектов зачастую недостаточно для приведения качества природных вод в состояние, удовлетворяющее нормативам [25]. В этой ситуации важно не только оперативно обнаружить загрязнение, но и определить степень токсического действия на живые организмы, обитающие в водной среде.

      Необходимость решения этой проблемы в условиях непрерывного увеличения антропогенной нагрузки и темпов использования водных ресурсов определяют возможность разработки методов оценки токсичности вод, дающих надёжную информацию об экологическом состояние водных объектов. Одной из актуальных задач является создание системы оперативного контроля, разработка и применение экспрессных методов оценки качества воды. Такую оценку можно получить с помощью стандартных методик биотестирования по определению токсичности воды для гидробионтов [21].

      Одна  из наиболее часто используемых методик основана на определении смертности дафний в исследуемой водной среде, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ – контроль [7].

      Дафниевый тест имеет преимущества перед другими  биотестами благодаря высокой чувствительности к ядам различной природы, а сравнительно короткая продолжительность жизни рачков способствует лучшему отражению «моментальных» концентраций нефтепродуктов в окружающей водной среде, что невозможно выявить при использовании высших водных животных с большой продолжительностью жизни [27].

      На  кафедре экотоксикологии  и микробиологии  был разработан новый оперативный  метод определения токсичности  вод по выживаемости рачков дафний, при выполнении которого соблюдаются  определенные требования по созданию одинаковых кислородных, световых и температурных условий для тест – организмов. Для этого разработаны устройства УЭР-03 и климатостат Р2 для экспонирования тест-организмов во время биотестирования. Первое устройство создает активный газообмен между воздушной и водной средами, а так же равные световые температурные условия для всех анализируемых проб, климатостат Р2, в свою очередь, поддерживает условия на уровне, необходимом для нормальной жизнедеятельности дафний [31].

      Основной особенностью этого метода является непрерывное снабжение воды кислородом воздуха, это может повлиять на результаты токсичности нефтепродуктов, характерной особенностью которых является образование маслянистой пленки на поверхности воды, препятствующей доступу воздуха. В связи с этим представляло интерес оценить действие нефтепродуктов в условиях, создаваемых устройством для экспонирования рачков [5].

        Так же одним из методов определения токсичности воды разработали Стом Д.И. и др. В своих работах, они параллельно с выживаемостью рачков оценивали и реакцию всплытия тест – организмов. Опыты показали, что поведенческая реакция всплытия дафний в поверхностный слой наблюдалась в значительно более низких концентрациях, чем 50% гибель, что позволило сделать вывод, о том, что это новая высокочувствительная тест-реакция ракообразных отряда Cladocera на нефтепродукты [26].

      Возможно  всплытие тест – организмов к поверхности  раствора и является более чувствительной реакцией рачков к присутствию нефтепродуктов, но стоит заметить, что не на все нефтепродукты проявляется данная реакция. При отсутствие, так называемой, поверхностной маслянистой пленки всплытие рачков не происходит и при максимальных концентрациях, тогда как выживаемость значительно снижаться.

      Таким образом, целью данной работы являлось изучение чувствительности рачков Daphnia magna к нефтепродуктам при экспонировании тест-организмов в условиях вращения.

      В рамках этой цели были поставлены следующие  задачи:

      1.Оценить влияние сырой нефти на выживаемость и всплытие рачков и сопоставить эти показатели с количеством кислорода в данных растворах.

      2. Оценить токсичность нефтепродуктов (бензинов АИ 80, АИ 92,АИ 95 и дизельного топлива) по выживаемости и всплытию рачков и сопоставить эти показатели с количеством кислорода в данных растворах.

      3. Сравнить токсическое действие нефтепродуктов и сырой нефти на выживаемость и всплытие рачков дафний.

 

1. Литературный обзор

1.1. Загрязнение пресных  водоемов

     Загрязнение водной среды есть внесение в нее  не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная система разрушается или снижается ее продуктивность.

     Ингредиенты загрязнения – это тысячи химических соединений, особенно металлы или их оксиды, а также токсические вещества. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в практике в настоящее время используется до 500 тысяч химических соединений. При этом около 40 тыс. соединений обладают весьма вредными для живых организмов свойствами, а 12 тыс. – токсичны. [6].

     Непосредственными объектами загрязнения (акцепторами  загрязняющих веществ) служат основные элементы экотопа: атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения  являются составляющие биоценоза –  растения, животные, микроорганизмы.

     Существует  несколько типов загрязнения  пресных водоемов:

     1. Атмосферные воды, несущие массы  вымываемых из воздуха поллютантов  промышленного происхождения. При  стекании по склонам атмосферные  и талые воды дополнительно  увлекают с собой массы веществ. Особенно опасны стоки с городских улиц, промышленных площадок, несущие массы нефтепродуктов, мусора, фенолов, кислот.

     2. Городские сточные воды, включающие  преимущественно бытовые стоки,  содержащие детергенты, микроорганизмы, в том числе патогенные. Ежегодно в целом по стране образуется около 100 км³ таких вод.

     3. Сельскохозяйственные воды. Загрязнение  этими водами обусловлено, во-первых, тем, что повышение урожайности  и продуктивности земель неизбежно  связано с применением ядохимикатов, используемых для подавления вредителей, болезней растений, сорняков. Эти ядохимикаты непосредственно попадают на поверхность почвы или смываются на большие расстояния, неизбежно оказываясь в водных объектах.

     4. Промышленные сточные воды, образующиеся в самых разнообразных отраслях производства, среди которых наиболее активно потребляют воду черная и цветная металлургия, химическая, лесохимическая и нефтеперерабатывающая отрасли промышленности [18].  

     Следует отметить, что загрязнение водных систем представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы. Это обусловлено тем, что процессы генерации или самоочищения протекают в водной среде гораздо медленнее, чем в воздушной. Источники загрязнения водоемов более разнообразны и менее предсказуемы. Естественно, процессы, осуществляющиеся в водной среде и подвергающиеся загрязнению, более чувствительны сами по себе и имеют большее значение для обеспечения жизни на Земле, чем те, которые протекают в атмосфере [23].

      Особая  опасность накопления тяжелых металлов в том, что в отличие от токсикантов, имеющих органическую природу и в большей или меньшей степени разлагающихся в природных водах, ионы тяжелых металлов сохраняются постоянно при любых условиях [28].

      В результате чего снижение количества фильтраторов в водоеме приведет к нарушению питательных цепей и к тому же сильно скажется на процессах самоочищения водоемов, что, в свою очередь, может привести к загрязнению воды органическими веществами[9].

      Аккумуляция стойких токсикантов планктоном, даже если они не отражаются непосредственно на самих планктонах, способствует передачи их следующим звеньям пищевых цепей при выедании планктона рыбами и развития интоксикации рыб, а через рыбу токсиканты могут передаваться человеку. При систематическом накоплении стойких токсикантов возникает кумулятивный токсикоз, который рано или поздно приводит к гибели пораженных особей [28].

     Таким образом, загрязнение пресных водоемов многообразно и носит комплексный характер, поэтому для его оценки необходимо применять методы биологического контроля.

1.2. Нефтяное загрязнение пресных водоемов

     В наше время, когда хорошо развита  промышленность, экологическая проблема стала более серьезной. Невозможность  контролировать все выбросы современных  заводов, ставит под угрозу водные экосистемы.

     Источники поступления углеводородов в  водные объекты можно разделить  на:

     1) антропогенные (поступление в  результате хозяйственной деятельности):

1. первичные (поступление с недостаточно очищенными сточными водами, с диффузным стоком, в результате аварий);
2. вторичные (поступление с атмосферными осадками, "выход" из донных отложений);

     2) природные (естественное содержание  углеводородов в воде).

     Значительные  количества нефтепродуктов поступают  в поверхностные водные объекты  со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслей промышленности. Особенностью промышленных сбросов является их локальный характер, приводящий иногда к созданию высоких концентраций нефти и нефтепродуктов на ограниченном участке акватории [21].

     Также к источникам загрязнения относятся  системы отопления, работающие на нефти, операции обслуживания автомобилей (мойки, стоянки, автозаправочные станции, станции техобслуживания), несанкционированные  свалки отходов, загрязненных нефтепродуктами (опила, песка, шламов, ветоши), гаражи, хранилища нефтепродуктов.

     Существенный  вклад в поступление нефтепродуктов в водные объекты вносят дождевые и талые воды с территорий населенных пунктов. Но помимо организованного  и рассредоточенного стока, неотъемлемой частью на сегодняшний день являются промышленные и транспортные аварии. Возникновение аварийных ситуаций и ситуаций чрезвычайного характера, связанных с загрязнением окружающей среды, на потенциально опасных объектах могут быть обусловлены как опасными природными явлениями (геологическими, метеорологическими, гидрологическими), так и причинами, носящими техногенный характер (нарушение технологии и правил эксплуатации объектов, ошибки в проектировании и строительстве и т.п.). Экологические катастрофы могут вызываться также комплексом иных факторов [23].

     Рассматривая  вопрос загрязнения водной среды  углеводородами, необходимо кратко остановиться на материалах, характеризующих их естественное содержание в природных  водах. Исследования показали, что накопление углеводородов в поверхностном слое воды может происходить в результате непосредственного синтеза, например, сульфатредуцирующими бактериями, которые используют молекулярный водород в качестве единственного источника энергии, а углекислый газ или карбонаты - в качестве источника углерода [25].