Биологический контроль экологической опасности сточных вод различных производств
Есебуа Ε.П
Главный специалист
Отделения по координации
научной работы, доктор
биологических наук,
Сухумский государственный
университет.
Биологический контроль экологической опасности
сточных вод различных производств
При оценке биологической активности химических соединений н их комбинаций, содержащихся в сточных н природных водах, первоочередной задачей является определение «ближних» эффектов (общая токсичность) и их дальних проявлений (канцероген-ность, мутагенность и т.д.). Определение биологической опасности сточных вод имеет первостепенное значение, которое диктуется по крайней мере двумя причинами. Во-первых, возникает опасность их воздействия непосредственно на людей при постоянном контакте в условиях производства Во-вторых, сброс токсических веществ в природные водоемы н водотоки также оказывает негативное воздействие на живые системы.
Проведенные нами ранее исследования о действию сточных вод различных предприятий на клетки харовых водорослей выявило их значительные мембранные эффекты [1, 2, 3].
В сточных водах многих предприятий, в частности, связ!шных как с непосредственной переработкой нефти, так и использованием продуктов ее переработки (например, парафин) присутствует большое количество многоядерных ароматических углеводородов и других соединений, которые могут обладать канцерогенной и мутагенной активностями [4]. В целях выявления возможных экологических последствий нами проводилась токеи-ко-генетическая оценка промышленных стоков до и после очистки.
Методика
Определение токсико-генетической опасности образцов сточных вод микробиологического и нефтеперерабатывающего производств проводили по методике, описанной в работах [5, 6]. В качестве тест-объекта используются клетки Chlorella vulgaris штамм А, выращиваемые в лабораторных условиях на среде Тамня [7].
Тестирование общей токсичности проводится по двум тест-реакциям, основанным на регистрации процессов роста и развития при культивировании на поверхности агаризо-ванных сред в течение 24 и 72 часов. Для генетического контроля осуществляется статистически достоверный подсчет появления числа колоний водоросли Cnlordla vulgaris А, измененных по морфологии, цвету, размерам и с необычным числом клеток.
Результаты и обсуждение
Сточные воды завода белково-витаминных концентратов (БВК) обладают в зависимости от степени разбавления различной токсичностью. Так при разбавлении в 103 раз проб общего стока количество единичных клеток составляет 14,8±1,1% по сравнению с 2,4+0,4% в контроле. При увеличении концентрации (уменьшении разбавления) колнчество единичных клеток увеличивается и в неразбавленных образцах составляет 90,5+3,7%, а угнетение репродуктивной способности хлореллы происходит до 20,3±2,1%, при более высоких величинах разбавления эта величина равняется 72,2±8,0%.
Потенциальное генетическое действие по тесту аномальных споруляций проявляется при обработке образцов сточных вод из усреднителя в разбавлении 10 . Количество микроколоний с необычным числом клеток составляет 10,0±0,9% от контрольной величины. Дальнейшее повьппение концентрации (уменьшение разбавления) приводит к увеличению этого показателя.
Обработка клеток Chlorella испытуемыми образцами сточных вод микробиологического производства приводит к выходу колоний с необычным числом клеток и признаками угнетения роста и появлению видимых мугантных колоний. Появляется большое количество точечных и карликовых колоний, число последних при действии неразбавленной сточной воды доходило до 69,3+10,9% по отношению к другим «нестандартным» колониям.
Образцы проб вод завода БВК, сбрасываемые в водоток (после очистных сооружений) в разбавлениях 104-10° раз, практически не вызывают значительных токсикологических и генетических эффектов. Сравнение протокола проводимого химического анализа лаборатории завода с данными токсико-генетнческого контроля показывает, что наличие эфирорастворимых и взвешенных веществ, а также железа и цинка в пробах сточной воды, вероятно н определяют ее токсичность. Так, снижение содержания этих веществ в воде после очистки не вызывает значительных токсических и мутагенных эффектов.
Образцы вод нефтеперерабатывающего предприятия до системы очистки содержали около 4-103мг/л нефтепродуктов. Токсический эффект, определяемый по выживаемости (число единичных клеток в колонии) оказывается довольно высоким при разбавлении образцов в 102 раз - 30,2±1,9%по сравнению с контролем - 1,2+0,1%. Достоверное изменение регистрируемых величин отмечается при разбавлении 104 раз (14,2+2,0%), при разбавлении 101 раз число единичных клеток составляет 50,2+4,8% и доходят до 100% при действии неразбавленной сточной воды. Нужно отметить, что в интервале разбавлений 104-102 раз количество единичных клеток меняется мало, и резко увеличивается при разбавлении 101 раз. Среднее число автоспор, образованное одной клеткой, стимулируется при обработке клеток сточной водой в интервале разбавлений 104-103 раз, а при действии неразбавленной водой резко падает.
После прохождения очистных сооружений (на сбросе) образцы вод практически не влияют на регистрируемые параметры при разбавлениях 10 -10 раз. В неразбавленных образцах количество единичных клеток и среднее число автоспор, образованное одной клеткой, равняется 49,7+3,1% и 29,8+1,7% соответственно.
Испытуемые сточные воды нефтеперерабатывающего предприятия приводят к нарушению процесса споруляцин клеток хлорелла Мнкроколонни с необычным числом клеток регистрировались, хотя и в небольшом количестве (3,9+0,3%), при разбавлении сточной воды в 104 раз. Повышение концентрации сточной воды (до разбавления в 101 раз)мало влияло на данный показатель, который колеблется в интервале 2,1+0,2% -5,0x0,7"/о; при действии неразбавленных проб с ι очной воды количество колонии с необычным числом клеток доходит до 6,5+0,9% по отношению к контролю. При учете видимых мутантных колоний отмечено образование карликовых, морщинистых, секторных и других колоний водорослей. Уровень мутагенной активности для всех испытуемых проб сточных вод остается достаточно высоким. В образцах сточной воды нефтеперерабатывающего предприятия доминировали морщинистые колонии. Их количество соответствовало 85,0+12,0% - 98,7+11,9% от общего числа выросших.
После очистки воды данного предприятия вызывают небольшие изменения в количестве единичных клеток хлореллы (5,5+0,7%), что сравнимо с контрольными показателями. Испытуемые неразбавленные образцы вод после очистки все же угнетают репродуктивную способность штамма до 16,2+0,7%. хотя эти показатели значительно ниже при разбавлениях 104-102раз.
Количество микроколоний с необычным числом клеток составляет 1,2+0,2% -1,5+0,2% при разбавлениях 10 - 101 раз и возрастает (3,9+0,5%) при обработке клеток неразбавленными пробами после очистки индуцируют выход колоний, измененных по размерам. Как н в предыдущей серии опытов доминировали морщинистые мутантные колонии, хотя их количество значительно ниже по сравнению с водой до очистки.
Таким образом, поступающие на очистные сооружения сточные воды (концентрация нефтепродуктов 4-103мг/л) оказывают выраженное токсическое действие на клетки хлореллы, что подтверждается величинами всех тестируемых параметров. Помимо токсического действия? испытуемые сточные воды нефтеперерабатывающего завода обладали достаточно высокой мутагенной активностью и индуцировали определенный спектр мутационных изменений у хлореллы.
Несмотря на снижение уровня мутагенной активности, полного исключения мутагенных эффектов в очищенных сточных водах не происходит, что подтверждается наличием в исследуемых пробах остатков нефтепродуктов, в том числе бензопирена Последний факт требует разработки способов, связанных с удалением бензопирена из компонентного состава сбрасываемых в водотоки вод.
Литература
- Мотеюнене Э. Использование биоэлектрических реакций растительных клеток как показателей загрязнения водной среды// Ь сб.: Индикация природных процессов и среды. Вильнюс. 1976. С. 103-105.
- Юрин В.М., Боброва Л.Α., Желяева Т.Г. Экспрессное тестирование сточных и природных вод по электр о физиологической реакции клеток Nitella // Химия и технология воды. 1981. Т. 3. С. 455-457.
- Oniani J., Yurin V., Chokhonelidze Μ., Kudriashov A. Evaluation of the mechanisms of water samples membranotropic effects as evidenced by the electroplasmographic analysis // Bull. Georg. Acad. Sci. 1997. V. 156. P. 290-292.
4. Ткнсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М.: Мир. 1982.280с.
- Тульчинская В.П., Кожанова Г.А., Гудзенко Т.В., Васильева Т.В. Биологический мониторинг нефтяных загрязнителей морской воды // Химия н технология воды. 1984. Т. 6. С. 355-364.
- Тульчинская В.П, Васильева Т.В., Кожанова Г.А., Гудзенко Т.В. Использование тест-систем водорослей и культур клеток для оценки токсичности и мутагенного потенциала сточных вод высокой цветности // Комплексные методы контроля качества природной среды. Черноголовка 1986. С. 181-182.
- Tamiya H.'Synchronous culture of algae // Ann. Rev. Plant Physiol. 1966. V. 17. P. 1-21.