«Биотестирование водоемов города уфы» - Дипломная работа

Содержание

Введение 3

Глава 1. Проблема загрязнения воды 5

1.1. Основные источники загрязнения водоемов 7

1.2. Влияние загрязнения водоемов на живые организмы 12

1.3. Правовые аспекты регулирования проблемы загрязнения водоемов 15

Глава 2. Материалы и методы исследования 18

2.1. Объекты исследования 18

2.2. Методы исследования 25

Глава 3. Биотестирование водоемов города Уфы 31

3.1. Экотоксикологическая оценка водоемов на примере Chlorella vulgaris 31

3.2. Экотоксикологическая оценка водоемов на примере Mucor mucedo 36

3.3. Экотоксикологическая оценка водоемов на примере Daphnia magna 38

3.4. Экотоксикологическая оценка водоемов на примере семян кресс-салата 42

3.5. Сравнительный анализ токсичности водоемов г. Уфы 47

Заключение 52

Список литературы 53

Введение

На данный момент считается, что одним из главных индикаторов устойчивого развития - это качество среды обитания. Все нынешние технологии направлены на улучшение эффективности использования природных ресурсов, а значит и на перестройку окружающей среды. В итоге этого происходит её деформация, появляются глобальные, региональные и локальные нарушения (Ляшенко, 2012).

Одной из основных проблем, в период быстро развивающихся антропогенных загрязнений окружающей среды, считаются проблемы исследования экологии среды обитания.

В последние годы активно изучаются биологические методы оценки среды. Основными направлениями этого метода являются - биотестирование и биоиндикация. Использование животных, микроорганизмов и растений в качестве биоиндекаторов дает возможность провести биомониторинг водной, воздушной и почвенной сред.

По мнению Криволуцкого Д.А. (1988), биоиндикация - это оценка состояния различных объектов окружающей среды по наличию тех или иных индикаторных организмов с учетом их морфо-функциональных характеристик. А также он дает еще одно определение: биоиндикация - это выявление биологических и нагрузок связанных с человеческой деятельностью, в основе ее лежит реакции животных и их сообществ на эти нагрузки.

Биотестирование - процедура выявления токсичности среды с использованием тест-объектов, которые дают сигнал об опасности в независимости какие вещества и в каком количестве вызывают изменения важных функций у используемых тест-объектов. Для того чтобы оценить среду применяются типизированные реакции живых организмов. Организм, который прибывает определенное время, в условиях загрязнения подвергается изменениям морфологических, физиологических, генетических, иммунных или биохимических систем.

Анализ качества окружающей среды с применением биологических тест-объектов в последние годы считается одним из актуальных научно прикладных направлений. Но, к сожалению, в учебной деятельности школьников этот вопрос не рассматривается, это является большим минусом в системе образования. Именно этот фактор определил актуальность нашего исследования.

Объектом исследования послужили: семена кресс салата, мукор, хлорелла и дафнии.

Предмет исследования - использование биологических объектов при исследовании оценки загрязненности воды, взятых из разных водоемов.

Методы, примененные при проведении данного исследования: наблюдение, эксперимент, сравнение, теоретический анализ литературных источников.

Целью работы является оценка качества проб воды, водоемов города Уфы, с использованием биологических тест-объектов.

Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи:

1. Сделать анализ качества воды с помощью биотестирования;

2. Получить интегральную оценку состояния исследованных водных объектов.

3. Выявить более чувствительный тест-организм при тестировании водоемов.

По материалам данной работы опубликована статья: Асылкаева А.Д., Фазлутдинова А.И. «Использование культуры Chlorella vulgaris в качестве тест-объекта при изучении загрязненности водоемов города Уфы»: сборник статей «Современные аспекты изучения экологии растений: материалы VII Международной молодежной конкурс-конференции. - Уфа : ООО «Первая типография», 2019. - 100 с. - С. 13-17.

Выдержка из текста работы

Основные источники загрязнения водоемов

Существует большое количество элементов, микробов и химических соединений, которые вызывают загрязнение водных объектов. Их делят на такие виды, как микроорганизмы, органические соединения, которые могут разрушать биологическим путем взвешенные частицы, нитраты, тяжелые металлы, пестициды, соли, гербициды (Исмагилов, 2012).

Микроорганизмы. Микроорганизмы включают в себя патогенные бактерии, вирусы, простейшие и более сложных организмов, которые способны вызывать расстройства в желудке и кишечнике. Сточные воды оказываются основным источником микробного загрязнения поверхностных вод. Микробиологический состав сточных вод зависит, во-первых, от целого ряда социальных аспектов - численности населения, уровня социального развития и характера питания, во-вторых - от содержания органических веществ, химического состава, температуры, pH среды. Оказывают большое влияние также климатические условия, время года и др. (Haas и др.,1999).

Органические вещества естественного или антропогенного происхождения разрушаются аэробными микроорганизмами в реках. Следовательно, ниже по течению реки от места выброса сточных вод обнаруживается уменьшение уровня кислорода, ухудшающее жизнь водной биоты и качество воды.

Взвешенные частицы - это один из главных веществ органического и неорганического загрязнения. Патогены, токсичные тяжелые металлы, органические загрязнители, например, как фосфор найдены во взвешенных частицах. Такие частицы возникают при строительстве дорог, вырубке лесов, разработке месторождений руды, дноуглубительных работ водных объектов, много и естественных причин, которые связаны с материковой эрозией или катастрофами природного происхождения (Исмагилов, 2012).

В чистых водах количество нитратов колеблется от 0,1 до 1 мг/л, следовательно, если их уровень выше 1 мг/л, то это говорит о негативном антропогенном воздействии, например: смыв коммунальных стоков,

городских и сельскохозяйственных осадков. Если в питьевой воде окажется большое количество нитратов, то это может привести к чреватым последствиям.

Засоление вод может быть связана с природными условиями, например, взаимодействие вод с засоленными почвами, или порождаемый деятельностью человека, например, сельское хозяйство с орошением земель, вторжение морской воды в последствие большое количества добычи грунтовых вод на островах и в местах прибрежья, сбрасывании промышленных отходов и солевых растворов после добычи нефти, устранения льда на дорогах и утечки сточных вод (Исмагилов, 2012).

Тяжелые металлы - к ним относятся такие элементы, как ртуть, кадмий и свинец - все они являются микрозагрязнителями и представляют собой значительную проблему, потому что они проявляют особую роль в отношении здоровья людей и природной среды из-за того, что они имеют свойства неизменности, высокой токсичности и накопительности в организме.

Попадание тяжелых металлов в природную среду связано с активной антропогенной деятельностью. Основные источники тяжелых металлов - промышленность, выхлопные газы автотранспорта, отопительные и мусоросжигающие установки. Промышленность, которая загрязняет природную среду тяжелыми металлами - это черная и цветная металлургия, горные предприятие по добычи полезных ископаемых, стекольное, электротехническое производство и другие. Кроме источников связанных с человеческой деятельностью загрязнения природной среды тяжелыми металлами выделяют и другие, природные, например вулканические извержения.

Тяжелые металлы, которые попали в водный объект, в основном скапливаются в донных отложениях, часть их попадают в пищевые цепи и по ним поступают в другие уровни организации окружающей природной среды. Загрязняющие вещества накапливаются донными отложениями и затем в результате жизнедеятельности поступают в водные организмы. Биоаккумуляция и переход загрязняющих веществ по пищевым цепочкам - сложные процессы, непосредственно они влияют на геохимические особенности окружающей среды, физиологические и биохимические особенности организма (Даувальтер, 2001).

Также сильную отрицательную роль проявляют, моющие синтетические средства, которые широко используются в быту. Их широко применяют также в промышленности и сельском хозяйстве. Химические вещества, которые в них содержатся, попадая со сточными водами в водные объекты, оказывают губительное влияние на биологический и физический режим водоемов. Вследствие всего этого, уменьшается количество кислорода в воде, парализуется работа бактерий, которые минерализуют органические вещества.

В связи с интенсивным развитием животноводческих ферм все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли аграрного хозяйства. Кроме промышленного загрязнения на экосистемах рек, особенно в степной зоне, где они, как отмечалось, маловодны пагубно сказывается сельскохозяйственное загрязнение. В реки и речки с весенними и дождевыми водами попадают пестициды и удобрения. Первые из них вызывают отравление ее обитателей, а также могут накапливаться в планктоне, рыбе и других организмах, а потом по цепочке питания поступать в организм человека и действовать отрицательно либо только на отдельные органы, либо на организм в целом; вторые - способствуют чрезмерному размножению водорослей и «цветению» водоема.

Одним из доступных способов защиты водоемов от поступления смытых с полей химических веществ является создание специального барьера из многолетних трав на пути стоков. Травы будут удерживать и немалое количество смытой, богатой гумусом почвы. Не рекомендуется распашка речных пойм и использование их под зерновые и овощные культуры. С тем, чтобы прекратить смыв почвы с таких полей, рекомендуется превращение их в луга с помощью многолетних трав.

Заключение

С каждым годом природная среда загрязняется все сильнее. Это происходит из-за того, что количество промышленных предприятий увеличивается, усиливается урбанизация, возрастает количество автотранспорта, также увеличиваются объемы сточных вод. Вследствии этого под угрозу попадают водные ресурсы.

Истощение и загрязнение водных объектов приводят к ухудшению санитарных и экологических условий, к дефициту питьевой воды, все это перерастает в самую серьезную проблему человечества.

Биотестирование - является одним из методов для выявления загрязненности водоемов. Благодаря использованию многокомпонентной тест-системы нами была проведена экотоксикологическая оценка водоемов на территории города Уфы. В ходе данной работы нами были сформулированы следующие выводы:

1. Результаты проведенного анализа позволяют нам выявить наиболее токсичный водоем, им оказалось озеро в парке Первомай. Наименее токсичным оказался пруд в парке им. С.Т.Аксакова. Озеро Кашкадан и Солдатское занимали промежуточное положение со средней токсичностью.

2. В озере Кашкадан и в пруду на территории парка им. С.Т Аксакова наибольшая токсичность наблюдается в весеннее и осеннее время года, в озере Солдатское, в осенней период, а в озере на территории парка Первомай в летнее время года.

3. Использование многокомпонентной тест-системы при анализе токсичности водоемов позволяет получить интегральную оценку состояния водоемов исследования.

4. Наиболее чувствительным тест-организмом, оказалась одноклеточная зеленая водоросль Chlorella vulgaris. Это свидетельствует о ее обязательном включении в систему биотестирования других разнообразных объектов.

Список литературы

1. Альгология и микология: Грибы и грибоподобные организмы: практическое пособие для студ. спец. 1-31 01 01-02 - «Биология (Научно-педагогическая деятельность)» / В.А. Собченко [и др.]; Министерство образования РБ, Гомельский гос. ун-т им. Ф. Скорины. - Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2009. - 100 с.

2. Андреева В.М. Почвенные и аэрофильные зеленые водоросли (Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales). - СПб.: Наука, 1998. - 351 с.

3. Андреева И.И., Родман Л.С. Ботаника. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2002. - 488 с.

4. Антипова М.Г., Гришина Е.И., Кротова Л.А., Свириденко Б.Ф. Ботаника. - Омск, 2007. - 385 с.

5. Баянов М.Г., Биккинин Р.Ф., Боев В.Г., Дьяченко И.П., Маматов А.Ф. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И., Шкундина И.Б. - Уфа: Китап, 2003. - 155 с.

+ еще 57 источников

Примечания

Оригинал в pdf