Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Кафедра физиологии человека и животных
Биотестирование
Биологические методы определения
токсичности водной среды
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов специальности Экология
и направления Экология и природопользование
Ярославль 2006
1
Стр.1
УДК 615.9 : 574
ББК Е 081я73
Б 63
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2006 года
Рецензент
кафедра физиологии человека и животных
Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова
Составители : канд. биол. наук, доцент Е.В. Рябухина,
ст. науч. сотр. С.Л. Зарубин
Биотестирование. Биологические методы определения токсичБ
63
ности водной среды : метод. указания / Сост. Е.В. Рябухина,
С.Л. Зарубин ; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль : ЯрГУ, 2006. – 64 с.
Преназначено для студентов факультета биологии и экологии,
обучающихся по специальости 013100 Экология, направлению
511100 Экология и природопользование (дисциплина «Биотестирование»,
блок СД), очной формы обучения.
Ил. 5. Табл. 16.
УДК 615.9 : 574
ББК Е 081я73
© Ярославский государственный университет, 2006
© Е.В. Рябухина, С.Л. Зарубин, 2006
2
Стр.2
Тема 1. Токсикологический контроль
качества водной среды
методами биотестирования
1.1. Метод определения токсичности
водной среды по смертности и изменению
плодовитости цериодафний
1.2. Назначение и область применения методики
Биотестирование проводят для определения острой и хронической
токсичности питьевых, грунтовых, поверхностных, сточных
вод, воды в контрольном и других створах водопользования с целью
проверки соответствия качества воды нормативным требованиям
(сточная вода на сбросе не должна оказывать острого токсического
действия, а вода в контрольном и других створах водопользования
– хронического токсического действия на тестобъекты
(«Правила охраны поверхностных вод», 1991 г., п. 5.7), а
также водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов в
лабораторных условиях с использованием в качестве тест-обьекта
низших ракообразных – цериодафний.
Результаты биотестирования учитывают при установлении величин
предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ
в водные объекты.
1.3. Принцип методики
Методика основана на определении смертности и изменений в
плодовитости цериодафний (Ceriodaphnia affinis, Cladocera, Crustacea)
при воздействии токсических веществ, присутствующих в
исследуемой водной среде, по сравнению с контрольной культурой
в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль).
3
Стр.3
Острые опыты проводятся в краткосрочном эксперименте
для предварительной оценки степени токсичности и выявления
остротоксичной концентрации вещества или кратности разбавления
сточных вод для снижения их токсичности.
Острое токсическое действие исследуемой воды (среды) на
цериодафний определяется по их смертности (летальности) за определенный
период экспозиции. Критерием острой токсичности
служит гибель 50% и более цериодафний за 48 часов в исследуемой
воде при условии, что в контроле гибель не превышает
10%.
В экспериментах по определению острого токсического действия
устанавливают:
– среднюю летальную концентрацию отдельных веществ
(кратность разбавления вод), вызывающую гибель 50% и более
тест-организмов (ЛК50-48, ЛКР50-48);
– безвредную (не вызывающую эффекта острой токсичности)
концентрацию отдельных веществ (кратность разбавления вод),
вызывающую гибель не более 10% тест-организмов (БК10-48,
БКР10-48).
Подострые опыты применяются для выявления путей действия
токсиканта на гидробионтов и механизмов отравления организма,
с тем чтобы выбрать адекватный метод определения пороговой
концентрации исследуемого вещества в хроническом опыте.
В подостром эксперименте учитывается ряд показателей, позволяющих
оценить состояние различных систем организма гидробионта
(размножение и плодовитость, питание, число сердцебиений,
рост и линька особей). Продолжительность опытов – от 7 до
30 суток.
Хронические опыты – это заключительный этап токсикологического
исследования. Его задача – выявление пороговых концентраций
веществ, зоны их токсического действия и максимальных
недействующих (безвредных) концентраций, необходимых для установления
ПДК токсических веществ, а также выявление минимальной
кратности разбавления исследуемых вод, при которой
хроническое токсическое действие не проявляется.
Хроническое токсическое действие исследуемой воды на цериодафний
определяется по смертности и изменению их плодовитости
за период 7 и более суток (до появления третьего помета мо4
Стр.4
лоди в контроле) в исследуемой воде по сравнению с контролем.
Продолжительность эксперимента зависит от задач исследования и
может составлять от 7 суток до 3-х месяцев и более.
Показателем плодовитости является среднее количество молоди,
выметанной в течение биотестирования, в пересчете на одну
выжившую исходную самку. Критерием хронической токсичности
служит гибель 20% и более тест-организмов и (или) достоверное
отклонение в плодовитости из числа выживших самок по сравнению
с контролем.
Метод оценки пороговой и предельно допустимой концентраций
определяется данными подострого опыта, при этом используют
физиолого-биохимические показатели, характеризующие функциональное
состояние избирательно поражаемых систем и органов.
1.4. Характеристика тест-объекта
1. Систематическое положение, местообитание. В качестве
тест-объекта используется вид Ceriodaphnia affinis. Относится к
низшим ракообразным, отряду ветвистоусых (Cladocera), семейству
дафнид (Daphniidae), роду цериодафний (Ceriodaphnia).
Этот вид распространен по всему земному шару. Цериодафния
обитает в водоемах всех типов в Европе, Северной Африке, Азии,
Южной Америке. Населяет неглубокие, преимущественно небольшие
озера, пруды, садки, реки и разнообразные маленькие водоемы,
а также каменистые лужи побережий полярных морей. В маленьких
водоемах этот вид встречается реже, чем другие цериодафнии.
В больших, глубоких водохранилищах и озерах
встречаются единично. В Европе встречаются только в литоральном
планктоне, на открытых местах, между зарослей тростника и
между растениями над заиленным дном.
2. Морфология. Тело цериодафний овальное, заключено в хитиновую
прозрачную раковинку, створки раковины на брюшной
стороне не соединены, образуют щель. Тело нечетко сегментировано
на головной, грудной и брюшной (абдоминальный) отделы.
Впереди, под головным отделом, находятся две маленькие антеннулы,
вооруженные осязательными щетинками. По бокам головы
расположены две задние сильно развитые антенны, служащие для
скачкообразного передвижения в толще воды. В грудном отделе
5
Стр.5