Способ выявления загрязнения пресных природных водоёмов ртутью



Способ выявления загрязнения пресных природных водоёмов ртутью
Способ выявления загрязнения пресных природных водоёмов ртутью
Способ выявления загрязнения пресных природных водоёмов ртутью

Владельцы патента RU 2593013:

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО ОрГМУ Минздрава России) (RU)

Изобретение относится к экологии, а именно охране окружающей среды и способам мониторинга состояния пресных водоемов методом биоиндикации для оценки антропогенного загрязнения природных водоемов ртутью. Для этого проводят комплексное определение загрязнения рек по оценке содержания ртути в тканях пресноводных двустворчатых моллюсков, воде и донных отложениях. Забор тестируемых объектов, а именно пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная), воды и донных отложений, производят в вегетационный период и рассчитывают коэффициент биологического поглощения токсиканта (Кб) как отношение содержания ртути в тканях моллюсков к суммарному содержанию данного металла в воде и донных отложениях. При Кб > 0,00002±0,000001 фиксируют загрязнение водоема ртутью. Изобретение позволяет дать прогноз неблагоприятного токсического состояния водной экосистемы по наличию опасного токсиканта в природном водоеме и может быть внедрен в экологический мониторинг загрязнения речной экосистемы и контроля качества речной воды. 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к экологии, охране окружающей среды и способам мониторинга состояния пресных водоемов. Может быть использовано для контроля загрязнения водоемов соединениями ртути различной природы.

В условиях активной антропогенной деятельности загрязнение пресных вод тяжелыми металлами стало особо острой проблемой, так как для них в настоящее время практически не существует надежных механизмов самоочищения (Мамырбаев А.А. Токсикология хрома и его соединений: монография / А.А. Мамырбаев. - Актобе, 2012. - 284 с.). В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами водных систем. Данные соединения попадают в природные воды с промышленными стоками, содержащими соли металлов и следовые количества элементов, с дождевыми водами, фильтрующимися через отвалы, а также при авариях различных химических установок и хранилищ. Для подземных вод большое значение имеет закачка отходов в скважины, шахты и шурфы - как результат добычи полезных ископаемых.

В настоящее время рассматривают две основные группы источников поступления ртути и ее соединений в окружающую среду - природные и антропогенные (Петросян B.C. Глобальное загрязнение окружающей среды ртутью и ее соединениями / B.C. Петросян. - М.: МНЭПУ, Авант, 2007. - 320 с.; Скурлатов Ю.И. Введение в экологическую химию. - М.: Высшая школа. - 2001. - 269 с.). Основными природными источниками выступают верхняя мантия земной коры (в первую очередь - продукты извержения вулканов, гео- и гидротермальной активности) (Грановский Э.И. Загрязнение ртутью объектов окружающей среды / Э.И. Грановский, К.С. Хасенова, A.M. Дарищева, В.А. Фролова // Бюл. Загрязнение ртутью окружающей среды и методы демеркуризации. - Алматы, 2001. - 100 с.; Зилов Е.А. Гидробиология и водная экология (организация, функционирование и загрязнение водных экосистем): учеб. пособие. - Иркутск, 2008. - 236 с.) Мировой океан (включая все виды поверхностных и подземных вод), крупные месторождения ртутьсодержащих пород (рудные пояса и зоны), отдельные рудные поля.

Антропогенными источниками ртути являются различные ртутьсодержащие приборы (вакуумметры, барометры, термометры, изделия электроники и электротехники (ртутные батареи и микробатарейки, флуоресцентные лампы - на территории России в них содержится около 500 т металлической ртути).

Основной способ попадания ртути в водные экосистемы - со сточными водами в виде гомогенных и коллоидных растворов и взвесей. Доля антропогенной составляющей, поступающей в поверхностные воды, составляет величину порядка 57 тыс.т, что в 10 раз превышает поступление из природных источников (Богдановский Г. А. Химическая экология / Г.А. Богдановский. - М.: Изд-во МГУ. - 1994. - 215 с.; Стравинскене Е.С. Проблема биодоступности тяжелых металлов в экологическом мониторинге природных вод / Е.С. Стравинскене: автореф. дисс. - Красноярск, 2012. - 34 с.) В настоящее время специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа, в которую входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как опасные для живых организмов; из них ртуть, свинец и кадмий - наиболее токсичны (Экологические проблемы Верхней Волги: коллективная монография / Под общ. ред. А.И. Копылова. - Ярославль: изд-во ЯГТУ, 2001. - 427 с.). Однако все большее значение приобретает загрязнение среды обитания ртутью, которая характеризуется высокой токсичностью, многообразием форм миграции, спецификой их преобразования в природных условиях, повышенной способностью перераспределения и биоконцентрирования в среде обитания (Ахтямова Г.Г., Янин Е.П., Таций Ю.Г. Вклад техногенного фактора в загрязнение донных отложений бассейна р. Пахна ртутью. Актуальные проблемы экологии и природопользования: сборн. науч. трудов. - М., 2011. - С. 22-26).

Уровень техники

Известен способ определения токсичности окружающей среды, основанный на исследовании тест-объекта в контрольной и опытной пробах с использованием в качестве тест-объекта эмбрионов и личинок морских ежей в морской воде. Эмбрионы и личинки морских ежей для своей среды обитания служат естественным индикатором уровня техногенного загрязнения и являются высокочувствительными к токсическому действию металлов и других токсикантов. К тест-объектам в морской воде добавляют исследуемые пробы почвы, воздуха, речной, питьевой или пресноводных донных отложений. Оценку токсичности проводят по летальности и количеству аномалий развития эмбрионов и личинок по сравнению с контрольной пробой и выражают токсичность в относительных токсических единицах (Патент РФ 2057337).

Недостатком данного способа является тот факт, что оценку токсичности можно проводить только опосредованно, и тем более сложно получить информацию об экологической ситуации в крупном регионе. В данном случае не представляется возможным определить загрязнение каким-либо определенным поллютантом, без учета влияния других.

Известен способ экологической оценки загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами с использованием диких копытных животных. Способ осуществляют путем биоиндикации контролируемой территории, используя в качестве биоиндикаторов внутренние органы диких копытных животных: мышцы, почки, печень. Определяют содержание в них тяжелых металлов, сравнивают полученные результаты с максимально допустимыми уровнями тяжелых металлов в пищевых продуктах, по превышению значений которых судят о наличии загрязненности территории. Наличие долговременного загрязнения определяют по превышению концентрации тяжелых металлов в почках животных, залпового выброса ртути и свинца определяют по превышению их концентрации в мышцах и печени животных-биоиндикаторов.

Способ обеспечивает возможность многоплановой оценки значительного по площади региона при одновременном снижении трудозатрат (Способ экологической оценки загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. - Патент RU 266537).

Недостатком способа является необходимость большой выборки соответствующих животных и связанные с этим затраты на его реализацию. Кроме того, данный способ невозможно применить для выявления содержания токсикантов в тканях гидробионтов.

Получены данные об особенностях аккумуляции таких тяжелых металлов как медь, цинк, свинец и кадмий в теле пресноводных двустворчатых моллюсков U.pictorum и A.cygnea. Выявлено, что в наибольшей степени исследуемые моллюски аккумулируют цинк (коэффициент накопления Kd=547) и свинец (Kd=66) (Соловых Г.Н., Минакова В.В., Карнаухова И.В., Павловская В.В. Сравнительное исследование аккумуляции тяжелых металлов двустворчатыми моллюсками семейств UNIONIDAE и DREISSENIDAE. - Вестник ОГУ. - №6. - 2009. - С. 348-350).

Отмечено угнетающее влияние ионов свинца и кадмия на уровень лизоцимной активности двустворчатых моллюсков U.pictorum, которое приводило к гибели исследуемых организмов на 12-е сутки, уровень лизоцимной активности заметно снижался с 3-х суток к 12-м (в аквариумах с ионами свинца (Pb2+) и на 16-е сутки, уровень лизоцимной активности снижался с 6-8-х суток к 16-м (в аквариумах с ионами кадмия (Cd)) (Соловых Г.Н., Минакова В.В., Карнаухова И.В. Влияние тяжелых металлов на лизоцимную активность пресноводных двустворчатых моллюсков родов UNIO и ANODONTA. - Вестник ОГУ. - №12. - 2006. - С. 235-237).

Прототип

Наиболее близкий к предложенному является способ биоиндикации с использованием мидий Mytilusedulis разных возрастов «Способ оперативной биоиндикации» (патент RU 2395082). С помощью данного способа авторы изучали особенности аккумуляции тяжелых металлов в различных органах мидий и некоторые количественные параметры (уровень раскрытия створок - УРС, амплитуду АМП и частоту аддукции - АДД их двигательной активности. Непосредственно в условиях водоема были проведены сравнительные исследования (биотесты) реакционноспособности нескольких возрастных категорий мидий в ответ на изменяющиеся условия водной среды: периоды прилива-отлива, изменения температуры, солености, а также в условиях антропогенной нагрузки тяжелыми металлами. В целом общий характер поведения моллюсков оказался достаточно пластичным показателем, быстро отражающим изменения экологических факторов окружающей среды и может быть использован как в условиях острого, так и хронического загрязнения.

В качестве недостатка данного способа следует отметить трудоемкость и многостадийность операций, проводимых в природных условиях экспрессными методами с некоторой долей относительности измерений физиологических параметров моллюсков и возможной экстраполяцией данных.

Задача изобретения - разработка эффективного биоиндикационного экспресс-метода выявления загрязнения природных водоемов ртутью в условиях возрастающего антропогенного воздействия.

Новизна изобретения

Впервые в процессе выявления степени загрязнения природных водоемов соединениями ртути предлагается «экспресс-мониторинг определения присутствия ртути в природных водоемах на основе оценки содержания ртути в тканях пресноводных двустворчатых моллюсков, воде и донных отложениях. Что позволит по наличию опасного токсиканта в природном водоеме дать прогноз неблагоприятного токсического состояния водной экосистемы».

Существенные отличия способа выявления загрязнения природных водоемов ртутью заключаются в том, что забор тестируемых объектов, а именно пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная), воды и донных отложений производят в вегетационный период и расчет коэффициента биологического поглощения токсиканта производят по формуле , где См - содержание ртути в тканях моллюсков, Сдо - содержание ртути в донных отложениях, Свода - содержание ртути в воде, и при коэффициенте, превышающем 0,00002±0,000001, судят о загрязнении водоема ртутью.

Технический результат

Разработка объективного и доступного способа выявления зон загрязнения соединениями ртути водоемов, отличающихся по уровню антропогенной нагрузки, позволяет учесть процессы миграции и перераспределения соединений ртути в пресной водной среде. В предлагаемом способе каждый из показателей необходим и значителен для осуществления способа.

Для достижения технического результата и предлагается данный способ, в котором анализ содержания соединений ртути в тканях моллюсков, воде и донных отложениях проводится один раз в год, в период времени с середины июля до середины августа. Особенность времени отбора проб связана, во-первых, с высокой физиологической и биохимической активностью двустворчатых моллюсков, повышением их фильтрующей активности, и, как следствие, повышенным концентрированием токсикантов из среды обитания. Учитывая способность соединений ртути растворяться в липидах и проникать через биологические мембраны клеток гидробионтов, концентрируясь в них и перераспределяясь в жизненно важных органах, необходимо исследовать содержание ртути в теле двустворчатых моллюсков, так как данные организмы, являясь фильтраторами по типу питания, пропускают через мантийную полость большие объемы воды и аккумулируют токсикант. Например, перловица обыкновенная пропускает через мантийную полость за 1 час примерно 7-10 литров воды и, соответственно, накапливает принесенные водными массами токсиканты. Во-вторых, метилированные соединения ртути, а именно они накапливаются в живых организмах, в этот период обладают повышенной химической активностью: поэтому зафиксировать поллютант в наиболее высокой концентрации в тканях моллюсков, воде и верхних слоях донных отложений возможно лишь в данный короткий промежуток времени года. Благодаря уникальной способности ртути к высокой скорости растворения в липидах и проникновению через биологические мембраны с последующим биоконцентрированием в животных тканях данный металл после гибели гидробионтов поступает в донные отложения и придонные слои воды в концентрациях, в десятки раз превышающих экологические нормативы, что в значительной степени увеличивает риск вторичного загрязнения природного водоема. Далее метилированные соединения ртути стремительно преобразуются в неорганические формы токсиканта и некоторая их часть переходит на следующие этапы биогеохимического круговорота - мигрируя в водную среду (более глубокие слои донных отложений преобразуются в сульфиды) и атмосферу.

Для определения миграционной способности соединений ртути в водной экосистеме необходимо определять уровень содержания ртути и в водной массе, так как вода, являясь динамической средой, выступает связующим звеном между всеми компонентами водной экосистемы (донными отложениями и гидробионтами) и в случае возникновения залпового загрязнения, поступающего обычно от техногенного источника удается быстро и своевременно зафиксировать большую концентрацию токсиканта именно в водной компоненте. Кроме того, вода играет ведущую роль в процессах вымывания и растворения солей ртути, и, таким образом, позволяет учитывать вклад природных источников данного металла в общий уровень токсиканта в природном водоеме.

Третьим компонентом, который необходимо учитывать при осуществлении предлагаемого способа, являются донные отложения, играющие, во-первых, большую роль в процессах накопления соединений ртути, так как представляют собой скопления частиц почвы, горной породы, растительных, животных остатков и глины на дне водоема, интенсивно сорбирующие ионы тяжелых металлов, особенно такого динамичного, как ртуть. Эффект сорбции усиливается при наличии частиц глины диаметром около 20 мкм. Во-вторых, важно отметить, что при изменении температурных условий в водоеме и кислотности среды донные отложения могут являться источником вторичного загрязнения для воды и гидробионтов, привнося токсикант в водоем даже при отсутствии загрязняющего источника. Кроме этого ртуть в донных отложениях может аккумулироваться в течение длительного периода времени, поэтому возможно определение загрязнения за определенный временной промежуток.

Снижение концентрации соединений ртути в воде с последующим ее ростом в донных отложениях и тканях моллюсков говорит о переходе поллютанта в грунт и организмы донных гидробионтов. В связи с этим часто при химическом анализе содержания поллютанта только в воде и донных отложениях фиксируется результат, не соответствующий действительному уровню токсиканта в природном водоеме: в связи с этим для получения наиболее объективной полной информации о содержании ртути в природном водоеме необходимо определять его во всех заявленных выше компонентах водной экосистемы: воде, донных отложениях и тканях двустворчатых моллюсков.

В данном случае проводить исследование чаще одного раза в год не является целесообразным, так как для аккумуляции токсиканта необходимо время полного цикла биохимической и физиологической активности двустворчатых моллюсков, для определения соединений ртути в воде должна быть оптимальная температура и значения рН, которые фиксируются только в вегетационный период, для определения поллютанта в донных отложениях также необходимы условия оптимальной температуры, значений рН и активности определенных групп бактерий (например, сульфатредуцирующих), которые наиболее полно выполняются в вегетационный период с середины июля до середины августа.

Раскрытие способа выполнения

Забор воды и определение содержания соединений ртути осуществляется стандартными методами. Полученные данные сравниваются с нормативными величинами содержаний ртути в воде (ПДК), равными 0,0005 мг/л (СаНПиН 2.1.4.1074-01. Нормативы ПДК примесей в воде хозяйственного, питьевого и бытового назначения использования. - М., 2001. - 99 с.). При превышении данного норматива участок реки считается загрязненным.

Пробы донных отложений отбираются с горизонта 0-10 см дночерпателем Патерсона и замораживаются; высушивание в данном случае недопустимо по причине высокой летучести соединений ртути. Концентрация ртути определяется стандартными методами, далее полученные данные сравниваются с «намеченным» экологическим нормативом (Нидерланды), равным 0,00005 мг/кг (Экологические проблемы Верхней Волги: коллективная монография / Под общ. ред. А.И. Копылова. - Ярославль: изд-во ЯГТУ, 2001. - 427 с.). При получении данных, превышающих экологический норматив, участок реки считается загрязненным.

Для исследования содержания ртути в двустворчатых моллюсках используют особей моллюска Unio pictorum, доминирующего в пресных природных водоемах, относящегося к классу Двустворчатые (Bivalvia), надотряду Жаберные (Autobranchia), семейству Унионид (Unionidae). Данные организмы относятся к группе погруженных форм макрозообентоса, обладающих фильтрационным типом питания. Пропуская через мантийную полость большие объемы воды, моллюски отфильтровывают фито- и зоопланктон, которым и питаются. Возраст отбираемых моллюсков составляет около 3-4 лет, что обусловлено вступлением организмов в период высокой физиологической активности, усилением фильтрующей способности, и, соответственно, повышенным концентрированием веществ из окружающей среды.

С каждого исследуемого участка отбирается по 3 моллюска, в которых определяется средний суммарный показатель концентрации соединений ртути.

Отбор двустворчатых моллюсков осуществляется с прибрежной (литоральной) зоны реки и глубины около 40-50 см на опытных точках (участки, где планируется определить наличие или отсутствие загрязнения соединениями ртути) и фоновых вручную. Фоновые участки - это зоны реки, расположенные вне прямого воздействия источников загрязнений вдали от населенных пунктов, промышленных центров и сельскохозяйственных угодий; обычно приурочены к верховьям рек. Для получения проб мягкое тело моллюсков извлекают из раковины, просушивают фильтровальной бумагой, замораживают и хранят при - 18°С.

Определение содержания ртути в тканях двустворчатых моллюсков осуществляется стандартными методами согласно ГОСТ 26929-94 «Сырье и продукты пищевые» (ГОСТ 26929-94 «Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсических элементов». - Межгосударственный стандарт. - 1994. - 12 с.). Полученные данные сравниваются с нормативными величинами содержания ртути в животных тканях (ПДК), равными 0,3 мг/кг (СанПиН 42-123-4089-86 Предельно-допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах. - №4089-86. - М., 1986 г.).

Для выявления соединений ртути в биогеохимическом цикле, включающем донных гидробионтов рассчитывается коэффициент биологического поглощения (Кб), численно равный отношению содержания ртути в тканях двустворчатых моллюсков к суммарному содержанию данного металла в донных отложениях и воде, так как поглощение токсиканта происходит не только из грунта, но и из воды:

где Кб - коэффициент биологического поглощения ртути моллюсками; См - содержание ртути в тканях моллюсков в конкретной точке исследования (мг/кг); Сдо - содержание ртути в донных отложениях, отобранных из точки забора моллюсков (мг/кг); Свода - содержание ртути в поверхностной воде (мг/л).

Пример расчета

Концентрацию ртути в воде, донных отложениях и тканях двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная) определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии (АСС), значения приведены в таблице 1.

Коэффициент биологического поглощения (Кб) вычисляли по формуле:

где См - содержание ртути в тканях моллюсков в конкретной точке исследования (мг/кг); Сдо - содержание ртути в донных отложениях, отобранных из точки забора моллюсков (мг/кг); Свода - содержание ртути в поверхностной воде (мг/л).

Для станции №2 «р. Урал в районе лагеря «Дубки»» расчет производили используя данные таблицы 1:

Полученный коэффициент биологического накопления Кб(ст.№2) сравнивали с фоновым коэффициентом биологического накопления Кб(фоновый):

Таким образом, определение коэффициента биологического поглощения (Кб) соединений ртути в тканях моллюсков в сравнении с ее содержанием в среде (воде и донных отложения) позволило определить большее аккумулирование ртути в тканях моллюсков Unio pictorum со станции №2 «р. Урал в районе лагеря «Дубки»», так как Кб(ст.№2) превысил Кб(фоновый) в 700 раз, что указывает, во-первых, на значительное загрязнение исследуемого участка соединениями ртути, во-вторых, на возможность использовать данный вид моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная) в качестве наиболее информативного биоиндикатора при оценке степени загрязнения водной экосистемы исследуемым токсикантом.

На фоновом участке «река Урал - Большой водозабор» (станция №1) двустворчатые моллюски отбирались в июле 2011 г. и в июле 2013 г. Расчет Кб для данного вида двустворчатых моллюсков не выявил значительного изменения величины (табл. 2), что позволяет использовать его в качестве критерия определения загрязнения водной среды соединениями ртути и применять понятие «фоновый коэффициент» поглощения ртути двустворчатыми моллюсками.

Для расчета фонового коэффициента используется параметр Кб±а, где Кб - средний фоновый коэффициент, а - стандартное отклонение. Статистическая обработка проводится стандартными методами с использованием компьютерных программ EXCEL 2000 (Microsoft, USA). Коэффициенты биологического поглощения, отличающиеся от средних более чем на значение стандартного отклонения (Кб±а), характеризуют данный участок реки как загрязненный. Для перловицы обыкновенной фоновый коэффициент биологического поглощения составил 0,00002±0,000001. Таким образом, при коэффициенте биологического поглощения, превышающем фоновый коэффициент 0,00002±0,000001, фиксируют наличие загрязнения реки соединениями ртути даже при отсутствии превышения ПДК ртути в воде и донных отложениях.

Для пояснения необходимости применения фонового коэффициента использовались следующие примеры.

Пример 1. Определение концентрации ртути в воде и донных отложениях на станции №2 «река Урал в районе лагеря «Дубки»» показало превышение содержания соединений ртути в донных отложениях относительно экологического (намеченного) норматива в 20 раз (табл. 1). В воде и тканях моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная) (табл. 1) превышений ПДК токсиканта обнаружено не было. Коэффициент биологического поглощения Unio pictorum (перловица обыкновенная) превысил фоновый коэффициент в 700 раз (табл. 2), что указывает на значительную аккумуляцию токсиканта в тканях моллюсков по сравнению с фоновым участком даже при отсутствии превышения ПДК. Таким образом, исследование воды, донных отложений и тканей двустворчатых моллюсков позволяет установить присутствие загрязнителя в природном водоеме.

Пример 2. Анализ содержания ртути в воде на станциях «река Урал в районе Водозабора», «река Урал в районе Автодорожного моста», «река Урал в районе Железнодорожного моста» показал отсутствие превышения значений ПДК по данному загрязнителю на всех участках; в донных отложениях концентрация ртути оказалась превышенной во всех зонах, наибольшее отмечено для станции «река Урал в районе лагеря «Дубки»»: намеченный экологический норматив оказался превышен в 900 раз (табл. 1). Для тканей моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная) превышений ПДК отмечено не было, но фоновый коэффициент биологического накопления был превышен на всех исследуемых участках: на станциях «река Урал в районе Водозабора» и «река Урал в районе Автодорожного моста» в 40 и 44 раза соответственно, на станции «река Урал в районе Железнодорожного моста» в 210 раз (табл. 2). Данный факт говорит о неодинаковой интенсивности аккумуляции загрязнителя в тканях гидробионтов в различных зонах реки, что указывает на возможность дифференцированной оценки степени загрязнения природных водоемов ртутью с использованием коэффициента биологического накопления данного тяжелого металла в тканях двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная).

Несмотря на то что ни на одном из исследуемых участков реки превышений ПДК ртути в воде обнаружено не было, данный параметр необходимо учитывать при оценке степени загрязнения природного водоема исследуемым поллютантом, так как вода, являясь динамической средой, выступает связующим звеном между всеми компонентами водной экосистемы и в случае возникновения залпового загрязнения, поступающего обычно от техногенного источника, удается быстро и своевременно зафиксировать большую концентрацию токсиканта именно в воде.

Таким образом, комплексное исследование концентраций ртути в тканях моллюсков Unio pictorum, воде и донных отложениях на разных по уровню токсической нагрузки участках реки позволяет выявить наиболее и наименее благоприятные зоны реки по данному показателю.

Заявляемый способ выявления загрязнения рек соединениями ртути позволяет объективно оценить влияние данного поллютанта на гидробиоценоз по анализу содержания его в тканях доминантного вида пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum. Данный вид моллюсков позволяет выявить загрязнение водоема соединениями ртути по мере их накопления, что свидетельствует о необходимости его использования в индикации состояния природных водоемов.

Все операции начиная от забора моллюсков, донных отложений и воды до вычисления результата лучше всего осуществить в кратчайшие сроки, одномоментно и даже в течение одного дня.

Заявляемый способ предназначен для применения на водоемах культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования, при плановых гидрологических исследованиях реки и ее притоков по водосборным бассейнам, в работе природоохранных организаций, а также может быть внедрен в экологический мониторинг загрязнения речной экосистемы и контроля качества речной воды.

Источники информации

1. Ахтямова Г.Г., Янин Е.П., Таций Ю.Г. Вклад техногенного фактора в загрязнение донных отложений бассейна р. Пахна ртутью. Актуальные проблемы экологии и природопользования: сборн. науч. трудов. - М., 2011. - С. 22-26.

2. Богдановский Г.А. Химическая экология / Г.А. Богдановский. - М.: Изд-во МГУ. - 1994. - 215 с.

3. ГОСТ 26929-94 «Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсических элементов». - Межгосударственный стандарт. - 1994. - 12 с.

4. Грановский Э.И. Загрязнение ртутью объектов окружающей среды / Э.И. Грановский, К.С. Хасенова, A.M. Дарищева, В.А. Фролова // Бюл. Загрязнение ртутью окружающей среды и методы демеркуризации. - Алматы, 2001. - 100 с.

5. Зилов Е.А. Гидробиология и водная экология (организация, функционирование и загрязнение водных экосистем): учеб. пособие. - Иркутск, 2008. - 307 с.

6. Мамырбаев А. А. Токсикология хрома и его соединений: монография / А.А. Мамырбаев. - Актобе, 2012. - 284 с.

7. Петросян В.С. Глобальное загрязнение окружающей среды ртутью и ее соединениями / B.C. Петросян. - М.: МНЭПУ, Авант, 2007. - 320 с.

8. СаНПиН 2.1.4.1074-01 Нормативы предельно-допустимых концентраций примесей в воде хозяйственного, питьевого и бытового назначения использования. - М., 2001. - 99 с.

9. СанПиН 42-123-4089-86 Предельно-допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах. - №4089-86. - М., 1986 г.

10. Скурлатов Ю.И. Введение в экологическую химию. - М.: Высшая школа. - 2001. - 269 с.

11. Соловых Г.Н. Влияние тяжелых металлов на лизоцимную активность пресноводных двустворчатых моллюсков родов UNIO и ANODONTA / Г.Н. Соловых, В.В. Минакова, И.В. Карнаухова. - Вестник ОГУ. - №12. - 2006. - С. 235-237.

12. Соловых Г.Н. Сравнительное исследование аккумуляции тяжелых металлов двустворчатыми моллюсками семейств UNIONIDAE и DREISSENIDAE / Г.Н. Соловых, В.В. Минакова, И.В. Карнаухова, В.В. Павловская. - Вестник ОГУ. - №6. - 2009. - С. 348-350.

13. Стравинскене Е.С. Проблема биодоступности тяжелых металлов в экологическом мониторинге природных вод / Е.С. Стравинскене: автореф. дисс. - Красноярск, 2012. - 34 с.

14. Экологические проблемы Верхней Волги: коллективная монография / Под общ. ред. А.И. Копылова. - Ярославль: изд-во ЯГТУ, 2001. - 427 с.

Способ выявления загрязнения пресных природных водоемов ртутью, включающий отбор проб воды, донных отложений и двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная), отличающийся тем, что забор тестируемых объектов, а именно пресноводных двустворчатых моллюсков Unio pictorum (перловица обыкновенная), воды и донных отложений, осуществляют в вегетационный период, расчет коэффициента биологического поглощения токсиканта производят по формуле где См - содержание ртути в тканях моллюсков (мг/кг), Сдо - содержание ртути в донных отложениях (мг/кг), Свода - содержание ртути в воде (мг/л), и при коэффициенте, превышающем 0,00002±0,000001, судят о загрязнении водоема ртутью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к методам определения нитрит-ионов, и может быть использовано при их определении в питьевых и минеральных водах.

Изобретение относится к гигиенической медицине и экологии и может найти применение при оценке санитарного состояния водоемов. Для этого определяют микробиологическую загрязненность воды.

Использование: для автоматического контроля водного теплоносителя на ТЭС и АЭС. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает последовательные операции подготовки проточной пробы путем охлаждения пробы до 10-50°C и понижения давления до атмосферного, кондуктометрического измерения электропроводности (χt) и температуры (t) прямой пробы, пропуск пробы через H-катионитовую колонку, кондуктометрического измерения электропроводности (χt H) и температуры (tH) H-катионированной пробы, приведения измеренных величин электропроводности к температуре 25°C (χ, χH), проверки на достоверность, определения разности значений электропроводностей прямой и H-катионированной пробы (χ- χH) и расчет значения pH решением системы уравнений ионных равновесий водного раствора.

Изобретение относится к газонефтедобыче и может быть использовано на стадии эксплуатации скважин газовых и газоконденсатных месторождений для определения природы воды, поступающей в продукцию скважин.

Группа изобретений относится к области охраны окружающей среды, в частности к методам и средствам биомониторинга водной среды. Способ включает проведение мониторинга качества воды путем автоматической дистанционной непрерывной регистрации в реальном масштабе времени поведенческих и/или физиологических реакций водных тест-объектов, находящихся в аквариумах, через которые пропускают тестируемую воду стабилизированной температуры, а контроль качества воды проводят по изменениям состояния тест-объектов, при этом осуществляют автоматическое перенаправление тестируемой воды через три и более аквариумов, с находящимися в них водными тест-объектами, при этом подаваемый поток тестируемой воды в каждый момент времени проходит только через один аквариум, а в других - циркуляцию воды осуществляют внутри аквариумов без подачи внешней воды, причем период перенаправления потока тестируемой воды из одного аквариума в другой равен времени, достаточному для оценки поведенческих и/или физиологических реакций водных тест-объектов, смены большей части циркулируемой в аквариуме воды при скорости потока воды, обеспечивающей поддержание в ней стабильной среды для жизнеобеспечения водных тест-объектов, а контроль качества тестируемой воды проводят путем сравнения между собой результатов состояния поведенческих и физиологических реакций водных тест-объектов в моменты времени прохождения протоков тестовой воды в аквариумах.
Изобретение относится к области биологии и предназначено для биомониторинга водоема с использованием генетического состава популяций хирономид. В водоеме осуществляют отбор личинок хирономид IV стадии развития с последующей их фиксацией и приготовлением временных цитологических препаратов политенных хромосом слюнных желез личинок по ацето-орсеиновой методике.

Изобретение относится к экологии, в частности к экспресс-определению фальсификации бутилированных питьевых вод из подземных источников (скважин) и загрязнения питьевой, бутилированной и природной воды.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации азотсодержащих противомикробных препаратов (изиниазида, этамбутола и др.) и антибиотиков (цефалоспоринового ряда - цефазолина, цефатоксима, цефуроксима, цефалексина и др.) в исследуемых жидких средах.

Изобретение относится к определению биологической активности воды. Способ осуществляют путем разделения воды на контрольную и исследуемую части, приготовления сахарного раствора с концентрацией сахара 20%, внесения наиболее распространенных и доступных быстродействующих хлебопекарных дрожжей рода Saccharomyces, определения количества выделившегося углекислого газа и вычисления относительного показателя биологической активности водного раствора из соотношения где Vисслед.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии железа, а именно для концентрирования железа (III) из воды и водных растворов и количественного определения железа (III) в концентрате.

Изобретение относится к экологии, а именно к охране окружающей природной среды, и может быть использовано для оперативной биоиндикации и биомониторинга морских и пресных вод, включая питьевую и сточные воды. Для этого выбирают организм-биоиндикатор путем определения распространения и обилия вида (видов) и оценки их доступности, применение к выбранным организмам ряда тест-воздействий. Критериями отбора организмов-биосенсоров как оперативных биоиндикаторов являются определение их выживаемости, технологичности, реакционноспособности и оценка адекватности реакций. Сначала производят оценку технологичности использования организмов - потенциальных биосенсоров - путем проверки их способности переносить манипуляции в экспериментах, транспортировку, обсыхание, перепады температур и возможности использования его в определенной технической системе мониторинга оперативной биоиндикации. Затем осуществляют проверку отобранных организмов - потенциальных биосенсоров - на реакционноспособность путем определения скорости и устойчивости физиологических и поведенческих реакций на различные лимитирующие и нетоксичные факторы воздействия среды с установлением потенциала реагирования для каждого вида тестируемого воздействия. На основании полученных данных производят окончательный отбор организмов-биосенсоров. На основе повторяемости определенных реакций при одинаковых по силе воздействиях среды выбирают параметры мониторинга биосенсоров. Изобретение обеспечивает непрерывный биологический мониторинг при оперативной биологической оценке (индикации) качества как морских, так и пресных вод, включая питьевую и сточные воды в естественных или искусственных условиях в режиме реального времени. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к аналитической химии и касается способа определения селена в воде. Сущность способа заключается в том, что к анализируемому раствору добавляют 0,4 мл раствора 3%-ного щелочного борогидрида натрия восстановителя, закрывают пробкой, встряхивают и оставляют на 5 мин для восстановления селена до селеноводорода. Далее прибавляют 2,0 мл 2,3-диаминонафталина (ДАН) с массовой долей 0,1% и добавляют порциями по 2 мл гексана и встряхивают по 1 мин, переносят в делительную воронку для расслаивания и разделения фаз, переносят на фильтр и фильтруют в пробирку с предыдущей порцией, поочередно 4-5 раз экстракций для количественного извлечения комплекса гидрида селена с ДАН, затем объединенный экстракт флуориметрируют. Использование способа позволяет с высокой точностью определять концентрацию селена в питьевой воде. 1 ил., 6 табл.

Изобретение относится к области океанологии, гидрофизики, геохимии и экологии морей и может быть использовано для получения первичного материала с целью анализа взвеси, состава воды, а также для исследования связи донных осадков с картиной подводных течений и временное их распределение. Зонд отбора проб воды и донных осадков подвешен на кабель-тросе и содержит емкости с управляемыми клапанами и пробоотборную трубку. При этом зонд выполнен в виде конусообразного контейнера, разделенного на секции. Каждая секция снабжена клапаном забора воды. Внизу контейнера - конуса расположен блок управления с датчиками направления и скорости течения, к которому через датчик натяжения веса на расстоянии не менее 5 метров подвешена пробоотборная трубка для донных осадков с массой на верху. Обеспечивается возможность исследования всей толщи воды, донных осадков, получая информацию о взвеси в момент исследования. 1 ил.

Изобретение относится к индикатору проникновения воды, использующему структуру капсулы с двойным покрытием. Индикатор включает первый и второй разделительные слои, первый и второй клеевые слои, первый и второй покрывающие слои, первый и второй водонепроницаемые слои, водопоглощающий слой, слой красителя, выполненный печатанием на задней поверхности водопоглощающего слоя, и защитный слой для красителя. При этом краситель со структурой капсулы с двойным покрытием включает окрашивающее вещество, состоящее из водорастворимых красителей, пигментов, металла, кремнезема, оксидов металлов и слюды и гидрофильной водопоглощающей безгалогеновой смолы. Защитный слой для красителя, выполняющий влагоизоляционную и водоотталкивающую функцию, выполнен на задней поверхности слоя красителя и предотвращает протекание через заднюю поверхность слоя красителя окрашивающего вещества. Предлагаемый индикатор проникновения воды имеет высокую влагостойкость и обеспечивает возможность точно определять факт проникновения воды даже на очень узком участке. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к инженерной экологии и гидрологии и может быть использовано при моделировании изменения качества воды поверхностных водотоков. Сущность: реку и ее притоки на цифровой топографической карте разбивают на квадраты. Вычисляют количество квадратов, покрывающих реку и каждый ее приток. Вычисляют фрактальную размерность реки. Вычисляют изменение показателя биологического потребления кислорода (БПК) между двумя створами. По увеличению показателя БПК судят о самоочищающей способности водотока в фарватере. Технический результат: определение изменения БПК по длине водотока малоизученных средних и малых рек с учетом гидравлических факторов в реке и фрактальной размерности реки.

Группа изобретений относится к области определения биохимического потребления растворенного кислорода в воде. Устройство для экспресс-анализа биохимического потребления растворенного кислорода содержит измерительный резервуар, выполненный в виде проточной амперометрической ячейки, включающий электрод сравнения и рабочий электрод в виде амперометрического датчика растворенного кислорода, блок коммутации, вычислительный блок суммирования, вычислительный блок вычисления и сравнения, вычислительный блок измерения и индикации. При этом устройство снабжено блоком водоподготовки, амперометрическая ячейка снабжена мембраной, помещенной перед рабочим электродом, с иммобилизованным на ней активным илом, а электрод сравнения и рабочий электрод выходами подключены к входам вычислительного блока сравнения и вычислительного блока суммирования, выход вычислительного блока суммирования соединен с входом вычислительного блока измерения и индикации. Также раскрывается способ экспресс-анализа биохимического потребления растворенного кислорода с использованием описанного выше устройства. Группа изобретений обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение точности анализа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области медицины, в частности к способу получения стандартного образца сульфатного скипидара. Способ получения стандартного образца сульфатного скипидара, включающий отбор пробы воды, двукратную экстракцию сульфатного скипидара диэтиловым эфиром, эфирные вытяжки, полученные после экстракций, объединяют, колбу, в которой экстрагировали образцы воды, промывают диэтиловым эфиром и присоединяют полученную вытяжку к вытяжкам, полученным ранее, собранные эфирные вытяжки промывают дистиллированной водой, затем полученный эфирный слой отделяют от воды и осуществляют его сушку сульфатом натрия, после чего отгоняют диэтиловый эфир из полученного сульфатного скипидара и готовят стандартный раствор путем внесения 0,00005-0,0001 грамм сульфатного скипидара в виалу на 1,5 мл, разбавляют хлористым метиленом до метки и определяют содержание компонентов сульфатного скипидара методом хромато-масс-спектрометрии. Вышеописанный способ позволяет получить стандартный образец сульфатного скипидара. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при экологическом мониторинге природных, сточных вод при контроле состояния объектов окружающей среды. Способ определения примесей этилбензола, декана, никотиновой кислоты, никотинамида в воде включает в себя отбор проб в картридж, наполненный полимерным сорбентом. В качестве полимерного сорбента используют сшитый акриловый сополимер акриламида, содержащего в своем составе макромолекулы от 5 до 100 мол.% карбоксилатных звеньев диметиламиноэтилметакрилата или 2-акриламидо-пропансульфокислоты или 1-10% звеньев хитозана со степенью водопоглощения от 10 до 200 г/г. Проводят анализ содержимого экстракта из сорбента с помощью известных аналитических методов. Использование способа позволяет сократить продолжительность отбора водной пробы в различных температурных режимах окружающей среды в 10 раз и определение в жидкой пробе таких классов органических веществ, как предельные и ароматические углеводороды, органические амиды и кислоты. 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области аналитической химии применительно к оценке суммарных содержаний однотипных органических соединений с помощью оптических средств. Способ включает: отбор пробы, экстракцию углеводородов тетрахлорметаном, сорбционную очистку экстракта с помощью Al2O3, измерения оптической плотности очищенного экстракта и градуировочных растворов в ИК-области спектра при нескольких значениях волновых чисел и построение градуировочной зависимости, в качестве градуировочных растворов используют не менее 15 очищенных экстрактов из водных растворов с известными суммарными содержаниями, но разными наборами и разными соотношениями индивидуальных углеводородов, а суммарное содержание углеводородов в воде рассчитывают без пересчета на стандартное вещество, используя формулу ,где Ai - оптическая плотность экстракта из пробы при i-м волновом числе (измеряется);Ki - значения регрессионных коэффициентов при i-м волновом числе.Регрессионные коэффициенты рассчитывают путем решения системы уравнений вида ,где aij - оптическая плотность j-го градуировочного раствора (экстракта из водного раствора с известным содержанием УВ) при j-м волновом числе (измеряется);cj - суммарное содержание УВ в j-м градуировочном растворе (известно). Достигается повышение точности анализа. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 9 табл., 3 пр.

Изобретение относится к системам водоотведения, а именно к способам оценки контроля сбросов сточных вод от выпусков (водоотводов) абонентов в канализацию. Способ содержит регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде. В нем выполняют разбиение сети водоотведения населенного пункта на непересекающиеся районы с минимальным количеством, преимущественно одним, выпусков воды из них. Регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей осуществляют при превышении в анализе пробы воды, отобранной в случайное время и в случайно выбранной точке, расположенной на выпуске/выпусках воды непересекающихся районов, допустимых концентраций. На этапе обследования непересекающихся районов определяют перспективных абонентов, а анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде выполняют только у перспективных абонентов. Техническим результатом изобретения является снижение капитальных затрат, необходимых для выявления абонентов, в сливных водах которых превышаются предельно допустимые значения загрязнителей в сливной воде, т.к. отсутствует необходимость устанавливать дорогостоящие роботы-пробоотборники на водовыпусках каждого абонента населенного пункта. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-07-27 2016-07-27T02:01:46
Наверх