Обоснование подходов к оценке и нормированию воздействия осадков сточных вод на природные среды

• Автор: Селивановская, Светлана Юрьевна
• Шифр специальности: 03.00.16, 03.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 361 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1 .Образование, характеристика и санитарное нормирование осадков сточных вод

1.1.Образование и характеристика осадков сточных вод

1.2.Санитарное нормирование осадков сточных вод

2.Методы биотсстнрования для целей экологического нормирования

2.1. Определение токсичности с использованием микроорганизмов

2.1.1. Тесты, основанные на биолюминисценции

2.1.2. Тесты, основанные на измерении ингибирования роста микробной культуры

2.1.3. Тесты, основанные на определении физиологической активности микроорганизмов

2.1.4. Тесты, основанные на ферментативной активности
2.1.5. Тесты, основанные на оценке состава микробного сообщества
2.1.6. Микробные тестсистемы
2.2. Определение токсичности с использованием в качестве тестобъектов беспозвоночных
2.2.1.Ракообразные
2.2.2.Простейшие
2.3.Определение токсичности с использованием растительных тестобъектов
2.4.0предслснис токсичности с использованием батареи тестобъектов
3.Влняние компонентов осадков сточных вод на почвы и растения
3.1 .Характеристика металлов в составе осадков сточных вод
3.2.Влиянис осадков сточных вод на характеристики почв различных типов
3.3. Влияние осадков сточных вод на накопление в растениях металлов и урожайность культур
3.3.1. Сельскохозяйственные растения
3.3.2. Декоративные и лесные культуры
4.Влияние компонентов осадков сточных вод на почвенный биоценоз ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
1.Объекты исследования
2. Отбор проб и создание репрезентативной пробы
3. Подготовка экстрактов образцов
4. Определение токсичности
4.1. Биотестирование с использованием бактерий
4.2. Биотестирование с использованием простейших
4.3. Биотестирование с использованием низших ракообразных
4.4. Биотестирование с использованием растений
5. Проведение полевых исследований
6. Определение характеристик посевов сосны обыкновенной
7. Микробиологические методы
7.1. Измерение углерода микробной биомассы
7.2. Измерение интенсивности дыхания необогащенной почвы
7.3. Расчет метаболического коэффициента
7.4. Определение потенциальной активности азотфиксации почвы ацетиленовым методом
7.5. Дегидрогеназная активность почвы
7.6. Протсолитичсская активность почвы
7.7. Уреазная активность почвы
7.8. Определение интенсивности разложения целлюлозы
7.9. Определение численности почвенных микроорганизмов и расчет коэффициентов функциональной активности почвы
8. Определение фитотоксичности, вызываемой микромицетами
9. Анализ структуры сообщества микромицетов и идентификация микромицетов
. Аналитические методы
. Определение класса опасности осадков сточных вод расчетным способом
. Определение суммарного показателя загрязнения отхода расчетным способом
. Статистическая обработка полученных результатов Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Разработка экспериментальной схемы оценки опасности осадков сточных вод для окружающей природной среды
2. Оценка токсикомстричсских характеристик тесторганизмов по отношению к стандартным токсикантам и определение метрологических характеристик методик биотестирования
3. Определение экотоксикологичсского потенциала реальных образцов осадков сточных вод
4. Изменение уровня токсичности осадков сточных вод в процессе их обработки и хранения
5. Оценка природных и антропогенных факторов формирования уровня фитотоксичности осадков сточных вод
6. Обоснование системы критериев состояния серой лесной почвы в условиях воздействия компонентов осадков сточных вод
6.1. Оценка абиотических критериев состояния серой лесной почвы в условиях воздействия осадков сточных вод
6.2. Оценка биотических критериев, основанных на определении
ответного отклика микробного сообщества серой лесной почвы
6.3. Оценка биотических критериев, основанных на определении
токсичности серой лесной почвы методом биотсстирования
7. Влияние способа предварительной обработки осадка сточных вод на компонентный состав и биологическую активность почвы
7.1. Определение оптимального способа компостирования осадков сточных вод г. Казани
7.2. Оценка воздействия осадков сточных вод, обработанных различными способами на биологическую активность обедненной серой лесной почвы
8. Оценка допустимой нагрузки компонентов компоста из осадка сточных вод на биогеоценоз лесного питомника как основа для разработки
экологически обоснованных норм воздействия
8.1. Характеристика почв в условиях применения компостов из осадка сточных вод первая ротация посевов сосны
8.2. Влияние компонентов компоста из осадка сточных вод на почвенный микробный биоценоз первая ротация посевов сосны
8.2.1. Влияние компоста из осадка сточных вод на биологическую активность микробного сообщества серой лесной почвы
8.2.2. Влияние компоста из осадка сточных вод на состав микробного комплекса серой лесной почвы и его функциональную активность
8.3. Влияние компонентов компоста из осадка сточных вод на посевы сосны обыкновенной первая ротация посевов сосны
6 6
3 9 9 6
8.4. Оценка влияния компонентов компоста из осадка сточных вод на почвенные характеристики, микробоценоз и посевы сосны вторая ротация посевов сосны
8.4.1. Изменение почвенных условий при воздействии компоста из осадка сточных вод
8.4.2. Влияние компоста на почвенный микробоценоз
8.4.3. Оценка влияния компоста на некоторые показатели посевов сосны обыкновенной и индивидуальных растенийвторая ротация посевов сосны
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Литература
Приложение 1. Содержание металлов мгкг в осадках сточных вод, образующихся на различных станциях очистки
Приложение 2. Рекомендации к использованию осадков сточных вод г. Казани в качестве нетрадиционного удобрения в лесных питомниках
Приложение 3. Свидетельство об аттестации методики определения токсичности отходов, почв, осадков сточных вод, сточных, и очищенных сточных, поверхностных, грунтовых и питьевых вод и письмо о ее включении в Федеральный Реестр методик выполнения измерений Приложение 4. Акт внедрения результатов исследования
Приложение 5. Справки об использовании результатов диссертационной работы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В литературе представлен ряд работ, посвященный сравнительному анализу тестов, основанных на биолюминисценции, с другими микробными тестами. Так, проведена сравнительная оценка чувствительности трех микробных тестов но отношению к . Помимо теста ix в опыте использовали подвижный штамм ii v, а также штамм i . На основании установленных значений ЕС выявлено, что наиболее чувствительным и краткосрочным оказался тест ix. По степени чувствительности к токсиканту исследованные тсстобъекты распределились в следующий ряд . Исследование токсичности полициклических ароматических углеводородов фенантрен, бензапирен, пнрен проведено английскими авторами i а. Традиционный тест ix был применен наряду с тестированием на штаммах бактерий, полученных с использованием ДНК рекомбинантной технологии . Значительное снижение интенсивности люминесценции было установлено только в случае тестобъекта . ТА, а в случае других штаммов отмечена даже некоторая интенсификация свечения. В литературе представлены данные об использовании для оценки токсичности опасных соединений и других лю. Vii vi , , . С использованием этого теста авторами исследована токсичность соединения, внесенного в почву, и выявлено, что обработка почвы слабым раствором кислоты, предшествующая волной экстракции, повышает десорбцию металлов и, следовательно, увеличивает токсичность. Показано, что при одинаковой концентрации токсичность веществ, внесенных в почву, меньше, чем их токсичность при растворении в воде, что подтверждает тот факт, что почва обладает способностью снижать токсичность соединений. В последнее время широкое распространение получили разнообразные микробные биосенсоры, которые в качестве тестфункции используют увеличение интенсивность люминисцснции. В этом случае используют различные рекомбинантные штаммы микроорганизмов, например, . Оценка токсичности с использованием микробных тестсистем может также базироваться на определении ингибировании роста как индивидуальных, так и смешанных культур микроорганизмов. Анализ состоит в определении изменения численности клеток бактерий измеряемой по оптической плотности бактериальной суспензии, определении зон ингибирования роста на твердой среде или измерения содержания АТФ i, , Потапова, Королевская, i . Одним из них является тест, предназначенный для анализа растворов отдельных элементов и почв, с использованием типичной почвенной бактерии . I 2, , , Iv, . Ингибирование роста культуры в присутствии токсиканта оценивали в сравнении с контрольным ростом культуры и выражали в виде ЕС, ЕС и ЕСю. С использованием указанного теста проанализирована токсичность 6 водных загрязняющих компонентов и в случае веществ установлено ингибирование роста i, , . Кинетика роста . Результаты определения токсичности явились основанием для обсуждения механизмов действия токсикантов. Проведенное авторами сравнение уровня токсичности, определенного экспериментально с использованием . Апробирована в качестве тестобъекта для анализа модельных токсикантов сульфата меди смеси фенола и формальдегида смеси пестицидов пропанида и сатурна коллекционная культура из рода i Потапова, Королевская, . Модифицированный метод агаровых пластин с использованием Вас. Авторами обнаружена прямая зависимость между концентрацией вещества и диаметром зоны подавления роста культуры. Этот же тест признан наиболее простым по сравнению с ix и . При этом по чувствительности он не уступал тесту на подвижность с использованием . Ингибирование роста микроорганизмов явилось тсстфункцисй при выявлении штаммов, наиболее устойчивых к токсическому действию металлов i . С этой целью проведен скрининг среди различных почвенных микроорганизмов . Iiii, ii . В качестве токсикантов оценивали растворимые соли сульфаты и хлориды Си, , Со, Мп, Мо и . На основании ингибирования роста штаммов микроорганизмов выявлено, что наиболее токсичными оказались сульфаты Си и , причем только для . В случае остальных металлов авторами отмечен стимулирующий эффект. Как показывают исследования и других авторов, бактерии, относящиеся к указанному роду, отличаются высокой чувствительностью к металлам. Именно два штамма .