Фототрофные организмы в системе мониторинга загрязнения водной среды тяжелыми металлами

• Автор: Савельев, Игорь Борисович
• Шифр специальности: 03.00.29
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 352 с. : ил.

1. БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

II. БИОЛОГИЧЕСКИЙ МО 1ИТОРИН1 1РЕДЕЛЕНИЯ И ПОНЯТИЯ

1.2. БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ

1.3. УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АБИОТИЧЕСКОЙ КОМПОНЕНТЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

1.3.1. ЕСТЕСТВЕННЫЙ И АНТРОПОГЕННЫЙ УРОВНИ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛОВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ.

1.3.2. КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛОВ В МОРСКОЙ ВОДЕ И ВЗВЕСИ.

1.3.3. КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛОВ В ДОННЫХ ОСАДКАХ.

1 4. ЭКОФИЗИОЛОГ ИЯ ФОТОТРОФОВ ЛАБОРАТОРНАЯ БАЗА МОНИТОРИНГА.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. ЭК С ПЕР ИМ ЕНТ АЛЬНАЯ ЭКОФИЗИОЛОГИЯ

2.1.1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ ДЛЯ ЭКС IIЕР И МЕН 1ОВ. КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ СРЕДЫ

2.1.2. МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ.
2.1.3. СПОСОБЫ РЕГИСТРАЦИИ ФИЗИОЛОГИ1 ВЕСКИХ ОТКЛИКОВ
2.1.4. МЕТОД ДИАЛИЗНV КУЛЬ ТИВИРОВАНИЯ ДЛЯ РАБОТ ПО ЭКОФИЗИОЛОГИИ И БИОТЕСТИРОВАНИЮ
2.2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.2.1. РАЙОНЫ РАБОТ.
2.2.2. СБОР И ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ТАЛЛОМНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ И ТРАВ
2.2.3. МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕН7РАЦИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ГИДРОБИОНТАХ
3. БИОТЕСТИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
3.1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С КЛЕТКАМИ ФОТОТРОФНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
3.1.1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ МЕТАЛЛОВ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ ОРГАНИЗМОВ.
3.1.2. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА АККУМУЛЯЦИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ.
3.1.3. ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА КУЛЬТУРЫ
ФОТОТРОФНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ.
3.1.3.1 Влияние различных факторов на проявление токсического эффекта
3.1.3.2 Влияние тяжелых металлов на физиологические процессы в клетках фототрофных культур
3.1.4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В КЛЕТКЕ
МЕХАНИЗМЫ ТОКСИЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ
3.1.4. 1.Связывание металла в клетках
3.1.4 2 Влияние тяжелых меташов на биохимические процессы
3.1.5. МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИЙ КЛЕТОК К ДЕЙСТВИЮ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ
3.2. ЭКОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ С КУЛЬТУРАМИ ЦИАНОБАКТЕРИЙ И МИКРОВОДОРОСЛЕЙ
3.2. 1. ЦИАНОБАКТЕРИИ.
3.2.1. 1.Взаимодействие цианобактерий с вам адатом
3.2.1.2.Влияние ионов цинка на морфологию и ультраструктуру клеток цианобактерий
3.2.2. ЗЕЛЕНЫЕ МИКРОВОДОРОСЛИ
3.2.2. 1.Исследования альгобактериальных ассоциации
3.2.2.2 Устойчивость культуры i i i к действию 4 метод получения аксеничной культуры.
3.2.2.3 Исследование росга культур i ii и i i в условиях диализного культививровання.
3 2 2 4 Комбинированное действие меди, железа и фосфора на диализную культуру i ii
3.3. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО БИОТЕСТИРОВАНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ.
3.3.1. ТЕСТОБЪЕКТЫ И ТЕСТПАРАМЕТРЫ.
3.3.2. ДАННЫЕ БИОТЕСТИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНОВ
ЧЕРНОГО МОРЯ.
4. БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ .
4.1. ФИТОБЕНТОСНЫЕ СООБЩЕСТВА ОХОТСКОГО МОРЯ
4.1.1. СТРУКТУРА И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ФИТОБЕНТОСНОГО СООБЩЕСТВА ОДНОЙ ИЗ БУХТ ОХОТСКОГО МОРЯ ОВ ШИКО ТАН
4.2. СООБЩЕСТВА И ПОПУЛЯЦИИ ЧЕРНОГО МОРЯ.
4.2.1. ИЗМЕНЕНИЕ ДОННОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В РАЙОНЕ НЕФТЕБАЗЫ ШЕСХАРИС ЗА ЛЕТ.
4.2.2. ВЛИЯНИЕ ЛОКАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СУБЛИТОРАЛИ НА ВИДОВОЙ И МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ МАКРОФИТОБЕНТОСА.
4.2.3. ОТКЛИК ПОПУЛЯЦИИ ЧЕРНОМОРСКОЙ БУРОЙ ВОДОРОСЛИ I I7 НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД
4.3. ОПЫТ ЛОКАЛЬНОЙ БИОШЩИКАЦИИ ВОД БЕЛОГО И ЯПОНСКОГО МОРЕЙ
5. БИОАКЗСУМУЛЯЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ФОТОТРОФАМ И
5.1. МОРСКИЕ МАКРОВОДОРОСЛИ
5.1.1. УРОВНИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ В ВОДОРОСЛЯХ ИЗ РАЗНЫХ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ РАЙОНОВ МИРОВОГО ОКЕАНА
5.1.2. НАКОПЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ВОДОРОСЛЯМИ В ЗАВИСИМОСТИ О Т
ПРИНАДЛЕЖНОСТИ К ВИДУ.
5.1.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ТАЛЛОМАХ ВОДОРОСЛЕЙ
5.1.4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ТАЛЛОМАХ БУРЫХ И ЗЕЛЕНЫХ
ВОДОРОСЛЕЙ
5.1.4.1 i Японского моря
5.1.4.2. i ii Черною моря .
5.1.4. 3. ii i Японского моря 2i
5.1.4. 4v и С i Японскою моря
5.1.5. НАКОПЛЕНИЕ МЕ ТАЛЛОВ В ВОДОРОСЛЯХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
5.1.6. ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НАКОПЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ВОДОРОСЛЯМИ
5.1.7. ВЛИЯНИЕ ОДНИХ МЕТАЛЛОВ НА НАКОПЛЕНИЕ ВОДОРОСЛЯМИ
ДРУГИХ МЕТАЛЛОВ.
5 2. ВОДНЫ ЦВЕТКОВЫЕ РАСТЕНИЯ
5.2.1. МОРСКИЕ IVА ВЫ БЕЛОГО. ОХОТСКОГО. ЯПОНСКОГО И ЧЕРНОГО МОРЕЙ
5.2.2. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ВИДОВОЙ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ МОРСКИХ Т1АВ
5.2.3. НАКОПЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ЛИСТЬЯМИ МОРСКИХ ТРАВ В
ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ ВОЗРАСТА
5.2.4. НАКОПЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В МОРСКИХ ТРАВАХ В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ВРЕМЕНИ ГОДА.
5.2.5. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА НАКОПЛЕНИЕ
МЕТАЛЛОВ МОРСКИМИ ТРАВАМИ.
6. ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ. КОМПЛЕКС НЕОТЛОЖНЫХ МЕР.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ. УРОВНИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ .МЕТАЛЛОВ В ВОДОРОСЛЯХ И МОРСКИХ ТРАВАХ ИЗ РАЗНЫХ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ РАЙОНОВ МИРОВОГО ОКЕАНА
ВВЕДЕНИЕ


Результаты полевых исследований подтверждают изложенную схему по мере приближения к источникам загрязнения металлами, расположенными на побережье, концентрация этих элементов в воде во всех фракциях возрастает , , , , Уиндо. Морозов и др. Христофорова, . Однако, как показывает практика, анализ проб воды целиком или по фракциям с определенной периодичностью является дорогостоящим и трудоемким . Получаемые при этом данные представляются малоценными изза того, что при сравнительно небольшом количестве проб трудно избежать влияния таких факторов, как сезонность, соленость, течение, приливы и отливы, скорость осаждения взвеси, количество присутствующего органического вещества и друг ие. Для анализа малых концентраций металлов в пробах морской воды требуются большие объемы воды, из которой металлы экстрагируются либо специальными органическими компонентами, либо путем добавления хелатной формы смолы Морозов, Демина, . Эти методы дороги и сложны, а большое число операций с пробами увеличивает вероятность их загрязнения. Получаемая при этом информация не дает возможности прогнозирования вероятного токсического воздействия на морскую биоту. Например, присутствие гуминовой кислоты или других комшексообразующих соединений может принести к резкому изменению концентрации металлов в разных фракциях воды. Но ив этом случае наличие высокой концентрации металлов не обязательно будет означать потенциально высокую их токсичность для биоты. Кроме того, не всегда легко оценить токсичность металлов, адсорбированных на частицах взвеси или находящихся в ионном состоя нии. Вероятно, по этой причине, в литературе имеются немногочисленные сведения о степени токсичности различных форм металлов и механизмах их поступления в морские организмы ЗсЬикгзВаМез, . Основная часть исследований по оценке уровня загрязнения морской среды металлами ориентирована на получение данных, с помощью которых можно было бы предсказать их влияние на промысловые организмы и, в конечном счете, на здоровье людей Мартин, Патин, . С этой точки зрения данные о концентрации металлов в пробах воды имеют ряд недостатков, так как их трудно использовать для предсказания возможного токсического действия на биоту, не говоря уже об их влиянии на пищевую цепь и здоровье людей. Не случайно, среди некоторых специалистов стало утверждаться мнение, что загрязнение океана металлами не представляет никакой опасности, так как обнаруживаемые там концентрации низки. Основанием для такого рода утверждений могут служить результаты опытов на разных группах гидробионтов а также на лабораторных экосистемах Строганов, Филенко, . Таблица 1. Средние значегия концентраций металлов в природных водах Виноградов, . Существуют и другие нерешенные проблемы, связанные с сопоставлением данных о концентрации металлов в пробах воды, взятых из разных гидрографических районов океана Мировой океан, вып. М. . ДСП. Значительные вариации данных о концентрации металлов в воде, как уже отмечалось выше, зависят от многих факторов от времени года, времени дня, гидрологических условий и методов отбора и анализа проб Ежегодник качества морских вод по гидрохимическим показателям за год. Концентрации металлов изменяются в широком диапазоне в зависимости от амплитуды изменения этих факторов, так что для получения достоверных различий средних значений концентраций металлов количество проб должно быть достаточно большим Ежегодник качества поверхностных вод СССР, . В настоящее время, в связи с развитием промышленности, масштабы поступления металлов из антропогенных и естественных источников становятся сопоставимыми. Так, например, антропогенные источники добавляют к естественному речному выносу двукратное количество ртути и двенадцати, тринадцатикратное количество свинца, цинка и меди Патин, Морозов, i, , , причем наибольшие изменения приходятся на долю тех веществ, производство которых довольно значительно, а содержание в природных средах низко. Для оценки изменения естественного круговорота веществ, связанного с хозяйственной деятельностью, может служить понятие тсхнофильности.