Гидробионты — биоиндикаторы нефтяных загрязнений

В районах добычи нефти и газа постоянно существует опасность попадания нефти в водоемы. Нефть и нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных загрязняющих веществ. Токсичностью и мутагенностью обладают водорастворимые фракции нефти, в состав которой входят полициклические ароматические углеводороды. Действие нефти и нефтепродуктов многопланово: поверхностная пленка нефти задерживает диффузию газов из атмосферы в воду, нарушает газовый обмен водоемов, создает дефицит растворенного в воде кислорода. Нефтяные продукты и их производные, оса-ждаясь на дно, оказывают токсическое действие на бентосные организмы. Нефтяное загрязнение отрицательно сказывается на качестве воды и условиях обитания гидробионтов. При оценке последствий загрязнения нефтью водоемов необходимо учитывать реакции биологических систем. Беспозвоночные являются обязательным компонентом в экосистемах природных водоемов. Наиболее опасна нефть для организмов, находящихся на ранних стадиях развития.

По влиянию нефти на гидробионтов выделяют два типа загрязнений: нетоксичной органикой нефти и биогенами, вызывающими изменение показателей бентоса и токсическое влияние на сообщества организмов. Нефть не является специфическим токсикантом, поражающим какую-либо одну систему, она вызывает изменения в содержании белка, свободных нуклеотидов и нуклеиновых кислот.

Устойчивость водных экосистем при токсическом действии нефти определяют тремя основными факторами:

  • • эластичностью — адаптивность к высокой вариабельности факторов окружающей среды;
  • • выносливостью — структурное, видовое и функциональное изобилие в экосистемах;
  • • самоочищающей способностью, которая определяется гидрологическими свойствами — разведением, перемешиванием, и биогеохимическими — аккумуляцией, сорбцией, инактивацией, седиментацией и др.

Нефтяные углеводороды в концентрации от 0,05 до 0,5 мг/л не влияли на выживаемость организмов, если их токсическое действие не усугублялось действием других факторов. Практически во всех тканях наблюдались физиологические и биохимические изменения, которые приобретали необратимый характер при увеличении концентрации нефти от 0,5 до 50 мг/л. Многие гидробионты чувствительны к нефти в концентрациях ниже ПДК. Так, в воде с содержанием 0,1 мг/дм3 нефти (2 ПДК) рыба приобретает вкус нефти. По результатам исследований, наиболее устойчивыми к нефтяному загрязнению по показателю ЬС50 являлись макрофиты, олигохеты, сеголетки карпа, хирономиды, моллюски, простейшие, мальки карпа, ракообразные, эмбрионы и личинки осетра (табл. 2.3).

Наиболее чувствительны к нефти по функциональным показателям являются эмбрионы и личинки осетра, ракообразные, моллюски, микроорганизмы, олигохеты, простейшие, мальки карпа, макрофиты и хирономиды.

Нефть в концентрации 0,025—0,1 г/кг вызывала стимуляцию сапрофитных и нефтеокисляющих микроорганизмов, торможение роста амфипод, личинок рыб и регенерацию червей, нарушала метаморфоз у хирономид, интенсивность дыхания у моллюсков и личинок карпа. Происходила смена ведущих видов хирономид — замена мелких форм на крупные устойчивые виды рода Chirori.om.us и массовое развитие олигохет.

Таблица 2.3

Сравнительная устойчивость и чувствительность гидробионтов по отношению к нефтезагрязнениям

ЬС50 — летальные концентрации, г/кг

ПК — пороговые концентрации,г/кг

1. Макрофиты

50—64

1. Хирономиды

2,00

2. Олигохеты

18,0

2. Макрофиты

0,90

3. Карп (сеголетки)

18,0

3. Карп, мальки

0,32

4. Хирономиды

10—13

4. Простейшие

0,30

5. Моллюски

7,8

5. Олигохеты

0,14

6. Простейшие

6

6. Микроорганизмы

0,10

7. Карп (мальки)

2

7. Моллюски

0,05

8. Ракообразные

0,23—1,25

8. Ракообразные

0,04

9. Осетр (личинки) (эмбрионы)

0,6—0,8

9. Осетр

0,03

При концентрации нефти 0,12—1 г/кг повышалась численность нефтеокисляющих микроорганизмов и снижались доля сапрофитов, плодовитость ракообразных и моллюсков, скорость деления простейших. Уменьшались приросты длины и массы ракообразных, хирономид, моллюсков, червей и рыб. Наблюдалась гибель ракообразных, эмбрионов и личинок рыб.

При концентрации нефти более 5 г/кг у выживших организмов (ряска, элодея, хирономиды) увеличивалось число хромосомных аберраций. Происходило нарушение водно-солевого обмена у моллюсков, биохимических, гематологических и гистологических показателей у рыб. Увеличивалось количество аномалий развития у эмбрионов и личинок осетра, хирономид и дрозофил.

Следовательно, используя шкалу видового разнообразия гидробионтов, можно оценить уровень нефтезагрязнений водоемов.

Концентрация нефти 29 мг/л в течение 2 ч вызывала острое отравление смарид; при 9 мг/л у рыб наступало хроническое отравление.

При изучении действия нефти на молодь осетра отмечалось изменение гематологических показателей при концентрациях нефти 0,1—23 мг/л. У рыб наблюдалась анемия. Выраженный токсический эффект проявлялся при концентрации 2,5— 10 мг/л. К концу опыта на 30-е сутки при концентрациях нефти 5 и 10 мг/л содержание гемоглобина в крови рыб снижалось. Углеводороды, аккумулированные в рыбе, передаются человеку как потребителю рыбной продукции, накапливаются в его организме, вызывая различные патологические процессы. Подробно исследованы особенности накопления более 70 химических элементов организмами фито- и зоопланктона на примере Белоярского водохранилища. Отмечались высокие коэффициенты накопления химических элементов зоопланктоном относительно фитопланктона, что делает перспективным использование зоопланктона для биогеохимической индикации загрязнений водных объектов. Токсическое влияние приводило к снижению уровня гемоглобина в зависимости от внесенной концентрации токсикантов. Влияние отсутствовало при концентрации нефти 0,2 г/кг и было максимальным при 0,8 г/кг.

В качестве биоиндикационных объектов нефтезагрязне-ний и нефтепродуктов использовались аквариумные рыбы гуппи. Гуппи заселяют стоячие водоемы Средней Азии и Америки и могут использоваться при биоиндикации нефти и нефтепродуктов в нефтедобывающих районах. Гуппи относятся к семейству пецилиевых, включающему живородящие виды. Оплодотворенная икра остается в фолликулах в течение беременности. После оплодотворения развивающийся эмбрион питается своими запасами и не нуждается в питании от матери.

В лабораторных условиях исследовали влияние нефти, бензина и минерализованных растворов на молодь гуппи Poecilia reticulata. В первой серии опытов исследовалось влияние нефти на молодь гуппи. В качестве загрязнителя использовали сырую нефть Лугинецкого месторождения, плотность которой составляет 0,7754 г/см3. Нефть содержит 0,3 % серы общей, 0,14 % воды, 2,8 % парафина, менее 2,0 ppm сероводорода и менее 1,0 ppm органических хлоридов. В аквариумы объемом 5 л вносили нефть с концентрацией 0,1; 0,3; 0,5; 0,8 мл/л. В аквариумы помещалось по 10 экземпляров молодых гуппи Poecilia reticulata.

Во второй серии опытов изучалось влияние минерализованных растворов на развитие гуппи. Использовались сеноманские растворы Среднеугутского месторождения хлоркальциевого типа, удельный вес — 1,011 г/см3, pH 7,4—7,7, плотность — 1,013 г/см3, вязкость — 18,8 мПа-c. В аквариумы объемом 5 л вносили растворы с концентрациями 50, 100 и 200 мл/л. В аквариумы помещалось по 10 экземпляров родившихся гуппи Poecilia reticulata.

В третьей серии исследовалось влияние бензина на родившихся гуппи. Изучалось влияние бензина АИ-95 с плотностью 0,750 г/см3, содержанием серы общей не более 0,05 %, объемной долей бензола не более 5 %, концентрацией смол не более 5 мг/100 см3, содержанием свинца 0,010 г/дм3. В аквариумы объемом 5 л с 10 молодыми особями рыб вносился бензин с концентрацией 0,1; 0,3; 0,5; 0,8 мл/л.

В результате действия нефти при концентрации 0,1 мл/л летальное действие на гуппи не наблюдалось, при концентрации 0,3 мл/л погибло 10 % молоди. При концентрации нефти 0,5 и 0,8 мл/л погибло 20 % рыб. Наблюдались отклонения в росте и морфологии животных.

Происходило искривление позвоночника рыб, недоразвитие жабр, отмечались повреждения в области плавников, деформации головного отдела, снижение активности и отставание в росте относительно контрольных представителей.

При хроническом влиянии минерализованных растворов на рост и развитие мальков гуппи при концентрациях 50, 100, 200 мл/л изменялись поведение, физиологическое состояние, морфологические показатели и выживаемость рыб. Минерализованные растворы приводили к аномалиям плавников, потере аппетита и снижению двигательной активности гуппи. Развивались заболевания: плавниковая гниль, ихтиофтириоз, плистофороз, гермафродизм, тетрахименоз, микобактериоз, красная парша. Процентное соотношение больных и здоровых рыб зависело от концентрации растворов.

Результаты исследований по влиянию бензина на рост и развитие гуппи показали, что появление мальков в контроле и в опыте началось в 1-е сутки эксперимента. Количество выжившей молоди в опытной серии составляло от 70 до 100 % в зависимости от концентрации бензина.

Анализ экспериментальных данных выявил изменения морфологических показателей гуппи при концентрациях бензина 0,5 и 0,8 мл/л. Бензин негативно влиял на рост и развитие молодых рыб. При концентрациях 0,5 и 0,8 мл/л бензина наблюдались искривление позвоночника, деформация головного отдела и плавников.

Таким образом, влияние нефти и нефтепродуктов приводило к морфологическим патологиям роста и развития рыб: аномалиям черепа, туловищного, хвостового отделов, повреждению жабр и плавников. Наблюдалось снижение выживаемости рыб, задержка в развитии. Аномалии плавников встречались в 30 % случаев при загрязнении бензином, в 25 % — при загрязнении сеноманскими растворами и в 35 % — при загрязнении нефтью. Задержки в развитии наблюдались в 25 % случаев. При действии сеноманских растворов отмечалось появление: анорексии — 16 %, сколеоза — 12 %, алкалоза — 11 %.

Наименее устойчивы к различным токсичным воздействиям молодые рыбы в стадии раннего онтогенеза в период перехода на активное питание. Ранний онтогенез рыб является периодом жизненного цикла, в течение которого организм наиболее подвержен влиянию внешних факторов. Следовательно, выявленные морфологические отклонения в развитии Гуппи можно использовать в качестве биоиндикаторов уровня загрязнений водоемов нефтью и нефтепродуктами.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >