Способ подбора видов-мониторов из бурых и красных макроводорослей, в максимальной степени накапливающих тяжелые металлы для контроля загрязнения морской среды Советский патент 1991 года по МПК G01N33/18 

Нзобретение касается охраны окружающей среды и может быть использовано при организации мониторинга тяжелых металлов в прибрежной зоне морей.

Оценка загрязненности водной среды по уровню загрязнителей в тканях водных организмов представляет целый ряд преимуществ по сравнению с прямым химическим анализом воды. Эти преимущества как технического характера (отпадает необходимость концентрировать большие объемы воды из-за низких концентраций определяемых соединений, так как концентрирующую функцию выполняют организмы), так и в степени информативности получаемых результатов (уровень загрязнителя в воде может колебаться, и для получения .средней оценки необходим много кратный отбор проб, в то время как гидробионты способны интегрировать во времени мелкие флуктуации концентрации веществ в среде). Кроме того, при определении загрязнителей в гид- робионтах решается вопрос об их биодоступности, остающийся открытым при анализе образцов воды, взвеси и донных осадков.

I

Перспективность макроводорослеи как индикаторных организмов или орга низмов-мониторов для контроля уровня тяжелых металлов в морской среде многократно отмечалась в научней лшера- туре. Они соответствуют таким основным требованиям, сформулированным для

о vj

sj

о ьо ел

организмов-мониторов, как ыирокое распространение, массовость внутри ареала, доступность для сбора образцов, оседлость, высокая концентрирующая способность в отношении тяжелых металлов. Однако для пракшческого применения макрофитов в целях мониторинга основной проблемой является подбор видов, наиболее подходящих для каждого конкретного региона.

В морях СССР количество видов макроводорослей приближается к 1000. При сужении круга объектов за счет ограничения глубины обитания (доступность для сбора без применения специальной техники), массовости и распространенности (сопоставление данных по разным станциям) число потенциально перспективных видов может быть снижено до нескольких десятков. Для систематического мониторинга это количество слишком велико, поскольку объем анализируемых образцов делает практически неосуществимым получение и интерпретацию результатов. Оптимальным является выбор 2-3 ,основных видов для каждого региона. В основе такого зы- бора должно лежать знание особен- ностей концентрирующей способности, разных видов. Наиболее адекватная оценка уровня металлов в среде может быть получена по видам с наиболее выраженной по сравнению с другими способностью накапливать эти элементы.

Пример. Собирают пробы красных и бурых водорослей. Из навески сырой биомассы каждого вида отделяют

- 45

Для максимального сужения круга объек 5 5 г для определения исходной концентрации металлов в растении. Остальную биомассу каждого вида помещают в сосуды с морской водой (25 г сырой массы на 2,5 л воды) с добавлением хлорида кадмия для бурых водорослей Гдля красных - нитрата свинца, как наиболее растворимой соли свинца) в концентрации 0,5 мг/л по металлу. Пробы инкубируют в течение суток при 18-20 С, барвотировании среды воздухом в течение суток при 18-20°С, бар- ботировании среды воздухом и фотопериоде 12 ч - свет, 12 ч - темнота. Освещение естественное или искусственное (8-10 тыс.люкс). После окончания инкубации биомассу быстро ополаскивают чистой водой и высушивают до постоянного веса при 105°С. Затем пробы растирают, берут навески 0,35 и озоляют их IB концентрированной . азотной кислоте, фильтруют, доводят объем фильтрата до 10 мл бидистилли- вованной водой и определяют конценттов желательно выявить виды, обладающие такой способностью в отношении не одного, а нескольких металлов.

Оценка этой способности у разных видов водорослей может быть произве- 0 дена только в экспериментальных ус-- ловиях, так как на природном материале ее можно определить при условии контроля уровня металлов в воде, что технически весьма сложно. В экспериментах необходимо инкубироать образцы водорослей на средах с повышенной концентрацией разных (по отдельности) металлов с последующим анализом биомассы. #CHOJ что для нескольких десятков видов, отобранных по перечисленным критериям, такой способ отбора занимает много времени и связан с анализом большого количества образцов.

В результате изучения накопления меди, цинка, марганца, кадмия, никеля и свинца у 50 видов черноморских.

50

55

иь м10

15

677625.4

дальневосточных и беломорских водо- рослей было установлено, что способность к накоплению некоторых элементов у них взаимосвязана, т.е. растения с выраженной концентрирующей способностью в отношении одного элемента интенсивно накапливают и другие. Причем у красных и бурых водорослей, которые принято считать более удачными мониторами, чем зеленые, взаимосвязано накопление разных металлов.

Целью изобретения является повышение точности выбора, снижение трудоемкости и упрощение способа путем сокращения количества проб.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят сбор различных видов бурых и красных макроводорослей. Сортируют полученный материал по отдельным видам, приготавливают навески сырой биомассы талломов и инкубируют их в течение 1 сут в присутствии кадмия и свинца в концентрации 0,5 мг/л соответственно. В случае установления превышения абсолютного увеличения концентрации кадмия у бурых водорослей более 50 мкг/г сух. массы, а у красных- свинца более 100 мкг/г сух. массы эти виды выбирают в качестве видов мониторов.

Пример. Собирают пробы красных и бурых водорослей. Из навески сырой биомассы каждого вида отделяют

20

25

30

- 45

- 0 - аоцыи)

э1

рацию кадмия (у красных водорослей - свинца) в контрольных и опытных пробах атомно-абсорбционным методом. ± Рассчитывают содержание элементов в сухом материале (мкг/г сух. массы) и абсолютное накопление (разность между накопленным и исходным количество элемента). По этим значениям выбирают виды с показателями, превышающими 5(Ь мкг/г кадмия у бурых водорослей и 100 мкг/г свинца у красных водорослей.

В таблице представлены данные по абсолютному накоплению кадмия, свинца, меди, цинка, марганца и никеля некоторыми массовыми видами бурых и красньк водорослей после суточной инкубации растений в среде с концентрацией этих элементов 0,5 мг/л. Из таблицы видно, что виды, накапливающие кадмий (для красных водорослей - свинец) в количествах, превышающих

указанные, являются активными концентраторами всех или большинства испытанных элементов, в то время как виды не удовлетворяющие критериям накопления кадмия (свинца), проявляют высокую концентрирующую способность лишь в отношении отдельных металлов.

Абсолютное накопление кадмия,свинца, меди, цинка, марганца и никеля массовыми видами бурых и красных водорослей (среднеквадратичное откло- нение яе превышает 20% от средних значений).

Таким образом, использование предложенного способа позволяет оптимизировать процесс отбора видов-мониторов, сократив число вариантов опыта и анализируемых образцов водорослей и ускорив весь процесс подбора.

Формула изобретения

Способ подбора видов-мониторов из бурых и красных макроводорослей, в максимальной степени накапливающих тяжелые металлы для контроля загрязнения морской среды, предусматривающий отбор водорослей, инкубацию их на среде с добавлением соли одного из металлов, последующий анализ содержания металла в водорослях и выбор видов-мониторов с выраженной аккумулирующей способностью к накоплению тяжелых металлов, отличающи й- с я тем, что, с целью повышения точности выбора, снижения трудоемкости и упрощения способа путем сокращения количества анализируемых проб, инкубацию водорослей проводят в течение 1 сут при концентрации металла в среде 0,5 мг/л, при этом бурые водоросли инкубируют в присутствии кадмия, а красные - в присутствии свинца, а

выбор видов-мониторов с выраженной аккумулирующей способностью к накоплению тяжелых металлов осуществляют по содержанию в них после инкубации одного этого металла, при этом видами-мониторами считают те, у которых„

абсолютное увеличение концентрации металла после инкубации превышает по кадмию 50 мкг/г сух. массы, по свинцу - 100 мкг/г сух. массы.