К вопросу о биотестировании водных сред

В настоящее время анализ загрязнения природных и антропогенных экосистем проводится, как правило, на основе данных о содержании в почвах, воздухе, воде и снежном покрове опасных в токсическом отношении веществ. Однако проанализировать содержание в указанных средах всех загрязнителей и оценить биологический эффект их совместного действия только физико-химическими методами не представляется возможным. Очевидно, что полную, комплексную оценку качества окружающей природной среды можно дать только при сочетании физико-химических методов исследований с биологическими, так как живые организмы и их сообщества интегрально реагируют на совокупность всех факторов (в том числе и поллютантов). Один из возможных путей подхода к данной проблеме - это биотестирование техногенных факторов, то есть выявление загрязнения объектов окружающей среды с помощью методических приемов, основанных на оценке состояния сообществ и отдельных особей, подвергшихся воздействию ксенобиотиков.

В настоящей работе предпринята попытка разработать оригинальный метод определения загрязнения сточных вод с помощью тест-объекта Saccharomyces cerevisiae.

Новизна работы состоит в разработке метода и установлении динамики роста Saccharomyces cerevisiae на питательных средах, содержащих разные концентрации солей тяжелых металлов. Практическая значимость - в примении данного метода для биотестирования сточных вод промышленных предприятий (на примере ОАО "Велозавод"). В качестве контроля использовался стандартный метод биотестирования с помощью Daphnia magna Straus.

Основной целью проведенных исследований являлось изучение динамики роста культуры Saccharomyces cerevisiae на среде с различными концентрациями солей тяжелых металлов, а также на сточных водах ОАО "Велозавод" различной степени разбавления.

В рамках этого необходимо решить следующие задачи:

Разработать метод биотестирования с помощью Saccharomyces cerevisiae ;

Установить концентрации медного купороса (CuSO₄), лимитирующие размножения культуры Saccharomyces cerevisiae при моделироавании эксперимента в лабораторных условиях;

С помощью разработанного метода, оценить степень загрязнения сточных вод ОАО "Велозавод);

Культуры клеток Saccharomyces cerevisiae выращивали на питательных средах с различными концентрациями медного купороса при температуре 28оС в течение 30 часов с подсчетом количества клеток через 6, 24 и 30 часов.

Полученные данные показали, что ионы меди оказывают ингибирующее влияние на размножение Saccharomyces cerevisiae. В пробах с концентрацией медного купороса, превышающей прпредельные гигиенические нормативы ПДК (более 1 мг/л) скорость размножения дрожжей по сравнению с контролем снижалась. При этом значительно увеличивается продолжительность лаг-фазы и позднее начинается экспоненциальный рост. Установлена прямо пропорциональная зависимость между концентрацией меди и величиной ингибирующего эффекта.

Однако при длительном культивировании дрожжевых клеток (более 24 часов) на питательных средах, содержащих CuSO4 скорость их размножения увеличивается. Можно предположить, что соли тяжелых металлов на ранних стадиях культивирования дрожжевых клеток (до 24 часов) оказывают наибольший ингибирующий эффект, поэтому выращивание дрожжей свыше 24 часов вероятно нецелесообразно.

Кроме этого, установлено, что существует линейная зависимость логарифма числа дрожжевых клеток (lg N) от логарифма концентрации медного купороса (lg C) в среде. Следовательно, с помощью калибровочного графика возможно количественное определение меди в исследуемом растворе.

Таким образом, нами была установлена принципиальная возможность диагностики загрязненных объектов с помощью выбранной тест-системы.

Биотестирование сточной воды ОАО "Велозавод", прошедшей предварительную очистку, показало ее слабое ингибирующее влияние на рост и размножение Saccharomyces cerevisiae. Во всех случаях в качестве контроля использовался стандартный метод биотестирования с помощью Daphnia magna Straus. Результаты, полученные по стандартной методике также показали, что сточная вода ОАО "Велозавод" обладает слабым токсическим эффектом.

По результатам работы сделаны следующие выводы:

Показана принципиальная возможность использования для биотестирования окружающей среды в качестве тест-объекта Saccharomyces cerevisiae; установлен режим культивирования, включающий состав питательной среды, время и температура выращивания, объем посевной дозы.

Установлены концентрации медного купороса, лимитирующие размножение Saccharomyces cerevisiae: 2 мг/л, 20 мг/л, 100 мг/л (значения большие чем ПДК). Концентрации менее 1 мг/л (менее 1 ПДК) лимитирующего влияния на рост и размножение дрожжей не оказывают.

С помощью разработанного метода, оценена токсичность сточной воды ОАО "Велозавод". Полученные результаты позволяют оценить ее как малотоксичную.

Данные, полученные с помощью разработанного метода, коррелируют с данными, полученными по стандартному методу биотестирования с помощью дафний.

Для сокращения времени биотестирования с Saccharomyces cerevisiae может быть рекомендована аэрация среды выращивания. В этом случае время выращивания, а следовательно и биотестирования составит не более 1-2 часов.