Способ подбора видов-мониторов из бурых и красных макроводорослей, в максимальной степени накапливающих тяжелые металлы для контроля загрязнения морской среды

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОЛ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП<РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4457033/13 (22) 07. 07. 88 (46) 15.09.91. Бюл. P 34 (71) МГУ им. It. В. Ломоносова (72) E.B.Çoëoòóõèía, E.Е.Гавриленко, К.С.Бурдин и А.Д.Сизов (53) 584 (088.8) (56) Haritonidis S., Jager Н.J., Schwantes Н.О. Accumulation of cadmium, zinc, copper and lead, by шасrophyceae under condition. — Angew.

Bot., 1983, v. 57, Р 5-6, р. 311330. (54) СПОСОБ ПОДБОРА ВИДОВ-МОНИТОРОВ

ИЗ БУР11Х И КРАСНЫХ МАКРОВОДОРОСЛЕЙ, В ИАКСИИАЛЬНОЙ СТЕПЕНИ НАКАПЛИВАЮЩИХ

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ,11ПЯ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРСКОЙ СРЕДИ, (57) Изобретение касается охраны окИзобретение касается охраны окружающей среды и может быть использовано при организации мониторинга тяжелых металлов в прибрежной зоне морей.

Оценка загрязненности водной сре- ды 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 получе.,80„„ I 677625 (1)5 С 01 N 33/18

2 ружающей среды и может быть использовано при организации мониторинга тяжелых металлов в прибрежной зоне морей ° Целью изобретения является повышение точности выбора, снижение трудоемкости и упрощение способа путем сокращения количества анализируемых проб. Бурые водоросли инкубируют в течение 1 сут в присутствии кадмия в концентрации 0,5 мг/л, красные — в присутствии свинца в той же концентрации. В случае превышения абсолютного увеличения концентрации кадмия у бурых водорослей 50 мкг/г сух. массы, а у красных свинца более

100 мкг/г сух. массы эти виды считают видами-мониторами, в максимальной степени накапливающими тяжелые металлы. 1 табл ° ния .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 гидробионтах решается вопрос об их биодоступности, остар1щийся открытым при анализе образцов воды, взвеси и донных осадков.

Перспективность макроводорослей как индикаторных организмов нли орга низмов-мониторов для контроля уровня тяжелых металлов в морской среде многократно отмечалась в научной JIHI åpàтуре. 0НН соответствуют T aIèì основНым требованиям, сформулиров;I!! II для

1677625, 20 ра занимает много времени и связан с анализом большого количества образцов. 55

В результате изучения накопления меди, цинка, марганца, кадмия, никеля и свинца у 50 видов черноморских. организмов-мониторов, как широкое распространение, массовость внутри ареала, доступность для сбора образцов, оседлость, высокая концентрирующая способность в отношении тяжелых металлов. Однако для практического применения макрофитов в целях мониторинга основной проблемой является подбор видов, наиболее подходящих для каждого конкретного региона.

Г> 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 слиыком велико, поскольку объем анализируемых образцов делает практически неосуществимым получение и интерпретацию результатов. Оптимальным является выбор 2-3,основных видов для каждого региона. B основе такого выбора должно лежать знание особен-, -! ностей концентрирующей способности, разных видов. Наиболее адекватная

30 оценка уровня металлов в среде, может быть получена по видам с наиболее выраженной по сравнению с другими способностью накапливать эти элементы.

Для максимального сужения круга объек-35 тов желательно выявить виды, обладающие такой способностью в отношении не одного, а нескольких металлов.

Оценка этой способности у разных видов водорослей может быть произве- 40 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 экспери- 45 ментах необходимо инкубироать образцы водорослей на средах с повышенной концентрацией разных (по отдельности) металлов с последующим анализом биомассы. Ясно что для нескольких де- 50 сятков видов, отобранных по перечисленным критериям, такой способ отбодальновосточных 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

5 г для определения исходной концентрации металлов в растении. Остальную биомассу каждого вида помещают в сосуды с морской водой (25 r сырой массы на 2,5 л воды) с добавлением хлорида кадмия для бурых водорослей (для 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, барботировании среды воздуо хом в течение суток при 18-20 С, барботировании 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 о пробы растирают, берут навески 0,35 и озоляют их в концентрированной азотной кислоте, фильтруют, доводят объем фильтрата до 10 мл бидистилли— кованной водой и определяют концент1677625 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

5 абсолютное накопление (разность между накопленным и исходным количеством элемента). По этим значениям выбирают виды с показателями, превышающими

50.икг/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 красннх 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.

Лбсолютное накопление кадмия, свинца, меди, цинка, марганца и никеля массовыми видами бурых и красных водорослей .(среднеквадратичное откло- . .нение не превышает 20Х от средних

35 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 загряз-. нения 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 аккумулируюцей способностью к накоплению тяжелых:металлов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности выбора, снижения трудоемкости и упрощения способа путем сокращения количества анализируемых проб, инкубацню 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.

1677625

Бурые водоросли

Sargassum pallidum 52,5

154,3

73,2

62,3

158, 9

15,5

64,7

1 о о Fucus evanescens 0,5 и

Pelvetia vrightii 0,6 о

Sargassum miyabei 50,2 х

o, Chordaria flagellformis

98,8

1,4

33,1

12,3

11,0

44,6

29,2

140,8

22,2

80,5

9,8

65,4

0,1

82,8

44,9

180,3

100,4

163,1

43,1

603,1 87,2

44,0 67,0

Fucus inflatus 29,0

Fucus vesiculosus 13,1

9,8

7,0

7,6

43,2

13,0

18,3

51,1

187,0 41,0

Chorda f i1uã . о

Chords tomentosa

Desmarestia aculea1 ,д ta

97,4

62,2

103, 2

45,0

4,1

67,0

194, 3

3,0

17,1

159,6 42,3 162,0

57,2

64,1

44,2

Ascophyllum подоsum 7,0 щ Dictyota dichotoma 24,5 ув овеыа barbata 8,4

Padina pavonia 52,5 х

g Cladostephus vertiсillatus

17,4

215,4

43,1

42,2

52,2

10,0

24,3

56,6

40,6

47,8

52,6

47,2

111,0

16,2

27,3

46,1

72,3

136, 1

110,2 61,4

45,8

106, 1

194,3 80, 2

57,3

81,0

Красные водоросли

Rhodomela larix о

Halymenia acuminata

Ои т а епс1а nipponica и

Chrysimenia wrigh- t 11 !

Lomentharia hasodaэ tensis о и Phyllophora nervosa ж с Gracilaria verrucoй, sa

63,5

124,9

365,5

18,0

195,0

226,9

24,4

11,7

14,1

65,3

267,3

5,3

7,9

3,0

136,8

136,8 50,3 32,0

19,6

132,3 33,6

144,8

5,1

7,5

18,5

41,5

106,0

142,9

78,2

17,0

10,5

184, 2

365,5

125,4

21,8

70,5

114,1 198,1 383,9

448,0

58,0 41,2

109,1 66,2

214,2

0dontha lia dentata 223, 1

203,0 87,3

109 1 5612

p, Rhadymenia palmata о

Х д Ceramium tenuissi78,0

51,3

3?,0

39,3

144,2 97,1

314,1

89,0

69,0

216,3

Вид водорослей Кадмий Свинец Медь Цинк Марганец Никель