Теоретические положения. Методы биотестирования основаны на ответной реакции живых организмов на негативное воздействие загрязняющих веществ

Методы биотестирования основаны на ответной реакции живых организмов на негативное воздействие загрязняющих веществ, способны давать достоверную информацию о качестве окружающей среды. По своей сути биотестирование – это экологическая диагностика состояния биоты, выполненная в условиях биологического моделирования. Всякое моделирование это перенос знаний с простой системы (смоделированной экосистемы в лабораторном эксперименте) на более сложную (экосистему в реальных условиях). Насколько это достоверно будет зависеть от выбора тест-организмов и от метрологических характеристик и статистической обработки данных.

Биотестирование в своем развитии прошло несколько этапов:

 

1 этап. История становления технологий экологической диагностики - методов биотестирования началась в средние века c использования канареек для индикации появления рудничного газа в горных выработках. Поведение птицы или ее гибель оповещало шахтеров о грозящей им опасности.

2 этап. Биотестирование как способ оценки качества воды вошло в практику в начале ХХ в., когда для токсикологической характеристики использовали «рыбную пробу». Первые биотесты на дафниях и циклопах были выполнены в 1918 году. В дальнейшем основным тест-объектом длительное время служила Daphnia magna.

3 этап. Биотестирование как способ оценки качества воды вошло в практику в начале ХХ в., когда для токсикологической характеристики использовали «рыбную пробу». Первые биотесты на дафниях и циклопах были выполнены в 1918 году. В дальнейшем основным тест-объектом длительное время служила Daphnia magna.

4 этап. С 1980 г. началось бурное развитие и внедрение методов биотестирования как показателя оперативной интегральной диагностики качества воды, методики апробировали и рекомендовали для определения токсичности природных и сточных вод.

В 1990 г. Госкомитетом СССР по охране природы подготовлены и утверждены «Методическое руководство по биотестированию вод (РД 118-02-90)», а затем были подготовлены и утверждены методики с использованием в качестве тест-объектов инфузорий и ракообразных (ПНДФ Т 14.1:2:3:4.2-98, ПНДФ Т 14.1:2:3:4.3-99, ПНДФ Т 14.1:2:3:4-99,) и для определения токсичности вод, почв и донных отложений – метод биотестирования по ферментативной активности бактерий (ПНДФ Т 14.1:2:3:4.1-96, ПНДФ Т 16.2:2:3:1.2.-96). ПНДФ Т – федеральный природоохранный нормативный документ, регламентирующий токсикологические методы контроля.

В качестве критериев токсичности используются:

-При использованиим бактерий регистрируется интенсивность размножения клеток, биолюминисценции,

-активность окислительных ферментов бактерий активного ила. В биотесте с использованием плесневых грибов и актиномицетов регистрируется ростовая реакция тест-объектов.

-В биотестах на водорослях используются различные реакции: интенсивность размножения клеток, уровень медленной люминесценции, иммобилизация клеток и зооспор, биоэлектрическая реакция, плазмолиз, фотосинтетическая активность клеток, способность клеток к дифференциальному окрашиванию.

-В методах с использованием простейших регистрируется интенсивность размножения, двигательная активность и морфологические изменения.

-В биотестах на дафниях учитываются выживаемость, плодовитость, сукцинатдегидрогеназная активность, интенсивность дыхания и сердцебиения.

В настоящее время существует государственный реестр методов биотестирования, применяемых для целей производственного экологического контроля качества вод, почв и промышленных отходов, включающий:

w 1.Определение токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний (Daphnia magna) ФР.1.39.2001.00283. В методике оценивают смертность 50% дафний за 96 часов (острая токсичность). Достоверное снижение плодовитости за 24 суток в сравнении с контролем (хроническая токсичность).

w 2.Определение токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний (Ceriodaphnia affinis) ФР.1.39.2001.00282. В методике оценивают смертность 50% дафний за 48 часов (острая токсичность). Достоверное снижение плодовитости за 7 суток в сравнении с контролем (хроническая токсичность).

w 3.Определение токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и численности клеток водорослей (Scenedesmus quadricauda). ФР.1.39.2001.00284. В методике оценивают изменение численности клеток водорослей за 96 часов экспозиции (острая токсичность)ю Изменение численности водорослей за 14 суток (хроническая токсичность). Изменение интенсивности свечения.

w 4. Определение токсичности воды, почвы по хемотаксической реакции инфузорий (Paramecium caudatum). Оценивается хемотаксическая реакция

Основными нормативно-правовыми документами для биотестирования являются:

w МУ 2.1.4.1057-01 Организация внутреннего контроля качества санитарно-микробиологических исследований воды

w ПНД Ф 12.1;2;2.2;2.3.2-03 Отбор проб почв, грунтов, осадков биологических очистных сооружений, шламов промышленных сточных вод

w ПНД Ф СБ 14.1.92-96 Методы санитарно-биологического контроля. Методическое руководство по гидробиологическому контролю нитчатых микроорганизмов активного ила

w ПНД Ф Т 14.1;2;3;4.1-96, 16.2;2.2.1-96 Токсикологические методы контроля. Методика определения токсичности вод, почв и донных отложений по активности бактерий

w Р 52.24.695-2007 Оценка токсического загрязнения природных вод и донных отложений водных экосистем по коэффициенту регенерации популяции

w ФР 1.39.2007.03221 Биологические методы контроля. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости цериодафний

w ФР 1.39.2007.03222 Биологические методы контроля. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости дафний

w ФР 1.39.2007.03223 Биологические методы контроля. Методика определения токсичности вод по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и численности клеток водорослей

В нормативно-технических документах (" Правила охраны поверхностных вод", ГОСТ 17.0.004-90, РД 118-02-90 "Методическое руководство по биотестированию воды" и др.) биотестирование ут­верждено в качестве обязательного элемента системы контроля водоотведения. Введено нормативное требование к качеству сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, которое основано на интег­ральном показателе - "токсичность воды"- сточная вода на сбросе в водный объект не должна оказывать острое токсичное действие на тест-объекты. Тест-объект - это организм, по степени влияния на который судят о токсичности водной среды. Сточная вода на сбросе в водный объект не должна оказывать острого токсичного действия на тест-объекты. Критерием острого токсичного действия на тест-объекты является гибель в ней ₍ 50 и более процентов тест-объектов по сравнению с контролем за установленное время.