Регистрация / Вход
Прислать материал

Использование остракод (Heterocypris incongruens) для оценки токсичности донных отложений

Сведения об участнике
ФИО
Степанова Надежда Юльевна
ФИО (на английском языке)
Stepanova Nadezhda
Название организации
Казанский федеральный университет
Информация о докладе
Вид доклада
Устный доклад
Секция
Биотестирование в нормировании и токсикологическом контроле
Название доклада
Использование остракод (Heterocypris incongruens) для оценки токсичности донных отложений
Соавторы доклада (ФИО, организация, город, страна)
Егорова А.В. Казанский (Приволжский) федеральный университет, Нуриева А.И. Казанский (Приволжский) федеральный университет, Асфандиярова Г.Р. Казанский (Приволжский) федеральный университет
Аннотация
Донные отложения, благодаря их способности аккумулировать многие органические и неорганические соединения, представляют собой мощный фактор самоочищения водоема, но одновременно могут выступать источником его вторичного загрязнения. Оценка загрязнения воды и донных отложений с использованием различных методик биотестирования широко используется за рубежом (Kemble et al, 1994; Baudo, 2008; Бакаева и др. 2009). Исторически сложилось, что в качестве тест организмов в основном используются два вида: амфипода Hyalella azteca и хирономиды Chironomus riparius или Chironomus tentans. Подобно другим тестам на токсичность с использованием беспозвоночных, эти организмы зависят от условий культивирования, времени, затрат на оплату труда персонала. В настоящее время все большую популярность приобретает методика тестирования донных отложений с иcпользованием эпибентосного вида - остракод Heterocypris incongruens. Исследования показали, что чувствительность остракод является аналогичной чувствительности амфипод Hyalella azteca и хирономид Chironomus riparius (Chial and Persoone, 2002; Chial et al, 2003; Cooman еt al., 2015).
Целью данной работы было сравнить результаты тестирования донных отложений загрязненного городского водоема (пруд Адмиралтейский) на остракодах Heterocypris incongruens и амфиподах Hyalella azteca.
Токсичность донных отложений (ДО) определялась в 11 пробах, отобранных в пруде Адмиралтейском, который в течение длительного времени использовался как приемник сточных вод ряда промышленных предприятий, расположенных вдоль берегов. Для характеристики воспроизводимости результатов тестирования на остракодах оценка токсичности проб ДО проводилась с разницей в 2 месяца (июнь и сентябрь 2015 г.). Показано, что в 82% проб результаты были идентичны или очень близки. Оценка ингибирования роста также продемонстрировала высокий уровень воспроизводимости результатов.
При сравнении результатов токсичности ДО на остракодах и амфиподах была продемонстрирована хорошая сходимость результатов: как по показателю «выживаемость», так и «ингибирование роста». Наблюдалась сильная зависимость выживаемости Heterocypris incongruens и Hyalella azteca (R2=0,85) и менее сильная зависимость по критерию ингибирования роста (R2= 0,56). Таким образом, можно заключить, что обе методики продемонстрировали чувствительность к загрязнениям в составе донных отложений, характеризуются хорошими показателями сходимости и воспроизводимости результатов и могут быть широко использованы в токсикологических исследованиях донных отложений.
Однако следует отметить, что методика на остракодах Heterocypris incongruens имеет ряд преимуществ по сравнению с методикой на Hyalella azteca: отсутствие необходимости поддерживать лабораторную культуру остракод; меньший срок проведение эксперимента (6 дней против 14 на амфиподах); меньший объем пробы, необходимой для проведения анализа (10 г против 300 г на амфиподах). Наряду с сопоставимой чувствительностью с другими классическими тест-объектами вышеперечисленные преимущества создают условия для широко распространения тестирования на остракодах Heterocypris incongruens для оценки токсичности донных отложений.
Ключевые слова
донные отложения, биотестирование, остракоды Heterocypris incongruens, амфиподы Hyalella azteca
Введение

Донные отложения, благодаря их способности аккумулировать многие органические и неорганические соединения, представляют собой мощный фактор самоочищения водоема, но одновременно могут выступать источником его вторичного загрязнения. Оценка загрязнения воды и донных отложений с использованием различных методик биотестирования широко используется за рубежом (Kemble et al, 1994; Baudo, 2008; Бакаева и др. 2009). Исторически сложилось, что в качестве тест организмов в основном используются два вида: амфиподы Hyalella azteca  и хирономиды Chironomus riparius или Chironomus tentans. Подобно другим тестам на токсичность с использованием беспозвоночных, эти организмы зависят от условий культивирования, времени, затрат на оплату труда персонала. В настоящее время все большую популярность приобретает методика тестирования донных отложений с использованием эпибентосного вида - остракод Heterocypris incongruens. Исследования показали, что чувствительность остракод является аналогичной чувствительности амфипод H. azteca и хирономид C. riparius (Chial and Persoone, 2002; Chial et al, 2003; Cooman еt al., 2015).

Целью данной работы было сравнить результаты тестирования донных отложений загрязненного городского водоема (пруд Адмиралтейский) на остракодах Heterocypris incongruens и амфиподах Hyalella azteca.  

Методы и материалы

Объект и методы исследования.

Пруд Адмиралтейский был создан при строительстве инженерной защиты города от затопления  в 1957 году во время заполнения Куйбышевского водохранилища и представляет собой ряд  водоемов, соединенных протоками, общая протяженность которых 3,5 км, при средней ширине 30 м и глубине 0,5-1,5 м. Отсеченный двумя плотинами, пруд служит бассейном для сбора ливневых и талых вод с последующей перекачкой их в Куйбышевское водохранилище в пределах водоохранной зоны Волжского водозабора, в течение длительного времени пруд использовался как приемник сточных вод ряда промышленных предприятий, расположенных вдоль берегов.

Отбор проб донных отложений (ДО) проводился в июне и августе 2015 года на 11 станциях. Пробы отбирали с поверхностного 10-ти сантиметрового слоя с помощью пробоотборника типа дночерпателя «Дак 250» (ГОСТ 17.1.5.0.1-80).

Биотестирование на остракодах Heterocypris incongruens основано на использовании микробиотеста Ostracodtoxkit в соответствии с ISO 14371:2012. Тест основан  на регистрации смертности и ингибировании роста остракод. Рачков получают из цист, которые прикладываются к набору. Время тестирования - 6 дней при прямом контакте с донными отложениями. Критерии достоверности тестирования: средний процент смертности остракод в контроле не должен превышать 20%; средняя длина прироста остракод в контроле должна быть не менее 400 мкм.

Биотестирование с использованием амфипод Hyalella azteca основано на оценке изменений выживаемости, плодовитости, линейных размеров и массы тела  в анализируемых пробах, по отношению к контролю (EPA/600/R-99/064).  Время тестирования - 14 дней при прямом контакте с донными отложениями.  Критерием хронической токсичности является гибель и достоверное по сравнению с контролем изменение линейных размеров амфипод. Критерии достоверности тестирования: выживание в контроле должно составлять не менее 80 %.

Полученные результаты

Результаты и их обсуждение. Для оценки воспроизводимости результатов тестирования с использованием остракод Heterocypris incongruens оценку токсичности проб ДО проводились с разницей в 2 месяца (июнь и сентябрь 2015 г.). Показано (рис. 1), что в 82% проб результаты были идентичны или очень близки. Это прежде всего касается проб П1, П2, П3, П4 и П9, где была продемонстрирована абсолютная смертность в обоих случаях, а также проб П7, П8, П10 и П11, где разница в показателях выживаемости была не значимой.

 

 

Рис. 1. Выживаемость Heterocypris incongruens для оценки воспроизводимости методики.

Ростовые показатели, по которым судят об ингибировании роста, также продемонстрировали высокий уровень воспроизводимости (рис. 2), что свидетельствует о том, что и по критерию ингибирования роста наблюдается хорошая воспроизводимость результатов.

Рис. 2. Ростовые показатели Heterocypris incongruens для оценки воспроизводимости методики (*отмечено значимое отклонение от контроля).

 

При сравнении результатов токсичности ДО на остракодах и амфиподах была продемонстрирована хорошая сходимость, как по показателю «выживаемость», так и «ингибирование роста». Выживаемость остракод и амфипод (кроме пробы 7) во всех пробах ДО составила менее 80%, что позволяет охарактеризовать их как токсичные. Абсолютная смертность наблюдалась в пробах 1, 2 и 9 (рис. 3). Различие в выживаемости двух тест-объектов наблюдается в пробах 3-4, где наблюдалась хорошая выживаемость амфипод по сравнению с остракодами и в пробах 5-6, где отмечена низкая выживаемость остракод при абсолютной смерности амфипод.

Рис.3. Выживаемость остракод и амфипод при тестировании донных отложений пруда Адмиралтейский.

 

Аналогичные результаты были получены и по критерию ингибирование роста остракод. Все пробы (за исключением пробы 7), можно признать токсичными (рис. 4). По ингибированию роста амфипод пробы 7, 10 и 11 можно признать токсичными, т.к. в них наблюдается значимое различие размеров по сравнению с контролем (рис. 5).

Рис.4. Средний размер остракод при тестировании донных отложений пруда Адмиралтейский (*отмечено значимое отклонение от контроля при р<0,05).

Рис.5. Средний размер амфипод при тестировании донных отложений пруду Адмиралтейский (*отмечено значимое отклонение от контроля при р<0,05).

 

Зависимость выживаемости Heterocypris incongruens и Hyalella azteca достаточно сильная (R2=0,85) и менее сильная по критерию ингибирования роста (R2= 0,56).

Заключение

Таким образом, можно заключить, что обе методики продемонстрировали чувствительность к загрязнениям в составе донных отложений, характеризуются хорошими показателями сходимости и воспроизводимости результатов и могут быть широко использованы в токсикологических исследованиях донных отложений.

Однако следует отметить, что методика на остракодах Heterocypris incongruens имеет ряд преимуществ по сравнению с методикой на Hyalella azteca: отсутствие необходимости поддерживать лабораторную культуру остракод; меньший срок проведение эксперимента (6 дней против 14 на амфиподах); меньший объем пробы, необходимой для проведения анализа (10 г против 300 г на амфиподах).  Наряду с сопоставимой чувствительностью с другими классическими тест-объектами вышеперечисленные преимущества создают условия для широко распространения тестирования на остракодах Heterocypris incongruens для оценки токсичности донных отложений.

Цитируемая литература
1. Бакаева Е.Н., Никаноров А.М., Игнатова Н.А. Место биотестовых исследований донных отложений в мониторинге водных объектов//Вестник южного научного центра РАН Том 5, № 2, 2009, с. 84–93.
2. ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность.
3. Baudo R. The bioassay-based approach in sediment quality assessment // Ann Ist Super Sanita, 2008.Vol.44. N3. pp.233-238.
4. Chial B. and Persoone G. Cyst-based toxicity tests XIV – Application of the ostracod solid-phase microbiotest for toxicity monitoring of river sediments in Flanders (Belgium). // Environ. Toxicol. 2002. 17. 533–537.
5. Chial B., Persoone G. and Blaise C. Cyst-based toxicity tests XVI – Sensitivity comparison of the solid phase Heterocypris incongruens microbiotest with the Hyalella azteca and Chironomus riparius contact assays on freshwater sediments from Peninsula harbor (Ontario, Canada). // Chemosphere. 2003. 52. 95–101.
6. Cooman W. De, Blaise C., Janssen C. , Detemmerman L., Elst R., Persoone G. History and sensitivity comparison of two standard whole-sediment toxicity tests with crustaceans: the amphipod Hyalella azteca and the ostracod Heterocypris incongruens microbiotest. // Knowl. Manag. Aquat. Ecosyst. 2015. 416. 15.
7. EPA/600/R-99/064. Methods for Measuring the Toxicity and Bioaccumulation of Sediment –associated Contaminants with Freshwater Invertebrates. 2000. Р. 192.
8. ISO 14371:2012. Water quality -- Determination of fresh water sediment toxicity to Heterocypris incongruens (Crustacea, Ostracoda).
9. Kemble N.E., Brumbaugh W.G., Brunson E.L., Dwyer F.S., Ingersoll C.G., Monda D.P., and Weodward D.F. Toxicity of metal – contaminated sediments from the upper Clark Fork River, Montana, to aquatic invertebrates in laboratory exposures. // Environ. Toxicol. Chem. 1994.13: 1985-1997.

Благодарности
Не заполнено
Название, авторы, резюме (на английском языке)

Use of ostracods (Heterocypris incongruens) for assessment of fresh water sediment toxicity

Stepanova N.Yu. (Kazan federal university), Egorova A.V. (Kazan federal university), Nyrieva A.I. (Kazan federal university), Asphandiyarova G.R. (Kazan federal university)