Государственное бюджетное образовательное учредждение
advertisement
Государственное бюджетное образовательное учредждение высшего образования города Москвы Московский городской педагогический университет На правах рукописи ШУВАЛОВА Екатерина Анатольевна РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ 03.02.08 – Экология (химические науки) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата химических наук Научный руководитель: доктор химических наук, профессор, академик РАЕН Петросян Валерий Самсонович Москва – 2015 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………………..5 Глава 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ………………………………………………………….9 1.1. Дезинфекция воды хлорирующими агентами, как наиболее эффективный метод очистки природной воды от патогенных микроорганизмов…………………………………………..………9 1.1.1. Органические вещества в природной воде……………………………………………….....10 1.1.2. Использование гипохлорита натрия (ГХН) для дезинфекции природной воды……………………………………………………………………………………………….…..11 1.2. Общие методы анализа ГОС в воде; использование хроматомасс-спектрометрии для количественного анализа…………………………………………………………….…………..…...15 1.3. Изменение химического состава вод природных водоёмов при их «цветении» с помощью методов коррекции альгоценоза…………………………………………………………….…….…17 1.3.1. Неорганические соединения азота в природной воде…...………………………………..…....18 1.3.2. Цианобактерии и цианотоксины…………………………………………………………..…20 1.3.3. Современные методы обезвреживания воды от цианотоксинов. Мировой и Российский опыт……………………………………………………………………………………………………22 1.3.4. Характеристика штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111…………………………….….25 1.4. Мониторинг качества природных вод методом оптической кардиографии пресноводных двустворчатых моллюсков.…………………………………………………………………………..26 1.4.1. Мировой и российский опыт биотестирования качества воды……………………...…….27 1.4.2. Характеристики 12-канальной микропроцессорной системы опторегистрации кардиоритмов пресноводных моллюсков в целях биотестирования……………………..…….…32 Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………..…37 2.1. Объекты и методы исследования образующихся ГОС при дезинфекции природной воды ГХН……………………………………………………………………………………………….……37 2.1.1. Аппаратура для анализа образующихся продуктов реакции…………………………..…..37 2.1.2. Методика эксперимента……………………………………………………………………....38 2.2. Объекты и методы совершенствования метода коррекции альгоценоза природных водоёмов штаммом зелёной водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111……………...……….....40 2.2.1. Выращивание штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 и его доставка к объекту………42 3 2.2.2. Расчёт вселения, определение точек вселения и вселение хлореллы……………….….…43 2.3. Объекты и методы выявления пороговых значений концентраций токсикантов при мониторинге качества воды методом оптической кардиографии пресноводных двустворчатых моллюсков……………………………………………………………………………………………..44 2.3.1. Исследование влияния ионов тяжёлых металлов в воде на кардиоритмы моллюсков.…………………………………………………………………………………………….45 2.3.2. Исследование влияния фосфорорганических пестицидов в воде на кардиоритмы моллюсков……………………………………………………………………………………………..46 Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ………………………..…….50 3.1. Изучение состава ГОС, образующихся при смешении растворов ГХН с природной водой.…………………………………………………………………………………………...……...50 3.1.1. Сравнительный анализ состава природных вод из Москворецкого и Волжского источников…………………………………………………………………………………….………51 3.1.2. Результаты дезинфекции воды НКГХН и ВКГХН из Москворецкого и Волжского источников……………………………………………………………………………….....………....53 3.1.3. Результаты дезинфекции воды из Москворецкого и Волжского источников ХВ…………61 3.1.4. Сравнительный анализ полученных данных…………………………………………………65 3.2. Результаты исследования альголизации Барвихинских прудов штаммом водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111…………………...……………………………………………………...……..67 3.2.1. Результаты анализов состава воды в Барвихинских прудах………………….……………..67 3.2.2. Результаты альголизации Барвихинских прудов в весенний, летний и осенний периоды……………………………………….……………………………………………………...69 3.2.3. Итоговый анализ полученных данных………………………………………………………..74 3.3. Выявление пороговых концентраций токсикантов при мониторинге качества вод с помощью 12-канальной системы оптической кардиографии моллюсков………………...………81 3.3.1. Исследование влияния изменения температуры воды на кардиограммы моллюсков……………………………………………………………………………………………82 3.3.2. Исследование влияния ионов тяжёлых металлов в воде на кардиоритмы моллюсков………………………………………………………………………………………..……83 3.3.3. Исследование влияния фосфорорганических пестицидов на кардиоритмы моллюсков………….……………………………………………………………………………….…93 3.3.4. Итоговый анализ полученных данных…………………………………………………..…..101 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………………….…..103 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ……………………………….….104 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………..………………………………..…….…..105 4 СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА……………………………………………..…115 ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………………………….……..116 Приложение 1..…………………………………………………………………………………..…..116 Приложение 2……………………………………………………………..……………………..…..125 Приложение 3…………………………………………………………………………………….….127 Приложение 4…………………………………………………………………………………….….128 Приложение 5…………………………………………………………………………………….….135 Приложение 6…………………………………………………………………………………….….144 Приложение 7………………………………………………………………………………………..154 Приложение 8………………………………………………………………………………………..159 Приложение 9………………………………………………………………………………………..164 5 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Одной из наиболее важных проблем современности является обеспечение человечества чистой водой для питья и рекреации, включая водные виды спорта и рыбную ловлю. С каждым годом разнообразие токсикантов, попадающих в воду антропогенным путём, только увеличивается. Среди них всё новые и новые токсичные, в том числе канцерогенные, вещества, влияние которых на человеческий организм ещё не изучено, а методы защиты населения от них не являются совершенными. Говоря о качестве воды, нужно сознавать, что в настоящее время на первое место вышли именно проблемы её химической безопасности [59-61, 63-66, 95, 96], под которыми подразумевают загрязнение воды приоритетными токсикантами и их негативное влияние на человека и водную биоту [62, 67-69]. При подготовке питьевой воды в последнее столетие приходилось решать самые разнообразные проблемы, которые возникали в процессе совершенствования комплекса используемых для этого методов. В их числе фигурировали: 1) выбор, с одной стороны, методов дезинфекции воды, позволяющих ликвидировать попадающие в неё патогенные бактерии и вирусы, и, с другой стороны, методов удаления образующихся при дезинфекции природной воды токсичных веществ [4, 7-11, 19, 22, 42, 58, 74, 77, 88]; 2) снижение уровня загрязнения водоёмов питьевого водоснабжения различными токсикантами, в том числе (особенно в последние годы), гетероциклическими цианотоксинами, загрязняющими эти водоёмы в результате трансформации сине-зелёными водорослями [1, 5, 16-18, 21, 29, 48, 49, 57, 71, 73, 76, 79, 80, 90], интенсивно развивающимися в водоёмах, в которые попадают различными путями (сельскохозяйственные стоки с полей и ферм, осаждение из атмосферы и др.) соединения аммония, нитраты и нитриты, [94, 99, 100, 103, 105, 110]; 3) мониторинг качества воды при её поступлении из природных источников на станции подготовки питьевой воды [50, 51-53, 85-87, 106]. Автору данной работы было предложено разработать и усовершенствовать эти методы, для чего было необходимо изучить следующие проблемы: - во-первых, химическое и токсикологическое обоснование использования при дезинфекции воды вместо высокотоксичного и взрывоопасного молекулярного хлора растворов гипохлорита натрия (ГХН), которые в последнее время начали применять в развитых странах, имея в виду их большую безопасность при перевозках и применении на станциях водоподготовки; 6 - во-вторых, экспериментальное обоснование уменьшения развития сине-зелёных водорослей в водоёмах, загрязняемых неорганическими производными азота, что приводит к образованию в них гетероциклических цианотоксинов, с помощью коррекции альгоценоза этих водоёмов планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111; - в-третьих, экспериментальное выявление пороговых значений концентраций органических токсикантов и тяжёлых металлов при биотестировании качества вод, подаваемых на станции подготовки питьевой воды, с помощью пресноводных моллюсков, кардиоритмы которых могут служить индикатором изменения химического состава воды. Цель работы, таким образом, заключалась в разработке и совершенствовании методов обеспечения химической безопасности водопользования. Задачи, поставленные при выполнении диссертационной работы: - осуществить экспериментальное сравнительное исследование смесей галогенорганических соединений (ГОС), образующихся при дезинфекции воды ГХН и молекулярным хлором для выяснения, является ли ГХН токсикологически более предпочтительным, чем хлор; - провести экспериментальные исследования для совершенствования метода предотвращения развития в водоёмах сине-зелёных водорослей методом коррекции альгоценоза водоёмов планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111 и, как следствие этого, к предотвращению загрязнения природных водоёмов гетероциклическими цианотоксинами; - осуществить экспериментальные исследования для выявления пороговых значений концентраций органических токсикантов и тяжёлых металлов при биотестировании качества вод, подаваемых на станции подготовки питьевой воды, с помощью пресноводных моллюсков, кардиоритмы которых могут служить индикатором изменения химического состава воды. Достоверность полученных результатов подтверждена применением в проведённой работе научно-обоснованных химических и физико-химических методов экспериментальных исследований, использованием современного аналитического оборудования и стандартных проверенных приборов, а также компьютерных методов обработки данных. Научная новизна работы. Впервые проведено сравнительное хроматомасс- спектрометрическое исследование смесей галогенорганических продуктов дезинфекции воды из Москворецкого и Волжского источников хлорной водой (ХВ) и водными растворами ГХН различных концентраций и времён контакта. Определён перечень образующихся при этом ГОС, наиболее характерных для дезинфекции природной воды ГХН. Проведены сравнительные ГХМС-исследования состава смесей продуктов дезинфекции ГХН и хлором. Осуществлены экспериментальные исследования, позволившие методом коррекции альгоценоза планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111, 7 предотвратить развитие в Барвихинских прудах Московской области сине-зелёных водорослей, а следовательно, и загрязнение этих водоёмов цианотоксинами. Впервые проведены экспериментальные исследования по выявлению пороговых значений концентраций токсикантов при биотестировании качества вод методом оптической кардиографии пресноводных моллюсков. Изучены реакции моллюсков на загрязнение воды органическими токсикантами и тяжёлыми металлами с использованием модельных растворов загрязнителей и разработанной системы мониторинга качества пресных вод с целью определения критериев, характеризующих уровень токсического загрязнения. Практическая значимость: Экспериментально доказано преимущество использования ГХН (по сравнению с молекулярным хлором) в качестве дезинфектанта природной воды, с точки зрения разнообразия и количеств ГОС, образующихся при взаимодействии дезинфектантов с живой и неживой органикой в природной воде. Эти результаты послужили химическим и токсикологическим обоснованием замены молекулярного хлора в качестве дезинфектанта на растворы ГХН на Московских станциях водоподготовки. В работе существенно усовершенствован метод предотвращения загрязнения природных водоёмов гетероциклическими цианотоксинами, основанный на коррекции альгоценоза с помощью микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111, который успешно применён на Барвихинских прудах в Московской области. Подробные экспериментальные данные, полученные при выявлении пороговых значений концентраций органических токсикантов и тяжёлых металлов при мониторинге качества вод методом оптической кардиографии пресноводных моллюсков, послужили основанием для существенной доработки программного обеспечения 12-канальной системы мониторинга качества природных вод и определения пределов её возможностей. Личный вклад диссертанта состоит: в проведении экспериментальных исследований, обработке, интерпретации и обобщении полученных результатов, а также в формулировке выводов. Положения выносимые на защиту. 1. Из образующихся при дезинфекции природной воды растворами ГХН различных концентраций и разным временем контакта наиболее характерными являются двадцать пять ГОС, определённых с помощью хроматомасс-спектрометрии. Растворы НКГХН являются более безопасным дезинфектантом, чем ХВ. Содержание ГОС после использования НКГХН, даже при максимальном времени контакта, по большинству образующихся веществ не превышает санитарно-гигиенических норм. ВКГХН, несмотря на то, что и дают меньшее количество ГОС, чем ХВ, образуют при больших дозах и длительном времени контакта больше ГОС, чем при малых дозах. 8 2. Усовершенствован экспериментальный метод предотвращения загрязнения природных водоёмов высокотоксичными гетероциклическими цианотоксинами, являющимися продуктами вторичного метаболизма сине-зелёных водорослей (цианобактерий), базирующийся на коррекции альгоценоза этих водоёмов планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111. Полученные на Барвихинских прудах экспериментальные данные позволяют считать, что такой метод может, возможно, в сочетании с другими методами, эффективно решать усиливающуюся повсеместно проблему загрязнения вод гетероциклическими цианотоксинами. 3. Выявлены пороговые значения концентраций солей тяжёлых металлов и высокотоксичных фосфорорганических пестицидов, при которых реализуются химические стрессы используемых моллюсков, весьма часто приводящие и к летальному исходу. Полученные данные послужили основанием для существенной доработки программного обеспечения 12-канальной системы мониторинга качества природных вод и определения пределов её возможностей. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Научная конференция «Ломоносовские чтения» (Москва, МГУ, 2014), XXII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Москва, МГУ, 2015). Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций, а также 3 тезисов докладов на российской и международной конференциях. Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 115 страницах и состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, заключения, списка литературы. Включает в себя 59 рисунков, 21 таблицу и 9 приложений, библиография содержит 112 наименований. Благодарности Автор выражает глубокую признательность руководителю работы д.х.н., засл. проф. МГУ, академику РАЕН Петросяну В.С. за всестороннюю помощь при её выполнении. Большую благодарность за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов автор выражает сотрудникам Химического и Биологического факультетов МГУ д.х.н., проф. Лебедеву А.Т., к.б.н., с.н.с. Поляковой О.В., д.б.н., проф. Филенко О.Ф., сотрудникам АО «Мосводоканал» к.б.н. Арутюновой И.Ю., Казаковой Е.В., к.т.н. Козлову М.Н., Пономаренко А.М., Шушкевичу Е.В., а также сотрудникам ООО «Альгобиотехнология» к.г.н. Кульневу В.В., Лухтанову В.Т. 9 Глава 1. Обзор современных методов обеспечения химической безопасности водопользования 1.1. Дезинфекция воды хлорирующими агентами, как наиболее эффективный метод очистки природной воды от патогенных микроорганизмов Опыт, накопленный в разных странах за последние десятилетия, показал, что на сегодняшний день из всех предложенных технологий наиболее эффективным методом дезинфекции природных вод, используемых для подготовки питьевой воды, является технология хлорирования природных вод [4, 7-11, 28, 36-38, 97]. При этом важным моментом оказался высокий риск перевозки по городам, в первую очередь мегаполисам, цистерн с высокотоксичным хлором. В связи с этим встал вопрос об альтернативных хлорирующих агентах [22, 30, 70, 84]. Наиболее оптимальной альтернативой хлору на сегодня являются растворы гипохлорита натрия (ГХН), которые не создают риска для населения при их перевозке, являясь в то же время такими же по эффективности дезинфицирующими агентами [22, 84, 91, 98, 101, 102, 111, 112]. И это не удивительно, учитывая, что в растворах ГХН в воде, как следует из уравнения (1), непосредственным дезинфицирующим агентом является гипохлорит-ион: NaOCl + 2H2O = ClO- + Na+ + H3O+ + OH- (1) Тот же самый гипохлорит-ион, как следует из уравнения (2), является хлорирующим агентом и при растворении молекулярного хлора в воде: Cl2 + 3H2O = ClO- + 2H3O+ + Cl- (2) Дезинфекцию природной воды, используемой для подготовки питьевой воды с помощью хлорсодержащих реагентов, рассматривают обычно с учётом следующих важнейших аспектов данной проблемы: Во-первых, какие именно органические соединения и другие загрязнители уже присутсвиуют в природной воде, нуждающейся в дезинфекции. Во-вторых, важно ответить на вопрос «Сколько и каких галогенорганических соединений (ГОС) будет образовываться в воде питьевого водоснабжения при использовании в качестве дезинфектанта растворов ГХН или любого другого реагента?». 10 1.1.1. Органические вещества в природной воде Органические вещества, образующиеся в водном объекте и поступающие извне, в природной воде присутствуют всегда. Они весьма разнообразны по своей химической природе и свойствам и существенно влияют на качество воды, а так же её пригодность для тех или иных нужд. Поэтому так важно знать о природе и количестве органических веществ в воде, особенно когда в системе её очистки присутствует этап хлорирования. Количество природных и антропогенных веществ в поверхностных водах значительно превышает число соединений, для которых установлены гигиенические нормативы (ПДК), т.к. помимо веществ, образующихся в водоёме естественным путём, происходит значительный сброс соединений, которые сложно, а часто и вообще нельзя контролировать. Таким образом, для решения поставленной выше задачи необходимо иметь информацию как по общему содержанию в природных водах органического углерода, так и по содержанию индивидуальных органических веществ [42, 47]. В разных водоисточниках хозяйственно-питьевого централизованного водоснабжения России наиболее распространёнными загрязнителями природного и техногенного происхождения являются: нефтепродукты, фенолы, альдегиды, кетоны, аммонийный азот, синтетические поверхностно-активные вещества, пестициды, органические кислоты. Гуминовые (Рис.1.1) и фульвокислоты (Рис.1.2), нередко составляют значительную долю органического вещества природных вод и представляют собой сложные смеси биохимически устойчивых высокомолекулярных соединений. На стадии дезинфекции воды хлором (или соединениями, содержащими активный хлор) именно они образуют хлорорганические соединения, часто очень токсичные (в том числе, канцерогенные) [42, 54, 75, 78]. Рис. 1.1. Упрощённая модель молекулы гуминовой кислоты 11 Рис. 1.2. Упрощённая модель молекулы фульвокислоты В поверхностных водах гуминовые и фульвокислоты находятся в растворённом и взвешенном состояниях, соотношение между которыми определяется различными факторами. Содержание гуминовых кислот в поверхностных водах обычно составляет десятки и сотни микрограммов в 1 дм3 по углероду, часто достигая нескольких миллиграммов в 1 дм3 и придавая им характерный бурый цвет. В воде многих рек гуминовые кислоты не обнаруживаются. Хорошая растворимость фульвокислот по сравнению с гуминовыми кислотами является причиной их более высоких концентраций и распространения в поверхностных водах. Содержание фульвокислот в природных водах, как правило, превышает содержание гуминовых кислот в 10 раз и более. 1.1.2. Использование гипохлорита натрия (ГХН) для дезинфекции природной воды ГХН стали использовать для дезинфекции воды [22, 58, 84, 91], считая этот метод более перспективным в сравнении с использованием для этих целей молекулярного хлора. Эта технология уже применяется в различных странах, а так же некоторых городах России, в том числе, Санкт-Петербурге, а с 2012 года и в Москве [58], приобретая с каждым годом всё большую популярность. Безводный ГХН представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, очень неустойчивое. Он может существовать в виде трёх кристаллогидратов: моногидрат NaOCl·H2O (крайне неустойчив), кристаллогидрат NaOCl·2,5H2O (более устойчив, чем моногидрат) и пентагидрат NaOCl·5H2O (наиболее устойчивая форма) [91, 101]. Водные растворы ГХН также неустойчивы и со временем разлагаются со скоростью от 0,08 до 0,1% в сутки, даже при обычной температуре [34, 39, 84, 91]. Так, за 40 суток пентагидрат самопроизвольно теряет около 30% активного хлора по нижеследующей схеме: 12 2NaOCl → 2NaCl + O2 При нагревании (5) ГХН параллельно с его разложением происходит реакция диспропорционирования: 3NaOCl → NaClО3 + 2NaCl (6) На скорость распада ГХН влияют различные факторы: воздействие солнечного излучения, наличие катионов тяжёлых металлов и хлоридов щелочных металлов. Замедляет процесс разложения ГХН наличие в водном растворе сульфата магния или кальция, борной кислоты, силикатов и пр. Наиболее устойчивы растворы с сильнощелочной средой (pH > 10). Дезинфекция воды с помощью ГХН описывается следующими реакциями: Растворяясь в воде, ГХН диссоциирует на катионы натрия и анионы хлорноватистой кислоты (см. уравнение (1). Так как хлорноватистая кислота (HOCl) является очень слабой, гипохлорит-ион в водной среде подвергается гидролизу: ClO- + Н2О ↔ НОСl + НО- (7) В водном растворе ГХН, являющийся сильным окислителем, вступает в многочисленные реакции с разнообразными восстановителями, независимо от кислотно-щелочного характера среды. Наличие хлорноватистой кислоты в водных растворах ГХН объясняет его сильные дезинфицирующие и отбеливающие свойства. Основные варианты развития окислительно-восстановительного процесса в кислой среде: NaOCl + H3О+→ Na+ + HOCl + Н2О (8) 2HOCl + 2H3О+ + 2e- → Cl2↑ + 4H2O (9) + - - HOCl + H3О + 2e → Cl + 2H2O (10) В нейтральной и щелочной среде ситуация складывается другая: 2ClO- + 2H2O + 2e- → Cl2↑ + 4НO- (11) ClO- + H2O + 2e- → Cl- + 2HO- (12) В отличие от хлора, гипохлориты имеют щелочной характер и могут применяться для повышения уровня pH обрабатываемой воды. Но, как и в случае с хлором, с изменением pH обрабатываемой воды меняются соотношения между хлорноватистой кислотой и ионами гипохлорита. С возрастанием pH хлорноватистая кислота распадается на ионы H+ и ClOВысокие окислительные свойства ГХН позволяют успешно использовать его для обезвреживания различных токсинов. 13 При обработке ГХН воды, содержащей фенолы, происходит образование фенолоксифенолов. В ходе обработки вод, содержащих гуминовые кислоты, последние превращаются в хлороформ, дихлоруксусную кислоту, трихлоруксусную кислоту, хлоральдегиды и некоторые другие вещества. Известны данные об использовании ГХН для удаления ртути из сточных вод [33,78]. Таким образом, наиболее важной проблемой на данный момент является то, насколько данный метод дезинфекции воды отличается от метода дезинфекции молекулярным хлором с точки зрения образования хлорорганических продуктов. Обнаружение в дезинфицированной с помощью ГХН воде некоторых ГОС вызвало немалые споры относительно данного метода. Европейские исследования доказали, что некоторые попадающие в воду органические вещества (например, ПАВ, ароматизаторы) тоже реагируют с ГХН, содержащимся в бытовых чистящих средствах, образуя токсичные и, вероятно, канцерогенные летучие органические соединения (ЛОС). В частности, было отмечено появление в этих системах хлороформа и четырёххлористого углерода [104]. В связи с этим были выдвинуты опасения, что использование ГХН может вызвать значительное увеличение риска развития рака. В ходе изучения дезинфекции воды ГХН [7-11, 19, 22, 37, 38, 75, 88] некоторые авторы предполагали, что при этом образуются по большей части те же самые ГОС, что и при дезинфекции молекулярным хлором. Однако, достаточного количества исследований и материалов, подтверждающих эти предположения, нет. Полагают, что механизм образования хлорорганических продуктов при дезинфекции воды ГХН будет схож с механизмом дезинфекции молекулярным хлором по причине того, что при дезинфекции и тем, и другим способом образуются аналогичные молекулы и ионы, участвующие в реакциях образования ГОС. Так, основными продуктами дезинфекции воды с помощью NaOCl являются: летучие (моно-, ди-, три- и полигалогензамещённые производные метана, этана, этилена и ацетилена, моно-, ди- и тригалогенпроизводные ацетонитрила), полулетучие и нелетучие ГОС (галогенуксусные кислоты) и пр. Исследования, проводимые в лабораторных условиях, моделирующих процесс дезинфекционной обработки воды, содержащей гуминовые кислоты, на примере различных субстратов (анизол, этилбензол, трет-бутилбензол, 1-метилнафталин, фторбензол, фенол) с ГХН в водном растворе, доказали образование следующих веществ [54]: - В нейтральной среде основными продуктами реакции хлорирования анизола являлись орто-, пара-хлоранизол (преобладает) и 2,4-дихлоранизол (в щелочной среде процесс электрофильного замещения заторможен, поэтому дихлорпроизводные не образовывались); 14 - При водном хлорировании 1-метилнафталина в нейтральной среде основными продуктами реакции являются его монохлорпроизводные: 2-хлор-1-метилнафталин и 4-хлор-1метилнафталин (преобладает), а также исходный 1-метилнафталин и 2,4-дихлорметилнафталин; - В ходе водного хлорирования фторбензола ГХН в нейтральной среде в результате электрофильного ароматического замещения образовались п-хлорфторбензол и небольшое количество о-хлорфторбензола. При pH=8 хлорпроизводные фторбензола не обнаружены; - Водное хлорирование этилбензола при pH=7 дало следующие продукты (в малых количествах): орто- и пара-хлорэтилбензол, α-гидроксиэтилбензол, ацетофенон; В работе [48] показано, что ГХН при взаимодействии с анизолом, фенолом и 1метилнафталином образует меньшее количество хлорпроизводных в сравнении с другими хлорирующими агентами. На основании этих данных предположено, что ГХН может быть относительно безопасным с точки зрения продуктов хлорирования, во всяком случае, в сравнении с другими хлорсодержащими реагентами, используемыми для дезинфекции воды. Исследования на реке Томь, проводившиеся на протяжении года с использованием ГХН (ТУ 6-01-29-93), изготовленного на производственном объединении «Химпром» г. Кемерово, содержавшего 120-160г/дм3 активного хлора и 40–90 г/дм3 щёлочи, доказало, что по бактерицидному эффекту ГХН не уступает жидкому хлору, а содержание в воде хлороформа, тетрахлорметана и бромдихлорметана снизилось по сравнению с использованием жидкого хлора на 15, 14 и 12%, соответственно. Токсичность воды, с учётом всех содержащихся примесей и их совместного токсического действия, уменьшилась на 10–13%, в зависимости от сезона. К сожалению, более подробных данных авторы [36, 37, 47] не приводят. В таблице 1.1 представлены данные (частное сообщение Западной водопроводной станции г. Москвы, 2012 год), использующей в качестве дезинфектанта ГХН. Из данной таблицы следует, что количество побочных ГОС либо не увеличивается после хлорирования ГХН, либо они появляется в ничтожно малых количествах, не превышающих ПДК. Заметные изменения происходят только с хлороформом, который, тем не менее, даже по максимальным показателям не превышает допустимых пределов. Эти данные позволяют предположить о преимуществах применения ГХН для дезинфекции природной воды с точки зрения количества образующихся ГОС. С другой стороны, приведённые данные не являются систематическими, что заставляет думать о необходимости проведения более глубоких исследований. 15 Таблица 1.1. Максимальное количество ГОС (мг/л) в природной и питьевой воде Западной водопроводной станции, прошедшей дезинфекцию ГХН в январе 2012 г. Название вещества Исходная вода Исходная вода Питьевая вода Питьевая вода (1 блок) (2 блок) (1 блок) (2 блок) Хлороформ 0,002 <0,0001 0,011 0,008 1,1,2,2- - <0,0001 <0,0001 <0,0001 1,1-Дихлорэтен - <0,0003 <0,0003 <0,0003 1,2-Дихлорпропан - <0,01 <0,01 <0,01 1,2-Дихлорэтан - <0,01 <0,01 <0,01 Дибромхлорметан - <0,0002 <0,0002 <0,0002 Дихлорбромметан - <0,0002 <0,0002 <0,0002 Дихлорметан - <0,01 <0,01 <0,01 Тетрахлорметан - <0,0001 <0,0001 <0,0001 Трибромметан - <0,0005 <0,0005 <0,0005 Трихлорэтен - <0,00005 <0,00005 <0,00005 Тетрахлорэтен 1.2. Общие методы анализа ГОС в воде; использование хроматомассспектрометрии для количественного анализа Для определения общего содержания продуктов дезинфекции может быть использована стандартная методика их адсорбции на активированном угле, сжигания и калориметрического определения. Некоторые закономерности процесса дезинфекции можно наблюдать с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Использование современного аналитического оборудования позволяет зафиксировать органические соединения, присутствующие в воде в очень малых концентрациях, но достаточные для неблагоприятного воздействия на здоровье человека [54]. Условная классификация идентифицированных соединений на летучие, полулетучие и нелетучие проводится в зависимости от используемых методов анализа. Летучими продуктами дезинфекции считают моно-, ди-, три- и полигалогензамещенные производные метана, этана, этилена и ацетона, моно-, ди- и тригалогенпроизводные 16 ацетонитрила и др. Процедура их выделения и концентрирования может проводиться различными методами. Поскольку пробы представляют собой многокомпонентные смеси, необходима стадия разделения с помощью газовой хроматографии (ГХ). Для детектирования чаще всего используются масс-спектрометрия (МС) [31, 43, 44, 54, 74, 75, 88, 89, 93] или электронозахватные детекторы (ЭЗД). В силу своей уникальной информативности и специфичности, масс-спектрометрическое детектирование является более надёжным и универсальным. Оно позволяет определять и качественный, и количественный составы образующихся многокомпонентных смесей [107-109]. Метод ГХ-МС позволяет успешно анализировать и так называемые полулетучие вещества [43, 44]. Их извлекают из воды экстракцией хлористым метиленом при различных значениях рН. Могут быть использованы и другие органические растворители, однако хлористый метилен рекомендуется в стандартных методиках как наиболее универсальный и удобный в применении. Использование внутренних стандартов и суррогатных смесей позволяет проводить количественный анализ продуктов реакции. Авторы [31, 43, 44, 54, 74, 75, 88, 89, 93, 108] утверждают, что масс-спектрометрия, безусловно, является на сегодняшний день наиболее эффективным методом анализа органических соединений в объектах окружающей среды. Можно выделить три основных типа ГХ-МС - исследований: 1) детектирование и количественное определение индивидуальных соединений (хлороформ, фенол, бенз[а]пирен, 2,3,7,8-тетрахлор-дибензодиоксин и т.д.); 2) детектирование и полуколичественное определение групп органических соединений (трихлорбифенилы, терпены, полибромдифениловые эфиры и т.д.); 3) идентификация и полуколичественная оценка всех органических соединений, присутствующих в пробе [44]. Поиск заданных соединений в пробах представляет наиболее простой и целенаправленный вид анализа. ГХ-МС позволяет использовать наряду с масс-спектральной информацией данные о временах удерживания соединений. Времена удерживания (индексы Ковача) получают из экспериментальных хроматограмм, содержащих соответствующие пики веществ, идентифицированных с помощью массспектрометрии, и рассчитывают с помощью специальной программы. Большой объём данных, накопленных в литературе по временам удерживания (индексам Ковача) и сопоставление этих параметров со строением абсорбируемых и адсорбируемых на хроматографических колонках органических веществ, позволяют получить дополнительные данные о содержащихся в анализируемой пробе соединениях. Индекс Ковача в ГХ-МС не является основным параметром характеристики веществ. При ГХ-МС анализируются, прежде всего, масс-спектры веществ, которым соответствуют 17 отдельные пики в полученных хроматограммах. Анализ при этом осуществляется с помощью специальной программы автоматически, при сопоставлении полученных экспериментальных данных с «библиотекой» данных и позволяет делать надёжные выводы о природе этих веществ. Индекс Ковача подтверждает полученные с помощью интерпретации масс-спектров данные, являясь дополнительным параметром анализа. Тем не менее, времена удерживания являются очень важным подспорьем при идентификации некоторых анализируемых соединений (ПАУ, ПХБ), поскольку их масс-спектры могут оказаться практически идентичными [43, 44]. Совершенствование методов анализа позволило, например, исследовать закономерности образования галогенуксусных кислот. Они относятся к нелетучим органическим соединениям. Сочетание данных ГХ-МС с данными газовой, жидкостной и ионной хроматографии позволяет определять в водах более трёхсот органических соединений. 1.3. Изменение химического состава вод природных водоёмов при их «цветении» с помощью методов коррекции альгоценоза Одной из важнейших проблем водопользования является изменение химического состава поверхностных источников питьевой воды под влиянием различных природных факторов [1, 3, 16, 17, 18, 20, 24-27, 49, 56, 71, 82, 83, 94]. Среди органических токсикантов (см. 1.1.1.) в последние годы особое внимание привлекают высокотоксичные азотсодержащие гетероциклы - цианотоксины, образующиеся в водоёмах в ходе их «цветения» сине-зелёными водорослями (цианобактериями), которые в результате быстрой утилизации неорганического азота (катионы аммония, нитрат- и нитрит-анионы) загрязняют водные экосистемы гетероциклическими цианотоксинами [5, 21, 29, 48, 72, 73, 76, 79, 80, 90, 92, 99]. Эти опасные для человека и водной биоты токсиканты превращают ранее широко использовавшиеся людьми резервуары воды в загрязнённые водоёмы, которые уже нельзя использовать ни в качестве источников для приготовления питьевой воды, ни для рыборазведения, ни в качестве рекреационных водоёмов. Инновационным подходом, позволяющим значительно снизить уровень загрязнения водоёмов цианотоксинами, является коррекция альгоценоза этих водоёмов планктонными штаммами зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris [16, 17, 57]. От других представителей фитопланктона она отличается возможностью жизнедеятельности в широком температурном интервале (от 2 до 40°С), 18 устойчивостью к шоковым реакциям (замораживание) и способностью развития в экстремальных условиях, например, в сточных водах коксохимических производств с содержанием фосфора 1 г/дм3. Утилизация хлореллой неорганических производных азота происходит настолько эффективно, что хлорелла не оставляет шансов для развития другим видам водорослей (в частности, сине-зелёным водорослям - цианобактериям). Это, учитывая токсичность и, соответственно, неприятные запахи образуемых сине-зелёными водорослями веществ, позитивно сказывается на качестве воды в природных водоёмах, используемых как для приготовления питьевой воды, так и в рекреационных целях (водные виды спорта, любительская рыбалка и т.п.). 1.3.1. Неорганические соединения азота в природной воде Поступающие в природные водоёмы неорганические соединения азота находятся в поверхностных водах в коллоидном, взвешенном и растворенном состояниях и могут под влиянием многих физико-химических и биохимических факторов переходить из одного состояния в другое. Средняя концентрация общего азота в природных водах зависит от трофности водного объекта: для олиготрофных изменяется обычно в пределах 0,3-0,7 мг/дм3, для мезотрофных — 0,7-1,3 мг/дм3, для эвтрофных — 0,8-2,0 мг/дм3. На недавнее загрязнение обычно указывает повышение концентрации ионов аммония и нитритов, в то время как увеличение содержания нитратов указывает на загрязнение в предшествующее время. Все формы азота способны к взаимным превращениям. Аммиак в природной воде образуется при разложении азотсодержащих органических веществ. Хорошо растворим в воде с образованием гидроксида аммония. ПДКваммиака составляет 40 мг/дм3, ПДКвр — 0,08 мг/дм3 (лимитирующий признак вредности — токсикологический). Содержание ионов аммония в природных водах варьирует в интервале от 10 до 200 мкг/л в пересчете на азот. Присутствие в незагрязненных поверхностных водах ионов аммония связано с процессами биохимического разложения белковых веществ, дезаминирования аминокислот, разложения мочевины. Хозяйственно-бытовые сточные воды, животноводческие фермы, сточные воды предприятий пищевой, коксохимической, лесохимической и химической промышленности, а также поверхностный сток с сельхозугодий в случае использования аммонийных удобрений являются источниками поступления ионов аммония в природные водоисточники. ПДКв для воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования установлена в размере 2 мг/дм3 по аммонийному азоту или 2,6 мг/дм3 по иону NH4+ (лимитирующий показатель вредности - санитарно-токсикологический). Присутствие 19 аммония в концентрациях порядка 1 мг/дм3 снижает способность гемоглобина рыб связывать кислород, что вызывает интоксикацию (возбуждение, судороги, рыба выпрыгивает на поверхность), связанную с возбуждением центральной нервной системы (ЦНС), поражением жаберного эпителия и разрыва эритроцитов. С повышением pH среды возрастает токсичность аммония. Повышенная концентрация ионов аммония может служить индикатором, отражающим ухудшение санитарного состояния водного объекта. Нитрат-ионы в природных водах могут образовываться в ходе внутриводоемных процессов нитрификации аммонийных ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих бактерий. Они могут также выпадать с осадками, которые поглощают образующиеся при атмосферных электрических разрядах и содержащиеся в различных выбросах в атмосферу оксиды азота. Кроме того, насыщены нитратами промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды и стоки с сельскохозяйственных угодий со сбросными водами с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения. В растворенной форме нитраты находятся в поверхностных водах, где их концентрация изменяется в зависимости от сезона: минимальная в вегетационный период, увеличивается осенью и достигает максимума зимой. При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих большие количества нитратов, возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Допустимое суточное потребление по рекомендациям ВОЗ - 5мг/кг массы тела; смертельная доза нитратов для человека равна 8-15 г. Предельно допустимая концентрация в воде водоемов (ПДКв) установлена в размере 10 мг/л по азоту или 45 мг/л в виде иона NO3- (лимитирующий показатель вредности - санитарно-токсикологический). Для определения количественных показателей содержания азота в воде делают её гидрохимический анализ [3]. Несмотря на то, что обычный гидрохимический анализ воды громоздок, трудоемок и дорог, он дает в большинстве методик количественные показатели индивидуальных веществ. В связи с чем, несмотря на развитие физико-химических методик и внедрение их в практику аналза природных вод, гидрохимические методы все еще остаются важными и основными методиками при различных исследованиях водоемов. Помимо определения интересующих компонентов водной пробы, рекомендуется и определение концентрации растворенного кислорода в воде. Что является простым, но существенным анализом, по которому судят о присутствии в воде растворенных органических соединений. Содержание кислорода в воде зависит от ее температуры. Чем холоднее вода, тем больше в ней растворенного кислорода. Существует зависимость содержания растворенного кислорода в воде и от процессов фотосинтеза. Чем больше растений в воде, тем выше содержание кислорода в светлое время суток и тем меньше в темное время. Минимально допустимое 20 содержание растворенного кислорода в воде в соответствии с европейской комиссией по охране окружающей среды - 4 мг/л. Показания ниже этого значения свидетельствуют о загрязнении водоема. 1.3.2. Цианобактерии и цианотоксины Цианобактерии - одноклеточные, нитчатые и колониальные микроорганизмы. Некоторые азотфиксирующие цианобактерии способны к формированию специализированных клеток: гетероцист, которые выполняют функцию фиксации азота. Некоторые виды цианобактерий токсичны, среди них выделяют такие токсины, как anatoxin-a, anatoxin-a(S), микроцистин, нодулярин, сакситоксин и т.д.; и условно-патогенные (Anabaena) [5, 21, 29, 48, 72, 73, 76, 79, 80, 90, 92, 99]. Цианотоксины, вырабатываемые цианобактериями, встречаются почти повсеместно, но особенно в озерах и в океане, где, при определенных условиях, они воспроизводятся в геометрической прогрессии [99,103]. Цианотоксины, выбрасываемые цианобактериями в больших концентрациях при «цветении» водоёмов, приводят к гибели людей и животных. Так же они могут накапливаться в водных организмах, что будет приводить к серьёзным отравлениям. Среди цианотоксинов встречаются и природные яды, которые могут привести к быстрой смерти от дыхательной недостаточности. Цианотоксины, могут быть сгруппированы в соответствии со своим биологическим воздействием: • гепатотоксины (микроцистины и нодулярины); • нейротоксины [сакситоксины, анатоксина, гомоанатоксина, анатоксина(s)]; • цитотоксины (цилиндроспермопсин); • раздражители желудочнокишечного тракта и энтеротоксины [аплайзиатоксин, дебромоаплайзиатоксин, лингбайатоксин (производимый морскими цианобактериями)]; • липополисахаридные эндотоксины; • другие цианотоксины, токсикологический и экотоксикологический профиль которых в настоящее время известен лишь частично, такие как микровиридин J и β-N-метиламиноL-аланин (BMAA). [81] Наиболее актуальны нейротоксины (анатоксины) и гепатотоксины (микроцистины) [48, 73,79, 80, 92]. 21 Микроцистины (МС) - одни из самых известных и широко распространённых цианотоксинов в пресноводных экосистемах, их основными продуцентами являются цианобактерии родов Anabaena, Microcystis, Planktothrix, Nostoc, Oscillatoria и др. [21, 29, 48, 90]. Микроцистины представляют собой циклические пептиды, состоящие из 7 аминокислот, имеющие формулу (D-Ala-L-X-D-MeAsp-L-Z-Adda-D-Glu-Mdha), где X и Z – это вариабельные L-аминокислоты, Adda – 3-амино-9-метокси-2,6,8-триметил-10-фенил-4,6-дикадиноевая кислота, D-MeAsp-3-метил-аспартамовая кислота и Mdha – это N-метилдегидроаланин. В настоящее время насчитывают более 90 вариантов МС, которые синтезируются нерибосомно с помощью thiotemplate-механизма. Кластер генов микроцитинсинтетазы (mcy) имеет модульную структуру, где каждый модуль отвечает за синтез специфических ферментов [29]. МС вызывают поражение печени, обладают канцерогенным действием. Наиболее часто встречается высокотоксичный MC-LR, где вариабельные L-аминокислоты представлены лейцином и аргинином. Во многих странах проводится мониторинг содержания микроцистинов в воде. Согласно рекомендациям ВОЗ, концентрация MC-LR в питьевой воде не должна превышать 1 мкг/л [90]. Особый интерес представляет образование большим количеством разнообразных цианобактерий, как свободноживущей, так и симбиотической, заменимой аминокислоты BMAA. Несмотря на противоречие мнений, BMAA считается кандидатом в этиологические агенты, вызывающие ряд тяжелых нейродегенеративных заболеваний. В благоприятных для роста условиях (то есть при оптимальных температуре, освещении и доступности питательных веществ) цианобактерии приводят к цветению воды и образованию тины. Токсичность бактерий при цветении определяется соотношением штаммов (токсичные/нетоксичные генотипы). Количество микроцистинов, продуцируемых цианобактериями в культуре, прямо пропорционально скорости их роста. Наибольшее количество продуцируется во время поздней логарифмической фазы [81]. Помимо популяционной динамики, на концентрацию микроцистинов в водоемах влияют некоторые параметры окружающей среды, в частности наличие питательных веществ, температура, pH, свет и т. д. В зависимости от вида токсина и стадии роста цианотоксины могут как находиться в клетках цианобактерий, так и быть растворенными в воде. По сообщениям, наиболее высокие уровни цианотоксинов наблюдаются при цветении воды и в тине, поэтому на их общую концентрациюв поверхностных водах влияет наличие этих форм биомассы. Для микроцистинов, цилиндроспермопсина и анатоксинa(s) в поверхностных водах наблюдались концентрации до 25 000, 12,1 и 3300 мкг/л соответственно. Содержание микроцистинов внутри клеток обычно выше, чем в окружающей воде других цианотоксинов данных недостаточно. При старении цианобактерий и их естественной гибели, а 22 также при обработке водоемов альгицидами в воде могут наблюдаться высокие концентрации растворенных цианотоксинов [81]. Воздействие цианотоксинов на человека может происходить несколькими путями. До сегодняшнего дня наиболее важным остается алиментарный путь – потребление зараженной питьевой воды и пищи (включая пищевые добавки) или заглатывание воды во время купания. Чрескожный и ингаляционный пути заражения возможны во время отдыха, занятий спортом и профессиональной деятельности (например, рыболовство) в зараженной воде, а также при домашнем использовании содержащей цианотоксины воды (например, во время душа). Парентеральный путь заражения тоже возможен, если вода из поверхностных водоисточников используется для гемодиализа. 1.3.3. Современные методы обезвреживания воды от цианотоксинов. Мировой и Российский опыт В 1976-79 годах различными международными организациями были предложены подходы [103], направленные на снижение уровня эвтрофирования водоёмов и улучшения органолептических свойств воды. В обзоре [110] рассмотрен комплекс мер (для реализации их вне и внутри водоёмов), направленных на решение данной проблемы: а) меры вне водоёмов: - обработка сточных вод (удаление производных неорганического азота); - полный отвод сточных вод (кольцевое канализование); - использование бассейнов первичного осаждения; - полное осаждение питательных веществ в стоках; - защита водоразделов (лесные посадки, запрет на использование удобрений и организацию животноводческих ферм; контроль за ирригацией и т.д.); - замена фосфатных моющих средств на цеолиты и т.п. б) меры внутри водоёмов: - физическое манипулирование (дестратификация, гиполимнетическая аэрация, удаление гиполимнетической воды, изменение промывного режима); - химическое манипулирование (осаждение нутриентов в толще воды, инактивация и удаление седиментов); 23 - биологическое макрофитов, манипулирование водорослей, рыб; (механический применение сбор токсичных биомассы; веществ; использование непосредственные манипуляции с пищевыми цепями и биологическим равновесием). Исследование применения полупроводниковых фотокатализаторов для устранения цианотоксинов началось с конца 1990-х годов. В настоящее время успешные исследования по удалению из воды в фотокаталитическом процессе проведены со следующими метаболитами сине-зеленых водорослей: бреветоксин, сакситоксин, микроцистин, нодуларин, цилидроспермопсин, геосмин, 2-метилизоборнеол [40]. В целом на большом количестве примеров показана эффективность полупроводниковых катализатороов для удаления из воды микроорганизмов и цианотоксинов. В частности устранение микроцистинов в фотокаталитическом процессе с использованием диоксида титана значительно более эффективно в сравнении с традиционными хлорированием или адсорбцией активированным углем. Основным препятствием для продвижения данной технологии является отсутствие доступных фотокаталитических материалов, поглощающих видимый свет. Существенное ослабление ультрафиолетового излучения в водной среде, особенно при ее загрязнении микроорганизмами, заметно снижает эффективность процесса и ведет к росту энергопотребления. Этим недостатком не обладает видимый свет. В любом случае, вне зависимости от использования ультафиолетового излучения или видимого света, реализация фотокаталитического процесса в данной области произойдет только после создания процессов и оборудования, обеспечивающих обработку тысяч куб. м/час воды. Российские специалисты, как и их зарубежные коллеги, много внимания уделяли экологическим проблемам водохранилищ, что в последнее десятилетие нашло отражение в соответствующих монографиях, например, [94] и обзорах, например, [1]. В этот период наибольшее внимание стали уделять методам биологической реабилитации водоёмов [16, 17, 49], теоретической основой которой является комплексное решение проблем загрязнённых водоёмов, включающее в себя действия, направленные на минимизацию загрязняющих веществ, улучшение санитарного состояния водоёмов, предотвращение «цветения» воды сине-зелёными водорослями, биологическую мелиорацию высшей водной растительности и, наконец, вылов рыбы и других биологических объектов. При этом рыба рассматривается не только как объект промыслового или любительского лова, но и как компонент экосистемы, предназначенный для выноса из водоёма первичной продукции, которая трансформируется в рыбную продукцию в виде ихтиомассы. В исследованиях Богданова [16, 17] для решения проблем с «цветением» водоёмов предложена биотехнология, основанная на альголизации водоёмов планктонными штаммами 24 зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris. От других представителей фитопланктона она отличается возможностью жизнедеятельности в широком температурном интервале (от 2 до 40°С), устойчивостью к шоковым реакциям (замораживание) и способностью развития в экстремальных условиях. Например, хлорелла способна развиваться в сточной воде коксохимического производства с концентрацией фосфора до 1 г/дм3. В процессе фотосинтеза хлорелла выделяет в воду большое количество кислорода (до 14 мг/дм3). Кислород, находясь в период выделения в атомарном состоянии (instatum nascendi), обладает повышенной способностью к окислению. Именно в этот момент атомарный кислород разрывает длинные цепочки углеводородов, входящих в состав нефтепродуктов, образуя свободные радикалы, которые образуют оседающие на дно водоёмов продукты, подвергающиеся дальнейшему разложению при воздействии на них специфических нефтеразлагающих бактерий. Следует отметить также, что тяжелые металлы в этих условиях переходят в высшие степени окисления и образуют с анионами нерастворимые соединения. При этом происходит также снижение содержания в воде неорганических форм азота и фосфора, поскольку они являются питательными веществами для клеток хлореллы. Утилизация хлореллой различных соединений, содержащих азот и фосфор, происходит настолько эффективно, что хлорелла не оставляет шансов для развития другим видам водорослей (в частности, цианобактериям), что (учитывая токсичность и, соответственно, неприятные запахи выделяемых сине-зелёными водорослями веществ), позитивно сказывается на качестве воды в природных водоёмах, используемых как в рекреационных целях, так и для производства питьевой воды. В результате вышеназванных процессов происходит улучшение многих химических, микробиологических и санитарно-гигиенических параметров, в том числе и таких важных показателей качества воды как ХПК и БПК. В последнее время для восстановления экологических систем водохранилищ и предотвращения их «цветения» сине-зелёными водорослями в разработку была рекомендована новейшая биотехнология, основанная на альголизации водоёмов штаммом Chlorella vulgaris ИФР № С-111. Эта биотехнология с 2001 года применяется на Пензенском водохранилище хозяйственно-питьевого назначения и показала высокую эффективность в сдерживании развития сине-зелёных водорослей. С 2006 года она применяется на Волгоградском и Цимлянском, с 2009 года – на Ижевском и Матырском водохранилищах, а в 2010-12 годах – на Белоярском, Верхне-Выйском и Черноисточинском водохранилищах. Внедрённые штаммы хлореллы, в отличие от аборигенных видов, постоянно присутствующих в каждом водоёме, обладают хорошо выраженными планктонными свойствами и ингибируют развитие сине-зелёных водорослей, тем самым предотвращая 25 «цветение» воды. Во всех водоёмах, где применяется указанная биотехнология, значительно снизился индекс загрязнения воды (ИЗВ). 1.3.4. Характеристика штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 Исходным материалом для проведения альголизации предложена суспензия хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 (Рис.1.3), выделенного Н.И. Богдановым из образцов воды Нурекского водохранилища (Таджикистан) в 1977 году [16, 17]. Рис. 1.3. Штамм Chlorella vulgaris ИФР № С-111. Увеличение 1000х. Морфологические признаки: Молодые клетки слабо эллипсоидные, размером от 1,5 до 2,0 мкм. Взрослые – шаровидные, на жидкой питательной среде 6-8 мкм в диаметре, на дно не осаждаются, стенки сосуда не обрастают. На агаризированной питательной среде на 7–10-ый день на свету образуются круглые, гладкие и выпуклые колонии с ровными краями. Диаметр колоний 3-4 мм, окрашены в темно-зеленый цвет, размер клеток 5-8 мкм. Хлоропласт широко поясковидный незамкнутый. Физиологические признаки: Делятся на 2-8, очень редко на 16 спор. Штамм автотрофный. Растёт на среде: аммиачная селитра 0,2-1,0 г, суперфосфат (1% р-р) – 0,2 мл, сульфат железа (1% р-р) – 0,15 мл, нитрат кобальта (0,01% р-р) – 1 мл, сульфат меди -(0,01% р-р) – 1 мл, бактериальная суспензия – 25-40 мл, водопроводная вода – 1 л. В лабораторных условиях культивируется на среде Тамийя. Штамм не требует специальной подачи в культуру углекислого газа. Достаточно один 26 раз в сутки ввести бактериальную суспензию, насыщенную углекислым газом, который образуется за счёт деятельности клетчатковых бактерий при разложении материала, содержащего клетчатку, например, хлопкового линта и соломы. Культуральные свойства: Оптимальные условия культивирования - при естественном солнечном освещении в лотках с открытой поверхностью и толщиной слоя суспензии, не превышающей 20 см. Режим освещения соответствует естественной суточной инсоляции в летний период. Штамм обладает способностью «свободного парения» и равномерного распределения в культуральной среде. Оптимальная температура культивирования 26-360С. Цикл развития штамма следующий: в светлый период суток идёт активный процесс фотосинтеза, в результате чего клетки интенсивно набирают биомассу. Размеры клеток с 6 до 21 часа увеличиваются с 1,5 до 8,0 мкм. Активное деление клеток наблюдается с 22 до 4 часов. К 5 часам утра молодые клетки готовы к фотосинтезу. Цикл развития клеток стойкий, нарушить его можно путём искусственного изменения светового режима. Штамм выносит прямое солнечное освещение, при достижении плотности клеток в культуре более 10 млн/мл проявляются хорошо выраженные антагонистические свойства к альгофлоре, бактериям и инфузориям. Лизис альгофлоры в культуре штамма наступает через 4-8 часов, гибель бактерий и инфузорий – через 6-10 часов культивирования. Штамм обладает невосприимчивостью к фагам. При культивировании в лабораторных условиях на среде Тамийя в термостате при температуре 360С и интенсивности освещения 30000 люкс на третьи сутки плотность клеток в культиваторе достигает 80 млн/мл при исходном количестве 9 млн/мл. В стеклопластиковых лотках, установленных под открытым небом, на четвёртые сутки плотность клеток достигает 60 млн/мл при исходном количестве 3 млн/мл. Показано, что преимуществом штамма являются его планктонные свойства и равномерное распределение клеток в водной толще. 1.4. Мониторинг качества природных вод методом оптической кардиографии пресноводных двустворчатых моллюсков. Одной из важных задач в области охраны окружающей среды является разработка эффективных методов оценки антропогенного воздействия на гидросферу с целью ограничения ее токсического загрязнения и обеспечения нормального функционирования водных экосистем. Наибольшую опасность для водных биоценозов представляют токсичные вещества, которые вызывают необратимые изменения в биологических структурах и их 27 функционировании. Не меньшую актуальность имеет опасность террористического акта, направленного на отравление источников питьевого водоснабжения или случайное попадание в эти самые источники большого количества токсичных веществ, что и приводит к необходимости разработки систем контроля поступающей на станцию воды на самом раннем этапе, ещё до поступления её со станции водоподготовки в город. В этом смысле наиболее популярными становятся идеи разработки систем биомониторинга качества вод с помощью различных водных организмов, чьи кардиоритмы могут служить индикатором изменения химического состава воды. Методы биотестирования позволяют получить данные о токсичности конкретной пробы воды, загрязненной антропогенными или природными химическими веществами. [2, 6, 12, 13, 14, 15, 51, 52, 55, 85, 86] Методы биотестирования, будучи биологическими, близки к методам химического анализа вод. В то же время, в отличие от химических методов, биотестирование позволяет реально оценить интегральную токсичность, обусловленную присутствием комплекса загрязняющих воду химических веществ и их метаболитов. Однако, в процессе исследования данной проблемы следует учитывать множество различных факторов, связанных с особенностями жизнедеятельности выбранных в качестве биоиндикатора организмов. Так, например, использование в качестве тестовых объектов пресноводных двустворчатых моллюсков имеет много очевидных преимуществ по сравнению с другими водными организмами, например, раками, что мы подробно рассмотрим далее [32, 50, 53, 55, 87, 106]. 1.4.1. Мировой и российский опыт биотестирования качества воды Биотестирование - использование биологических объектов (тест-объектов) в контролируемых условиях для выявления и оценки действия факторов окружающей среды на организм, его отдельную функцию или систему организмов [12, 13, 15]. В сравнении с физико-химическим анализом, где существует возможность получить подробные данные о содержании в воде приоритетных органических, неорганических и металлоорганических токсикантов, а также радионуклидов и патогенных микроорганизмов, плюсом биотестирования является оперативность и относительная дешевизна в оценке качества воды, сопровождающаяся при этом полном непонимании истинных причин установленного качества. Однако, существенным недостатком физико-химического анализа является 28 достаточно высокая длительность и дороговизна проводимых анализов, в сравнении с чем биотестирование имеет неоспоримое преимущество. Особенность информации, получаемой с помощью методов биотестирования, состоит в интегральном характере отражения совокупности свойств испытуемой среды с позиции восприятия ее тест-объектом. И, в отличие от физико-химических методов, посредством которых определяется содержание того или иного загрязнителя, биотестовые методы анализа качества воды позволяют обнаружить влияющие на организм, физиологически активные формы соединений. Так, например, нет возможности разрабатывать ПДК веществ под различные значения рН среды, а именно это изменение рН влечет за собой образование иных форм соединений, возможно более токсичных. Или же, негативное действие токсикантов усиливается в мягкой воде, нежели чем в жесткой. А комплексное воздействие загрязнителей совсем непредсказуемо [12, 13, 15]. Сегодня биотестовые методы включены в стандарт по контролю качества вод различного назначения, как необходимое дополнение к химическому анализу. Принцип биотестирования сводится к регистрации изменения биомассы, выживаемости, плодовитости, а также физиологических или биохимических показателей биологического объёкта в испытуемой среде. В настоящее время в мире используется большое разнообразие тест-объектов: от одноклеточных водорослей, мхов и лишайников, бактерий и простейших микроорганизмов до высших растений, рыб и теплокровных животных. В России в органах государственного аналитического контроля качества воды дафниевый тест рекомендован как основной для контроля токсичности сточных вод и перспективного для оценки уровня токсического загрязнения природных вод. Он обязателен при установлении ПДК отдельных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов [15]. Дафниевый метод биотестирования основан на определении изменений выживаемости и плодовитости дафний при воздействии токсичных веществ, содержащихся в тестируемой воде по сравнению с контролем. Узкопалый речной рак Astacus leptodactylus с 2006 г. используется в системах биотестирования на водозаборах Санкт-Петербурга. Преимущества использования пресноводных моллюсков (Рис. 1.4, 1.5) в качестве биотестов [32, 50, 53, 55, 85-87, 106]: Быстрота реакции организмов на токсичность Корреляция кардиоритма с изменением физико-химических характеристик воды Отсутствие перемещения в пространстве и активной «социальной» жизни 29 «Удобное» строение и постоянство покровов Пресная вода московских водозаборов – естественная среда обитания Дешевизна и лёгкая заменяемость Рис. 1.4. Беззубка (Anodonta cygnea) - внутреннее строение моллюска. Сердце обозначено цифрой 9 Рис. 1.5. Внешний вид беззубки с наклеенным оптосенсором Устройство (Рис.1.5) позволяет контролировать частоту сердцебиений моллюсков с применением инфракрасной оптопары (излучающий инфракрасный фотодиод - фототранзистор) марки CNY 70. Принцип ее действия состоит в том, что свет от фотодиода, проходя через внешнюю оболочку ракушки, отражается от сердечной мышцы и колебания последней в такт с сердцебиением улавливаются фототранзистором (Рис.1.6). Генерируемый фототранзистором свето-модулированный ток затем усиливается, проходит через фильтры и поступает на микропроцессорный блок для запоминания и последующей обработки. 30 Рис. 1.6. Схема работы датчика оптической регистрации сердцебиений. В качестве показателя функционального состояния моллюсков возможно использование как амплитуды, так и частоты сердечных пульсаций. Контроль этих характеристик показал их индивидуальную вариабельность по величине даже в состоянии нормы, в связи с чем возникла необходимость выбора и проверки критериев, пригодных для надежной оценки состояния моллюсков при действии загрязненной среды. Для преодоления проблемы вариабельности в дальнейшем определения проводились не менее, чем на 10 особях моллюсков для каждого из вариантов. Показатель амплитуды пульсаций труднее поддается количественной оценке из-за изменчивости гармоник колебаний, в связи с чем на данном этапе мы отдали предпочтение определению изменений частоты сердцебиений, как возможному показателю состояния моллюсков. В качестве потенциально вредоносных агентов на моллюсков воздействовали химическими веществами, которые могут выступить опасными загрязнителями среды в чрезвычайных обстоятельствах. В первую очередь испытывалось действие тяжелых металлов (цинка, меди). Кроме того, оценивали действие бытовых ядохимикатов, которые могут оказаться как загрязняющим фактором сами-по-себе, так и моделировать боевые отравляющие вещества. В 2010 году в Москве на базе АО «Мосводоканал» были проведены исследования непрерывного мониторинга качества пресных вод методом оптической кардиографии моллюсков, наглядно продемонстрировавшие изменения кардиоритмов моллюсков при добавлении токсиканта в воду (Рис. 1.7, 1.8, 1.9) [50, 53, 106]. 31 Рис. 1.7. Изменения кардиоритмов при действии EtHgBr (50 мг/л) Рис. 1.8. Изменения кардиоритмов при действии CdCl2 (100 мг/л) Рис. 1.9. Изменения кардиоритмов при действии NaCN (100 мг/л) 32 1.4.2. Характеристики 12-канальной микропроцессорной системы опторегистрации кардиоритмов пресноводных моллюсков в целях биотестирования Для осуществления непрерывного мониторинга качества воды в 2011 году на Рублевской водопроводной станции (РВС) была установлена опытная 12-канальная система (Рис. 1.10). [50, 53, 106] Рис. 1.10. Опытная 12-канальная система биотестирования вод, методом опторегистрации кардиоритмов пресноводных моллюсков. В ходе работ была поставлена задача осуществить адаптацию созданной и проверенной в лабораторных условиях 12-канальной системы непрерывного мониторинга качества природных вод с помощью оптической кардиографии пресноводных моллюсков (перловицы и беззубки). В новой. адаптируемой системе тестирования воды с применением биотестов, поочередно используемых в качестве тестовых и контрольных, очень важным явились размещение моллюсков в трёх отдельных аквариумах с автоматически регулируемыми потоками воды и синхронизация управления потоками воды с накоплением данных о кардиоритмах. Таким образом, данные, полученные в те промежутки времени, когда биообъект находился в тестовых условиях, накапливались и отображались отдельно от данных, полученных в другие промежутки времени, когда биообъект находился в контрольных условиях. 33 Блок-схема системы водоподготовки показана на Рис.1.11. 1 9 2 3 5 4 6 6 6 7 7 7 8 Рис.1.11. Блок-схема системы водоподготовки. 1 – система механических фильтров; 2 - проточный охладитель EVO 140 IMI Cornellius; 3 – регулируемый вентиль для поддержания стабильной скорости потока; 4 – датчик скорости потока воды; 5 – проточный нагреватель; 6 – электроуправляемые вентили для поочередной подачи воды в аквариумы; 7 – аквариумы; 8- система сливных труб; 9 – вентиль для аварийного или профилактического слива воды из аквариумов Природная вода из водозабора поступает в помещение, где установлена система мониторинга через установку очистки воды CF-0844T (Рис.1.12). Рис.1.12. Установка механической фильтрации воды CF-0844T-CP. 34 Установка CF-0844T-CP работает в режиме автоматической самопромывки водопроводной водой 1 раз в сутки в 19.00 часов. С выхода фильтра природная вода поступает на проточный охладитель EVO 140 IMI Cornellius (Рис.1.13). Рис.1.13. Проточный охладитель EVO 140 IMI Cornellius. Проточный охладитель EVO 140 IMI Cornellius соединен гибкими шлангами через штуцеры с системой водообеспечения, закрепленной на стеллаже. Общий поток поступает через проточный нагреватель для поочередной подачи воды в аквариумы через заливные штуцеры. В верхней части аквариумов предусмотрены сливные штуцеры, соединенные с системой сливных труб. Имеется вентиль для аварийного или профилактического слива воды из аквариумов. Во избежание несанкционированного слива воды из аквариумов вентиль выполнен также электроуправляемым, доступ к нему контролируется компьютерной программой. Три аквариума с моллюсками размещены на стеллаже, как это показано на Рис.1.14. Рис.1.14. Аквариумы с моллюсками. 35 К задним стенкам аквариума прикреплены помпы циркуляции воды и датчики уровня/температуры. Управление системой кондиционирования воды и непрерывный контроль кардиоритмов моллюсков осуществляются электронными блоками, размещенными в аппаратном шкафу (Рис.1.15). Рис.1.15. Вид на электронные блоки со стороны задней двери аппаратного шкафа. Электронные блоки размещаются в следующем порядке (сверху вниз): 1. Компьютерный блок; 2. 12-канальный оптокардиограф; 3. Блок управления системой кондиционирования воды и автодиагностики нештатных ситуаций; 4. Блок формирования напряжений питания для электронных узлов. Помимо электронных блоков в аппаратном шкафу распложены регулятор мощности для проточного нагревателя, источник бесперебойного питания Back-UPS RS 500 BR500CI-RS и модем для передачи sms-сообщений о нештатных ситуациях. Сигнальная световая колонна закреплена на верхней части боковой стенки аппаратного шкафа (Рис.1.16). 36 Рис.1.16. Сигнальная световая колонна Система рассчитана на непрерывную круглосуточную работу, поэтому программа все время включена. [50, 53, 106] 37 Глава 2. Экспериментальная часть 2.1. Объекты и методы исследования образующихся ГОС при дезинфекции природной воды ГХН Определяющим фактором при дезинфекции воды ГХН (а так же любым других дезинфицирующим агентом) является изначальный состав природной воды. В зависимости от содержащихся в ней органических соединений и их количеств можно прогнозировать появление тех или иных ГОС после проведения очистки. Следовательно, в каждом новом источнике природной воды будет неидентичный состав продуктов дезинфекции. При этом, однако, некоторые продукты будут образовываться чаще других. Поэтому объектами нашего исследования была природная и дезинфицированная вода из двух разных источников: Москворецкого и Волжского [35]. В первую очередь проводилось исследование состава органических соединений в исходной воде экстракцией хлористым метиленом с последующим упариванием и ГХ-МС-анализом. Затем проводилась дезинфекция этой же воды высоко- и низкоконцентрированным ГХН, а также хлорной водой (для проведения сравнительного анализа влияния альтернативных дезинфицирующих реагентов на образование ГОС). Для дезинфекции воды использовался ВКГХН марки А (ООО «Скоропусковский синтез», ООО «Новомосковский хлор» б/н) отобранный по ГОСТ 11086-76 на складе хранения ГХН ЦОВ №1 Западной водопроводной станции. Раствор ГХН для проведения дезинфекции в лабораторных условиях с концентрацией 2,95 мг/мл (исходная концентрация 190мг/мл) готовился непосредственно на Западной водопроводной станции. 2.1.1. Аппаратура для анализа образующихся продуктов реакции ГХМС анализ проводили на времяпролётном масс-спектрометре «Pegasus 4D» фирмы LECO (США) с газовым хроматографом Agilent 6890N. 38 Параметры масс-спектрометра: Электронная ионизация. Энергия ионизации 70 эВ, температура ионного источника 220˚C, интервал сканируемых масс 29-500 дальтон, скорость сканирования 10 спектров в секунду. Параметры и режим работы газового хроматографа: Капиллярная силиконовая колонка с неполярной фазой RTX-5MS, длина 30 м, внутренний диаметр 250 мкм, толщина плёнки неподвижной фазы 0,25 мкм. Температура инжектора 250˚C; газ-носитель – гелий, скорость потока 1 мл/мин, деление потока 1/10, температура трансферной линии 280˚C. Поскольку хроматографическое поведение некоторых важных с токсикологической точки зрения продуктов дезинфекции различно, в процессе для них были подобраны индивидуальные параметры (скорость, плотность, разрешение) хроматографической программы для анализа именно этих соединений. Определение строения образующихся соединений проводилось на основе спектроструктурных корреляций и с использованием электронных библиотек масс-спектров «WILEY275» - на 275 тысяч соединений, «mainlib/replib» - на 130 тысяч соединений NIST (National Institute of Science and Technology) и Агентства по охране окружающей среды США (Environmental Protection Agency). 2.1.2. Методика эксперимента Дезинфекция природных вод ГХН проводилось при комнатной температуре, на основании предварительно изученных методик, используемых на Западной водопроводной станции, а также литературных данных, адаптированных для условий лабораторного эксперимента. Для проведения эксперимента и анализа проб с помощью ГХ-МС за основу был взят «Метод 8270C. Полулетучие органические соединения. ГХ-МС», содержание которого следует далее. В 1 л исследуемой природной воды, поставляемой с различных Московских водопроводных станций, вводился заранее приготовленный на Западной водопроводной станции водный раствор ВКГХН с концентрацией 2,95 мг/мл, в количестве 0,47 мл и 0,80 мл, в двух разных экспериментах. Количество добавляемого ГХН в 1 литр воды рассчитывалось по формулам, предоставленным сотрудниками Западной водопроводной станции, исходя из принятых доз 1,4 мг/мл и 2,4 мг/мл, соответственно. Конкретные значения доз были выбраны 39 на основании экспериментальных данных, полученных на Западной водопроводной станции и были приняты оптимальными для данного лабораторного эксперимента. Реакционные смеси с разными концентрациями ГХН перемешивали на качалке в условиях светоизоляции в течение 3 минут и 2,5 часов. После чего остаточный «активный хлор» удаляли добавлением небольшого избытка (расчёт по уравнению реакции) сульфита натрия, Na2SO3 (чда). Экстракция проводилась в подкисленной с помощью 40%-ой H2SO4 среде (pH = 2) тремя порциями хлористого метилена по 30 мл/л в течение 20 мин каждая, затем доводили pH до 10 (40% KOH) и повторяли экстракцию. Фракции высушивали над безводным сульфатом натрия, фильтровали, объединяли и концентрировали на роторном испарителе до 1 мл. В концентрат вводили внутренний стандарт (пердейтерированные нафталин и фенантрен) в объёме 5 мкл и проводили анализ методом ГХМС. Объем вводимой пробы − 1 мкл. Основной упор в анализе данных проб был сделан на ГОС, содержащиеся в наибольшем количестве и встречающиеся в данных пробах чаще остальных. По итогам данной части эксперимента было принято решение провести дополнительное исследование природной воды из тех же источников в более жестких условиях (с целью выявления определённых закономерностей в образовании обнаруженных соединений, а также осуществления детального анализа других ГОС, образующихся при дезинфекции природных вод не только высококонцетрированным ГХН, но и другими дезинфектантами). Для этого была проведена экстракция и последующий ГХМС анализ вод Москворецкого и Волжского источников, дезинфицированных ВКГХН и НКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа, а также ХВ такой же концентрации и аналогичным временем контакта. Данное дополнительное исследование позволило получить более полную картину влияния ГХН на появление различных ГОС в природной воде не только с точки зрения зависимости от добавляемой дозы, но и от концентрации ГХН в целом, а так же для сравнения продуктов реакции дезинфекции воды ГХН с продуктами, образующимися при дезинфекции воды другими хлорсодержащими агентами, в данном случае – ХВ. 40 2.2. Объекты и методы совершенствования метода коррекции альгоценоза природных водоёмов штаммом зелёной водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111 В России огромное количество водоёмов самого разного назначения и пользования. Но многие из этих водоёмов в той или иной мере подвержены антропогенному загрязнению, что в последние десятилетия очень часто приводит к их «цветению» синезелеными водорослями. В результате ухудшается их санитарное состояние, и водоёмы становятся непригодными для питьевого водоснабжения городов и населённых пунктов. Многие водоёмы в летний период стало невозможным использовать для рекреации, в том числе, для рыбной ловли. Решением данной проблемы являются различные виды реабилитации водоёмов, включающие в себя действия, направленные на минимизацию содержания загрязняющих веществ, улучшение санитарного состояния водоёмов, предотвращение «цветения» синезеленых водорослей, использование свойств биологической мелиорации высшей водной растительности и, наконец, вылов рыбы и прочих биологических объектов. Причём, рыба рассматривается не как объект промыслового или любительского лова, а как компонент экосистемы, предназначенный для выноса из водоёма первичной продукции, которая трансформируется через пищевые звенья в рыбную продукцию. Для ускорения процессов и повышения эффективности восстановления загрязнённой воды и был предложен способ биологической реабилитации водоёмов за счет их альголизации штаммом Chlorella vulgaris №С-111. В качестве модельных водоёмов для отработки технологии реабилитации водоёмов по средством коррекции альгоценоза штаммом зелёной водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111 нами были выбраны два бетонных резервуара прямоугольной формы со сторонами 7х45 м, входящих в состав очистных сооружений ливневой канализации посёлка Барвиха Одинцовского района Московской области. Площадь каждого из водных зеркал выбранных модельных водоёмов составляет около 320 м2 (Рис. 2.1). Поступление воды в резервуары происходит по общему коллектору, что позволило использовать эти сооружения как экспериментальный и контрольный водоёмы. 41 Рис. 2.1. Общий вид очистных сооружений ливневой канализации посёлка Барвиха Московской области. Уровень загрязнения водоёма по гидрохимическим показателям оценивался в сравнении со значениями ПДК, утвержденными 18.01.2010г. приказом Росрыболовства № 20 "Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения", СанПиН 2.1.5.980-00 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод". Определение водорослей проводилось по соответствующим определителям с применением общепринятых методик исследований (Диатомовый анализ, 1949-1950; Определители пресноводных водорослей СССР, выпуски 1-12, 1950-1953; Диатомовые водоросли СССР, 1974; 1988, 1992 и др.). Гидробиологические анализы проводились в соответствии с рекомендациями, изложенными в «Руководстве по методам гидробиологического анализа» (1983). Отбор гидрохимических проб осуществлялся нами вместе с сотрудниками ООО НПО «Альгобиотехнология», а анализ отобранных проб проводился в лабораториях ЗАО «ГИЦ ПВ» (г. Москва). Контроль изменения качества воды осуществлялся по следующим химическим показателям: азот аммонийный; азот нитратный; азот нитритный; аммоний-ион; фосфор общий (в расчете на РО4); кислород растворенный. Анализы проводились в соотвествии с ГОСТами: ПНДФ 14.1:2.1-95, ПНДФ 14.1:2.4-95, ПНДФ 14.1:2.3-95, МВИ 01.1:1.2.4.16-05, 14.1:2:3:4.123-97. ГОСТ 18309-72 РД 52.24.382-2006, ПНД Ф 42 Проведённые нами совместно с сотрудниками ООО НПО «Альгобиотехнология» в течении всего исследования следующие анализы: микробиологические (ОМЧ; ОКБ; ТКБ; зоопланктон); биопробы, заключающийся в выявлении биологических особенностей роста культуры хлореллы на воде объекта, подлежащего биологической реабилитации методом коррекции альгоценоза(в данной работе полученные данные не приводятся); оценка видового состава планктона и его структуры до начала альголизации (данные не приводятся); анализ состояния альгоценоза и изучение сообществ фитопланктона в процессе альголизации. Методика изучения сообществ фитопланктона. При изучении сообществ фитопланктона объектом исследований являются низшие микроскопические водоросли. Пробы концентрировались методом осаждения. Для таксономического определения низшие водоросли изучались в световом микроскопе с использованием соответствующих определителей [45, 46]. Подсчитывалась численность клеток (колоний) в 1 л воды (млн.кл./л) и биомасса (мг/л), а также использовалась балльная оценка обилия для проведения сапробиологического анализа по видам индикаторам качества вод. В данной работе приводятся некоторые наиболее важные с точки зрения объективности оценки результатов данные, в т.ч. в Приложении 2. 2.2.1. Выращивание штамма Chlorella vulgaris ИФР №С-111 и его доставка к объекту Производство (культивирование) исследуемого нами штамма хлореллы производилось согласно ТУ из архивного материала в производственных условиях ООО НПО «Альгобиотехнология» (Рис. 2.2). Производство организовано с использованием последних достижений в биотехнологии, сертифицировано по безопасности и имеет всю необходимую разрешительную документацию. Доставка суспензии хлореллы плотностью 109 кл/мл к месту вселения осуществлялась специализированным транспортом НПО «Альгобиотехнология» в пластиковых ёмкостях по 5 л. 43 Рис. 2.2. Выращивание штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 в НПО «Альгобиотехнология» 2.2.2. Расчёт вселения, определение точек вселения и вселение хлореллы Перед проведением альголизации водоёма был произведен расчёт нормы вселения хлореллы с точки зрения поддержания достаточной численности клеток альголизанта в единице объема для выполнения возложенной на него миссии за весь вегетационный период. Экспериментально доказано, что при численности Chlorella vulgaris ИФР №С111 8001000 клеток в одном миллилитре (в весовом выражении - 0,2 г/м3) через 4 дня происходит угнетение развития сине-зелёных водорослей, вызванное её метаболитами. Такая численность принимается за верхний предел достаточности концентрации альголизанта для предотвращения «цветения» водоёма сине-зелёными водорослями. Гидрохимические показатели Барвихинских прудов, полученные в результате проведённых исследований, не являются сдерживающим фактором роста численности Chlorella vulgaris ИФР №С111, тогда как зоопланктон и личинки ихтиофауны в период своего массового развития (июнь – август), использующие хлореллу в своём рационе, существенно снижают её популяцию. Масса зоопланктона, питающегося фитопланктоном, в среднем по водоёму составит 0,5 г/м3. При этом суточное потребление хлореллы может составить 0,1г/м3, что соизмеримо с верхним пределом достаточности концентрации альголизанта для 44 предотвращения «цветения» водоёма сине-зелёными водорослями. В весенние месяцы влияние зоопланктона значительно ослабевает, а при температуре воды водохранилища ниже +12оС оно вообще не учитывается. При достаточно высокой температуре и хорошей инсоляции в период весенне-летних месяцев, в гидрохимических условиях Барвихинских прудов Chlorella vulgaris ИФР №С111 может ежесуточно удваивать свою численность. Учитывая, что таких комфортных условий обитания до массового развития зоопланктона у хлореллы - 8-10 дней, объём альголизанта, вносимого на всю акваторию Барвихинских прудов определяется по формуле (13): а где: = в ∙ дк / (13) Ма – масса альголизанта (живой водоросли) (кг.); Vв – объем метрового слоя водохранилища (м3); mдк – удельная масса достаточной концентрации альголизанта (кг); n – минимальное число дней комфортных условий обитания. Рассчитанная по формуле величина составляет 0,25 кг, что соответствует 5 кг суспензии хлореллы, выращенной по ТУ плотностью 109 кл/мл. Что касается точек вселения хлореллы, то они были выбраны с позиции равномерного распределения штамма по акватории. Вселение суспензии хлореллы Chlorella vulgaris штамма ИФР №С111 производилось равномерно по периметру экспериментального водоёма (второй водоём служил в качестве контрольного). 2.3. Объекты и методы выявления пороговых значений концентраций токсикантов при мониторинге качества воды методом оптической кардиографии пресноводных двустворчатых моллюсков В 2013 году на Рублёвской станции водоподготовки нами были проведены исследования, посвящённые выявлению пороговых концентраций токсикантов при мониторинге качества вод методом оптической кардиографии пресноводных моллюсков, а так же определению закономерностей в реакции моллюсков при других изменениях среды (например, температуры воды). В качестве токсикантов были использованы фосфорорганические пестициды, а также соли тяжёлых металлов. Для определения пороговых концентраций и выявления реакций моллюсков на токсичность среды с каждым токсикантом были проведены эксперименты на 12 45 моллюсках, с различными концентрациями веществ, равными ПДК и превышающими их значения от 10 до 60 раз. Моллюски Беззубка (Anodonta cygnea) используемые в течении всего эксперимента отлавливались из реки Москвы рядом с посёлком Рублёво, в течении периода проведения исследований. Специальные замеры и взвешивания каждой особи в отдельности не проводились в связи с отсутствием цели выявления статистической зависимости реакции моллюсков от их морфологических, анатомических и возрастных особенностей. Целью эксперимента было также доказать работоспособность системы при использовании любых особей вида беззубка вне зависимости от индивидуальных особенностей каждого моллюска. 2.3.1. Исследование влияния ионов тяжёлых металлов в воде на кардиоритмы моллюсков Для эксперимента по исследованию влияния тяжёлых металлов на кардиоритмы моллюсков были выбраны следующие металлы: цинк (Zn), медь (Cu) и кадмий (Cd). Эксперимент проводился в несколько этапов: 1) Эксперимент на выявление реакции у моллюсков на наличие в воде разных концентраций ионов цинка и меди. Описание: 12 моллюсков последовательно в одинаковых условиях помещались в стакан с чистой водой (1л) и после 10 минут покоя в стакан с моллюском добавлялся раствор соли исследуемого металла (ZnCl2, CuCl2) с определенной концентрацией по иону металла: 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60 ПДК (Табл. 2.1, концентрации металлов в г/л и мг/л) (один день – одна концентрация, т.е. на исследование одного металла уходило 7 дней). В растворе моллюск выдерживался не более 30 минут, если реакции не было, либо она была не ярко выражена. Если реакция наблюдалась, то моллюск выдерживался в растворе не более 20 минут. За это время фиксировалась информация об изменении частоты и интенсивности сердцебиения моллюска, а так же его физиологическая активность. Посредством сравнения полученных данных с данными, зафиксированными перед добавлением соли металла в раствор, делались выводы о наличии реакции у моллюска на добавление раствора соли металла в воду и её продолжительности. Так же фиксировались данные о сердцебиении моллюска и временной интервал полного или частичного его восстановления после помещения моллюска в аквариум с чистой водой. 46 Таблица 2.1. Таблица исследуемых концентраций металлов (Zn, Cu), используемых для эксперимента на первом этапе исследования. № Кратность превышения ПДК 1 2 3 4 5 6 7 1 10 20 30 40 50 60 Цинк (г/л) 0,005 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 (мг/л) 5 50 100 150 200 250 300 Медь (г/л) 0,001 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 (мг/л) 1 10 20 30 40 50 60 2). Следующий этап эксперимента по исследованию реакции у моллюсков на ионы металлов в воде проводился с солью кадмия (CdCl2). Эксперименты с кадмием отличались от экспериментов, проводимых с медью и цинком в связи с определёнными выводами, сделанными в течение первых экспериментов. Они проводились в два этапа и были выстроены следующим образом: Первый, предварительный этап проходил на группе из 12 моллюсков, которая была разделена на 3 группы по 4 особи в каждой. Каждые 4 моллюска помещались в одну ёмкость с чистой водой, в которой находились на протяжении часа, после чего в данную воду к моллюскам приливался раствор соли кадмия (CdCl2). Так было проведено 3 эксперимента с тремя разными дозами кадмия (Табл. 2.2). Таблица 2.2. Таблица исследуемых концентраций кадмия № 1 2 3 Кратность превышения ПДК 10 30 60 Кадмий (г/л) 0,00001 0,00003 0,00006 (мг/л) 0,01 0,03 0,06 Для описываемых здесь экспериментов перечисленные в Таблице 2.2 концентрации кадмия выбраны исходя из анализа предыдущих экспериментов с металлами (Zn, Cu), проведёнными на первом этапе работы. Экспериментальные данные упомянутых опытов наглядно показали, что при наличии в воде ионов слабо-, средне- или сильнотоксичного 47 металла с концентрацией, приблизительно равной ПДК, как правило, реакция у моллюсков не выявляется, а начиная с концентрации, в 10 раз превышающей ПДК, можно уже рассмотреть первые признаки аритмии. В экспериментах со слаботоксичным цинком и среднетоксичной медью более или менее выраженная реакция наблюдалась, начиная с концентраций металла, в 30 - 40 раз превышающих ПДК. В связи с тем, что кадмий является сильнотоксичным металлом (ПДК = 0,001 мг/л), было крайне затруднительным отбирать необходимые дозы, что побудило нас начать эксперименты с кадмием с концентрации 0,01 мг/л. Важно заметить, что моллюски, на которых проводились данные эксперименты, практически все находились в малоактивном состоянии. Их кардиоритмы были слабыми и не считывались компьютером. Скорее всего, такое состояние моллюсков могло быть оправдано временем года, когда проводились эксперименты (октябрь - ноябрь) и так называемым явлением «сезонности» у моллюсков, характеризуемым периодами неактивности. Таким образом, часть моллюсков во всех экспериментах проявила крайне слабые изменения кардиоритмов, которые, для получения адекватных данных, можно было выявить только с помощью анализа всех кардиограмм «вручную». Всего было проведено 3 эксперимента на каждой группе моллюсков. Концентрации 0,03 мг/л и 0,06 мг/л также были выбраны не случайно. На основании данных, полученных ранее в экспериментах с медью и цинком, о которых упоминалось выше, было установлено, что наиболее выраженная реакция моллюсков начинала появляться именно при концентрациях ионов металла, превышающих ПДК в 30 раз и выше, а максимальной из всех проведенных экспериментов была выбрана концентрация, эквивалентная 60 значениям ПДК. Как правило, ярко выраженная реакция у моллюсков проявлялась при действии металлов в этой концентрации. Вслед за предварительным, был проведён второй этап исследования реакции моллюсков на ионы кадмия в воде с целью подтверждения данных, полученных во время предварительного этапа. Так как предварительный этап носил характер пробного эксперимента, в котором подтвердилась правильность выбора рабочих концентраций кадмия, то второй этап представлял собой полноценный эксперимент, проведённый одновременно на всех 12 моллюсках с теми же выбранными концентрациями. На втором этапе также было проведено три эксперимента. Эксперименты были проведены поэтапно, с группой из 12 моллюсков с концентрациями кадмия в 0,01 мг/л, 0,03 мг/л и 0,06 мг/л. Эти эксперименты были максимально приближены к реальным условиям и позволили в полной мере оценить разницу в реакциях у одних и тех же моллюсков на различные концентрации ионов токсичного металла в воде. 48 3) Помимо экспериментов с металлами был произведён контрольный опыт с чистой водой. Все моллюски также последовательно помещались в стакан и выдерживались в чистой воде 30 минут. Данный эксперимент показал, что примерно через 10 минут с момента помещения моллюсков в стакан они полностью успокаиваются после полученного стресса и их ритм восстанавливается до нормального состояния. Эти данные помогли сделать выводы, что изъятие моллюска из аквариума и перемещение его в другую ёмкость с той же самой водой не вызывает в дальнейшем у моллюсков никакой реакции помимо временного стресса полученного в момент самого перемещения. А значит, дополнительной реакции, которая может исказить картину изменения реакции моллюсков на наличие токсиканта в воде наблюдаться не будет. Поэтому подробный анализ данного этапа исследования в работе не проводится. Температура воды в течение всей серии экспериментов поддерживалась в пределах 1718˚С. 2.3.2. Исследование влияния фосфорорганических пестицидов в воде на кардиоритмы моллюсков Данный этап исследования поведенческих реакций и изменения частоты сердцебиения у моллюсков, как биотестов изменения качества воды, был проведён в несколько этапов. Первый, предварительный этап включал в себя ряд экспериментов на выявление схожих признаков реакции у моллюсков на наличие в воде различных типов фосфорорганических пестицидов, а именно: глифосат (раундап), малатион (фуфанон) и актеллик (пиримифос-метил). Эксперименты проводились на 2 особях (каждый раз новых) с разными концентрациями всех трёх пестицидов, примерно соответствующим одинаковым ПДК. Наблюдения проводились в том же режиме, что и в исследовании реакции моллюсков на наличие тяжёлых металлов в воде. Но время выдержки моллюсков в растворах с токсикантами было сокращено примерно до 10 минут (фактически до начала реакции моллюсков), т.к. данные пестициды являются очень токсичными для обитателей водной среды и могли привести к фатальным для моллюсков последствиям. Данный этап имел цель ознакомиться с реакцией моллюсков на те или иные концентрации фосфорорганических ядохимикатов в воде и помочь понять, можно ли выявить основные характеристики поведения моллюсков, наметив при этом направления дальнейших исследований. Второй этап исследования реакции моллюсков на пестициды заключался в приближении эксперимента к максимально реалистичным условиям работы системы (12 моллюсков были 49 помещены в одну ёмкость с определённой температурой воды и одновременно получали добавляемую дозу пестицида, что позволило исключить вероятность погрешности при добавлении токсичного вещества и способствовало равенству условий по времени, температуре воды и прочим показателям), а также получению статистических данных, демонстрирующих реальную картину того, как быстро и насколько одинаково реагируют все 12 моллюсков на одни и те же изменения внешней среды. Для этого исследования сначала были выбраны 2 пестицида: глифосат и актеллик. Малатион был оставлен для дальнейших исследований, т.к. он является менее токсичным аналогом актеллика. Для экспериментов было выбрано по две концентрации на каждый пестицид, соответствующие 1 и 10 ПДК по каждого веществу. Таким образом, всего было проведено 4 эксперимента, в которых моллюски регулярно заменялись на новые. Следовательно, всего было использовано 48 моллюсков. А позже были проведены аналогичные эксперименты и с малатионом. Эти эксперименты на 12 моллюсках были осуществлены с концентрациями малатиона 0,05 и 0,5 мг/л, что приблизительно соответствует 1 и 10 ПДК. Задачами данных экспериментов было: 1. Приближение экспериментальных условий к максимально реалистичным условиям работы системы, Для этого 12 моллюсков были помещены в одну ёмкость с 10 литрами воды с постоянной температурой (180С), куда вносили рассчитанную дозу пестицида. 2. Получение новых экспериментальных данных о закономерностях реакций моллюсков на воздействие малатиона и их сравнение с полученными ранее результатами в опытах с актелликом и глифосатом. 50 Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 3.1. Изучение состава ГОС, образующихся при смешении растворов ГХН с природной водой Исследование направленное на изучение состава ГОС, образующихся при смешении растворов ГХН с природной водой проходило в несколько этапов. Первой частью работы было проведение анализа исходной природной воды, ещё не прошедшей дезинфекцию, для выявления органических соединений как природного, так и антропогенного характера, содержащих хлор или потенциально способствующих образованию токсичных ГОС в процессе обработки воды ГХН или другим дезинфицирующим агентом. Проведение ГХ-МС-анализа исходной воды было важно также и для последующего анализа дезинфицированных проб воды. Хроматограммы и масс-спектры исходной воды выступили в качестве фона, облегчающего анализы и позволяющего сделать верные выводы о наличии тех или иных ГОС в дезинфицированной воде (приведены в основном тексте диссертации и приложении 1). Следующий этап заключался в отработке методики проведения ГХ-МС-анализа ГОС, образующихся в процессе дезинфекции воды и выяснения условий и доз наиболее оптимальных для получения корректных данных. На этом этапе нами была проведена серия экспериментов с использованием ВКГХН и последующим анализом побочных продуктов. Использование ВКГХН марки А производства ООО «Скоропусковский синтез» был сделано по причине применения в 2012 году Московскими водопроводными станциями данного дезинфицирующего агента. Дезинфекция проводилось с изменением нескольких параметров. Во-первых, были взяты разные дозировки разбавленного ВКГХН, а именно 1,4 мг/мл и 2,4 мг/мл, что соответствовало добавлению 0,47мл и 0,80 мл приготовленного раствора ГХН с концентрацией 2,95 мг/мл. Вовторых, время реакции при разных дозировках было различным - 3 минуты и 2,5 часа. Целью ГХ-МС-анализа данных проб являлось, прежде всего, выявление соединений с наиболее интенсивными пиками, т.е. тех, которые содержатся в исследуемых пробах в наибольших количествах и представляют наибольший интерес. Все полученные обширные данные по этому этапу исследования помещены в Приложение 1. 51 Третий и, вместе с тем, решающий этап исследования, был проведён с целью выявления количественных и качественных изменений в образовании ГОС при дезинфекции природной воды Москворецкого и Волжского источников не только ВКГХН, но и НКГХН, а также было принято решение провести дезинфекцию воды с помощью другого дезинфицирующего агента – ХВ. Такие данные позволили бы сделать предположения не только о том, гипохлорит какой концентрации будет являться более безопасным при дезинфекции природной воды в питьевых целях, но и о том, является ли ГХН действительно более предпочтительным реагентом в сравнении с аналогами, имея в виду количественные и качественные показатели образующихся ГОС. Все эксперименты решено было проводить в максимально жёстких условиях: с дозой 2,5 мг/мл при времени контакта 3 часа. По итогам были проведены последующие ГХ-МС-анализы продуктов дезинфекции всех имеющихся проб. Анализ и интерпретация соединений в этих пробах были нацелены не только на получение данных о соединениях, представляющих наибольший интерес, но и на расширение картины в целом. Поэтому в данной части исследования проводилось отнесение соединений, находящихся даже в ничтожно малых количествах, но, при этом, не менее важных. Именно эти данные освещены нами в последующем тексте диссертации полностью. 3.1.1. Сравнительный анализ состава природных вод из Москворецкого и Волжского источников Как уже было сказано выше, в первую очередь в таких исследованиях необходимо определить исходный состав природной воды. Посредством ГХ-МС-анализа было проведено контрольное исследование природной воды, ещё не подверженной дезинфекции. Анализ исходных вод для Москворецкого и Волжского источников был проведён несколько раз в течение весеннего периода 2012 года. В результате было показано, что пробы воды, проанализированной в конце периода исследований, оказались чище воды из первой пробы, взятой в начале этого периода. Данное явление, скорее всего, объясняется началом активного паводка и повышения температуры, которые пришлись на отбор первых проб, а вода из Волжского источника оказалась более чистой, чем из Москворецкого. Хотя их состав и был достаточно сходным, тем не менее, для воды из Волжского источника количественные показатели большинства важных для данного исследования веществ оказались гораздо меньше (следовые количества спиртов, альдегидов, а также дихлорнитрометан в количестве, не 52 превышающем 0,30 мкг/л), чем в воде из Москворецкого источника. Таким образом, можно было прогнозировать, что в Волжской воде будут образовываться сравнительно меньшие количества ГОС, чем в Москворецкой воде. На Рис. 3.1 приведена хроматограмма смеси органических соединений, обнаруженных в природной воде Москворецкого источника, взятой в начале периода исследования (Рублёвская, Западная и Юго-Западная водопроводные станции), а на Рис.3.2 изображена аналогичная хроматограмма природной воды Волжского водоисточника. 1.4e+007 1.3e+007 1.2e+007 1.1e+007 1e+007 9e+006 8e+006 7e+006 6e+006 5e+006 Time (s) 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 TIC Рис.3.1. Хроматограмма исходной воды из Москворецкого источника 1.1e+007 1e+007 9e+006 8e+006 7e+006 6e+006 5e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 3.2. Хроматограмма исходной воды из Волжского источника В Таблице 3.1 приведены основные соединения, обнаруженные в данных пробах исходной воды, присутствующие в количествах более 0.30 мкг/л. Меньшие количества соединений в воде, как правило (если не считать суперэкотоксикантов типа полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов), не представляют угрозы для 53 здоровья населения. Помимо приведённых в Табл.3.1 соединений, в воде были обнаружены в количестве более 1 мкг/л различные спирты, в том числе и бромсодержащие. Таблица 3.1 Органические вещества, присутствующие в исходной воде Москворецкого источника № пика 4 8 16 17 38 Название вещества 2-Метил-пропаналь 2-Метил-пентанол-2 Дихлорнитрометан 3-Метил-пентанол-3 Пентен-3-ол-2 Индексы Ковача (сек) 242.2 247.3 265.2 266.6 304.7 Количество вещества (мкг/л) 0.56 0.36 0.40 0.96 0.34 Хроматограмму и перечень органических веществ ещё одной пробы воды из Москворецкого источника можно рассмотреть в Приложении 1 на Рис.1 и в Таблице 1. 3.1.2. Результаты дезинфекции воды НКГХН и ВКГХН из Москворецкого и Волжского источников В результате анализа данных полученных после взаимодействия исследуемых проб воды с ВКГХН при разных количествах дозы реагента и времени контакта его с водой (Приложение 1) были сделаны следующие выводы: 1) количественные и качественные показатели соединений, образующихся за 3 минуты и за 2,5 часа контакта реагента с водой, кардинально отличаются друг от друга. Дезинфекция природной воды ГХН в существенно большие временные интервалы принципиально меняет состав образующихся ГОС, как по строению веществ, так и по их количествам, хотя основная часть соединений остаётся неизменной. Рост дозы ГХН ведёт к увеличению числа и количеств образующихся ГОС. При увеличении времени контакта до 2,5 часов с максимальной дозой ГХН происходят в большей степени количественные, нежели качественные изменения. Соединения, обнаруженные в данной пробе, присутствуют в анализированных ранее пробах, но в сравнительно небольших количествах. Тем не менее, среди прочих следует выделить дибромхлорметан и иоддихлорметан, которые практически не образовывались при трёхминутном контакте, но были выявлены почти во всех пробах с контактом в 2,5 часа, а значит, для их образования нужен более длительный контакт воды с ГХН. В особенности хочется отметить иоддихлорметан. Появление в пробах с временем контакта воды с ГХН 2,5 54 часа бром- и йод-замещённых соединений, скорее всего, обусловлено наличием бромид- и йодид-ионов в исходной воде. Образование таких соединений при хлорировании природных вод с длительным временем контакта не является принципиально новым наблюдением и было отмечено ранее для процессов хлорирования различных природных вод [107-109]. Анализ проб, сделанных в более поздний период исследования (после прекращения паводка), показал, что в сравнительно чистой воде не происходит образования значительных количеств ГОС, даже при наибольшей дозе ГХН и времени контакта с ним. Для наглядности изменений в зависимости от концентрации ГХН следует рассмотреть следующие данные, полученные в ходе исследования взаимодействия воды с ВКГХН и НКГХН в жёстких условиях (максимальная доза ГХН и максимальное время контакта). Прежде всего, рассмотрим хроматограмму на Рис.3.3, полученную при анализе пробы из Москворецкого источника с НКГХН. 3.5e+007 3e+007 2.5e+007 2e+007 1.5e+007 1e+007 Time (s) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 TIC Рис. 3.3. Хроматограмма дезинфицированной Москворецкой воды НКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа. В левой части хроматограммы наблюдается появление большого количества новых интенсивных пиков, а в правой её части - снижение интенсивности пиков, что говорит о появлении большого количества ГОС. Какие именно образуются вещества, и в каких количествах - можно увидеть в Табл.3.2. 55 Таблица 3.2 Продукты дезинфекции природной Москворецкой воды НКГХН (2,5 мг/мл, 3 часа) Пик № 3 6 14 15 17 19 20 22 24 35 48 64 67 68 81 86 92 94 96 122 125 137 150 157 201 204 224 Название вещества 2-Хлор-3-метилбутан Трихлорэтилен 3-Хлор-2-бутанон 2-Хлор-3-метил-2-бутен Дихлорацетонитрил Хлорйодметан 1-Хлор-2-метил-2-пропанол 2-Хлорметил-1-бутен Дихлор-2-пропанон Дихлорнитрометан Тетрахлорметан Дибромхлорметан Тетрахлорэтилен 1,1-Диметил-3-хлорпропанол Бромхлорацетонитрил Йоддихлорметан 1,1,1-Трихлор-2-пропанон 2-Хлор-4-метил-3-пентанол 1,2-Дихлор-2-метилбутан Дихлорциклопентан 1,1,2,2-Тетрахлорэтан 1,2,3-Трихлор-1-пропен 1,4-Дихлор-2-бутанол 1,4-Дихлорбензол 1,2,3,4,5,5-Гексахлор-1,3-циклопентадиен 2,4,6-Трихлорфенол Трихлорметоксибензойная кислота Индексы Ковача (сек) 199 200.5 215.1 217.6 220.1 221 224.5 225.7 228.1 ГОС (мкг/л) 0.06 0.82 0.02 0.12 1.58 0.21 0.01 0.10 0.25 245.3 268.7 288.6 293.8 294.2 310 319.4 329.2 330.1 338.5 402,4 412 441 493,7 0,14 0,08 0,05 1.17 3.63 0.001 0.21 0.13 0.76 0.01 0.01 0.02 0.06 0.02 0,01 0,02 0,02 0,01 532.6 803.8 822.5 955.9 Аналогичные данные пробы из Волжского источника хлорированной НКГХН в таких же условиях можно рассмотреть на Рис. 3.4 и в Табилце 3.3. 56 3e+007 2.75e+007 2.5e+007 2.25e+007 2e+007 1.75e+007 1.5e+007 1.25e+007 1e+007 Time (s) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 TIC Рис. 3.4. Хроматограмма хлорированной Волжской воды НКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа. Таблица 3.3 Продукты обработки природной Волжской воды НКГХН (2,5 мг/мл, 3 часа) Пик № 5 8 13 16 17 19 21 22 26 34 47 55 56 57 66 69 75 99 126 162 Название вещества 2-хлор-3-метилбутан Трихлорэтилен Бромдихлорметан 3-хлор-2-бутанон 2-хлор-3-метил-1-бутен Дихлорацетонитрил Хлориодметан 1-хлор-2-метил-2-пропанол 1,1-дихлор-2-пропанон Дихлорнитрометан Тетрахлорметан Дибромхлорметан Тетрахлорэтилен 1,1-диметил-3-хлорпропанол Бромхлорацетонитрил Иоддихлорметан 1,1,1-трихлор-2-пропанон 1,1,2,2-тетрахлорэтан 1,4-дихлорбензол 1,2,3,4,5,5-гексахлор-1,3-циклопентадиен Индексы Ковача (сек) 197.9 199.4 208.6 214.2 216.6 219.2 220.1 223.7 227.2 244.5 268 288 293.2 294 309.7 319 329 411.4 532.5 803.8 ХОС (мкг/л) 0.01 0.26 0,58 0.02 0.01 0.62 0.10 0.00 0.16 0,1 0.02 0.02 0.01 0.29 0.001 0.15 0.14 0.03 0.00 0.01 57 Для того, чтобы лучше понимать разницу изменения количественного и качественного состава получаемых смесей соединений в зависимости от концентрации ГХН, рассмотрим хроматограммы на Рис.3.5 и Рис.3.6 природной воды из Москворецкого и Волжского источников, дезинфицированных ВКГХН. 5e+007 4e+007 3e+007 2e+007 1e+007 Time (s) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 TIC Рис. 3.5. Хроматограмма дезинфицированной Москворецкой воды ВКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа. 1e+008 9e+007 8e+007 7e+007 6e+007 5e+007 4e+007 3e+007 2e+007 1e+007 Time (s) 400 600 800 TIC 1000 1200 1400 Рис. 3.6. Хроматограмма хлорированной Волжской воды ВКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа. Сравнивая Рис.3.3 и 3.5, а так же 3.4 и 3.6 можно прийти к выводу, что они достаточно похожи. Тем не менее, интенсивности пиков на Рис.3.3 и 3.4 распределены более равномерно, когда как на Рис. 3.5 и 3.6 увеличение интенсивностей пиков слева становится ещё более выраженным, и позволяет предположить, что количественные показатели соединений увеличатся. Результаты анализов данных проб, приведены в Табл.3.4 и 3.5, позволяют оценить многообразие образовавшихся ГОС. 58 Таблица 3.4. Продукты обработки природной Москворецкой воды ВКГХН (2,5 мг/мл, 3 часа) Пик № 3 9 15 18 22 24 27 30 45 62 67 72 79 82 83 84 96 97 100 107 110 111 133 143 152 154 158 200 201 204 206 237 242 260 Название вещества 2-Хлор-3-метил-2-бутен Трихлорэтилен Бромдихлорметан 3-Хлор-2-бутанон Дихлорацетонитрил Хлорйодметан 2-Хлорметил-1-бутен 1,1-Дихлор-2-пропанон Дихлорнитрометан 4-Бром-2-пентен Тетрахлорметан Хлоргексен 1-Хлор-2-гексен Дибромхлорметан Тетрахлорэтилен 1,1-Диметил-3-хлорпропанол Бромхлорацетонитрил 2,3-Дихлор-2-метилбутан Иоддихлорметан 1,1,1-Трихлор-2-пропанон 1-Бром-3-метил-2-бутен 1,1,2-трихлорпропан Трибромметан 1,3-Дихлор-3-метилбутан 1,1,2,2-Тетрахлорэтан 1-Хлор-3-метил-3-пентанол Хлорметилпентан 1,4-Дихлорбензол 2,3-Дихлор-2-метилпропаналь Хлордийодметан 2-Хлорметил-1,3-дихлор-2-метилпропан 1,2,3,4,5,5-Гексахлор-1,3-циклопентадиен 2,4,6-Трихлорфенол 1,3,5-Трихлор-2-метоксибензол Индексы Ковача (сек) 196 199.7 208,8 214.3 219.4 220,2 225 227,4 244,7 262.6 268,2 273,7 285,8 288,3 293,4 294 309,9 312.1 319,2 329,3 336 336,3 382,5 396.9 412,3 413,7 421,7 532.8 534,6 543,9 564,6 803.8 823 955.9 ГОС (мкг/л) 0.24 0.68 2.97 0.03 1.65 0.29 0.28 0.32 0.05 1.66 0.01 0.53 0.32 0.05 0.53 3.72 0.001 10.0 0.06 0.05 0.12 0.12 0.01 2.0 0.13 0.10 0.18 0.001 0.31 0.001 0.01 0.001 0.001 0.001 59 Таблица 3.5 Продукты обработки природной Волжской воды ВКГХН (2,5 мг/мл, 3 часа) Пик № 4 10 15 17 18 20 22 25 26 28 38 40 55 58 63 69 71 73 75 89 93 100 101 104 105 107 121 129 138 141 145 150 151 159 173 176 Название вещества 3-хлор-2-метил-1-бутен Трихлорэтилен Бромдихлорметан 3-хлор-2-бутанон 2-хлор-3-метил-2-бутен Дихлорацетонитрил Хлориодметан 1-хлор-2-метил-2-пропанол 2-хлорметил-1-бутен 1,1-дихлор-2-пропанон 3-метил-3-хлор-1-бутен Дихлорнитрометан 4-бром-2-пентен Тетрахлорметан 1,6-дихлоргексан 2-хлор-1-этил-1-метилциклопропан Дибромхлорметан Тетрахлорэтилен 1,1-диметил-3-хлорпропанол 2,3-дихлор-2-метилбутан Иоддихлорметан 1,1,1-трихлор-2-пропанон 2-хлор-4-метил-3-пентанол 1-бром-3-метил-2-бутен 1,2-дихлор-2-метилбутан 1-хлор-2-гексен 2,2-Бис(хлорметил)-1-пропанол Трибромметан 1,3-дихлор-3-метилбутан 1,3-дихлорциклопентан 1,1,2,2-тетрахлорэтан Дихлорциклопентан (изомер) 3-хлор-3-метилпентан 1,2,3-трихлор-1-пропен Дихлорциклопентан (изомер) 1,4-дихлор-2-бутанол Индексы Ковача (сек) 196.4 199.7 208.7 214.2 216.8 219.3 220.3 223.7 224.9 227.3 241.5 244.7 262.5 268.2 273.6 285.6 288.2 293.4 294.3 312.2 319.2 329 329.7 335.8 338.2 340.5 366.7 382.2 396,6 402.1 411.7 421.1 421.3 440,8 469 474,9 ХОС (мкг/л) 1.13 0.36 1.72 0.03 0.53 1.10 0.15 0.02 0.65 0.29 0.36 0.27 0.49 0.01 1.46 1,09 0.10 1.77 12.85 1.27 0.08 1,07 1.30 0.07 0.18 0.04 0.04 0.001 0.91 3.95 0.30 0.73 0.73 0.17 0.22 0.25 60 196 208 210 225 259 274 Продолжение таблицы 3.5. 504,5 0.06 534,3 1.69 0.02 543.7 621,9 0.10 0.02 803.8 0.001 955.9 1-хлор-5-иодпентан Дихлорметилпропаналь Хлордииодметан 2-хлорметил-1,3-дихлор-2-метилпропан 1,2,3,4,5,5-гексахлор-1,3-циклопентадиен 1,2,3-трихлор-4-метоксибензол Рассматривая Табл.3.4 и сравнивая её с Табл.3.2, можно сказать, что картина кардинально не изменилась. Из Табл.3.4 видно закономерное увеличение количественных показателей по многим соединениям, которые в пробе дезинфицированной НКГХН были в количествах, не достигающих 0,3 мкг/л. Так же следует отметить появление в достаточно больших количествах Бромдихлорметана, 4-Бром-2-пентена и 2,3-Дихлор-2-метилбутана, ПДК которых пока не установлены. Помимо прочего, нужно отметить, что ужесточение условий дезинфекции сильно влияет на состав и количество продуктов. Мы видим почти рекордные количества таких соединений как: Бромдихлорметан (2,97 мкг/л), Дихлорацетонитрил (1,65 мкг/л), 1,1-Диметил-3хлорпропанол (3,72 мкг/л), 2,3-Дихлор-2-метилбутан (10,0 мкг/л), 4-Бром-2-пентен (1,66 мкг/л). Рассмотривая экспериментальные данные, приведённые в Табл. 3.5, демонстрирующие состав ГОС в данной пробе, мы можем наблюдать появление таких свойственных для дезинфицированной воды из Волжского источника соединений как: дихлорнитрометан, дихлорацетонитрил, 1,1-диметил-3-хлорпропанол, 1,1-дихлор-2-пропанон и 1,1,2,2- тетрахлорэтан. Что касается количественного показателя, здесь он тоже возрос. Например, дихлорацетонитрил (1,1 мкг/л) и 1,1-диметил-3-хлорпропанол (12,85 мкг/л), а так же появились такие соединения, как бромдихлорметан (1,72мкг/л), тетрахлорэтилен (1,77мкг/л), 2,3-дихлор-2метилбутан (1,27мкг/л), дихлорциклопентан (3,95мкг/л), 1,3-дихлор-3-метилбутан (0,91мкг/л), 3-хлор-2-метил-1-бутен (1,13мкг/л), 1,6-дихлоргексан (1,46мкг/л), 2-хлор-1-этил- 1метилциклопропан (1,09 мкг/л) и дихлорметилпропаналь (1,69мкг/л). Возвращаясь к данным приведённым в Табл.3.3, отображающей количественный и качественный состав побочных продуктов дезинфекции НКГХН (2,5 мг/мл,3 часа) Волжской воды, можно увидеть, что количественные показатели многих соединений в сравнении с данными полученными при дезинфекции ВКГХН гораздо ниже и не превышают 0,70 мкг/л, что свидетельствует о явном преимуществе раствора НКГХН перед раствором ВКГХН, ведущем себя более агрессивно и способствующем образованию сравнительно большего колическа ГОС даже в изначально относительно чистой воде. 61 3.1.3. Результаты дезинфекции вод из Москворецкого и Волжского источников ХВ Что бы наглядно показать преимущества ГХН по сравнению с другими дезинфицирующими агентами следует рассмотреть следующие результаты, полученные при анализе проб воды, дезинфицированной ХВ. Рассматривая Рис. 3.7 и Рис. 3.8, мы можем наблюдать очень большую интенсивность пиков в левой части хроматограмм воды из обоих водозаборов дезинфицированной ХВ, в сравнении с хроматограммами, отображающими итоги дезинфекции тех же вод ВКГХН и НКГХН. 1.2e+008 1e+008 8e+007 6e+007 4e+007 2e+007 Time (s) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 TIC Рис. 3.7. Хроматограмма продуктов дезинфекции Москворецкой воды ХВ с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа Сравнивая Рис. 3.7 и Рис. 3.8, становится понятно, что после применения ХВ для дезинфекции воды из Волжского источника общая картина поменялась чуть менее кардинально, чем в случае с Москворецкой водой, где заметно появление большого количества новых пиков, свидетельствующих об образовании новых ГОС. Такое явление может быть объяснено тем фактом, что вода из водозабора Волжского источника, как уже говорилось ранее, чище и несколько отличается по составу от Москворецкой воды, чем и обусловлена разница между ними в состве образующихся ГОС. 62 4e+007 3.5e+007 3e+007 2.5e+007 2e+007 1.5e+007 1e+007 Time (s) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 TIC . Рис. 3.8. Хроматограмма продуктов хлорирования Волжской воды ХВ с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа Значительный интерес представляют в этом смысле анализы результатов данных проб, приведённых в Табл.3.6 и 3.7. Таблица 3.6 Продукты дезинфекции природной Москворецкой воды хлорной водой (2,5 мг/мл, 3 часа) Пик № 8 10 14 22 23 25 27 28 31 33 47 50 69 74 80 83 Название вещества Трихлорэтилен 3-Хлор-3-метил-1-бутин Бромдихлорметан 3-Хлор-2-бутанон 2-Хлор-3-метил-2-бутен Дихлорацетонитрил Хлорйодметан 1-Хлор-2-пентин 2-Хлорметил-1-бутен 1,1-Дихлор-2-пропанон 3-Метил-3-хлор-1-бутен Дихлорнитрометан Тетрахлорметан 1,2-Дихлоргексан 1-Хлор-2-гексен Дибромхлорметан Индексы Ковача (сек) 198.4 202.8 207.7 213.6 215.9 218.4 219.3 219.8 224 226.5 240.7 243.9 267.5 273 285.2 287.6 ХОС (мкг/л) 0.24 0.09 2,5 0.01 0.81 1.32 0.25 0.10 2.57 0.38 0.60 0,43 0.03 1.26 0.77 0.15 63 84 85 103 108 116 125 142 144 150 158 164 180 190 207 209 219 221 236 242 244 247 265 276 317 319 339 Тетрахлорэтилен 1,1-Диметил-3-хлорпропанол 2,3-Дихлор-2-метилбутан Йоддихлорметан 1,1,1-Трихлор-2-пропанон 1,2-Дихлор-2-метилбутан 1-Хлор-2-метил-1-пропен 2-Хлорэтилбензол Трибромметан 1,3-Дихлор-3-метилбутан Дихлорциклопентан (изомер) Дихлорциклопентан (изомер) 3,3,3-Трихлор-1-пропен 1,3-Дихлорциклопентан 1,4-Дихлор-2-бутанол 5-Хлор-4-(хлорметил)-1-пентен 1-Хлор-5-Йодпентан 2,3-Дихлор-2-метилпропаналь 2,2-Бис-(хлорметил)-1-пропанол 2-Хлорметил-1,3-дихлор-2-метилпропан Трихлор-1-пентен Дихлорциклогексан Трис(хлорметил)этен 1,2,3,4,5,5-Гексахлор-1,3-циклопентадиен 2,4,6-Трихлорфенол 1,3,5-Трихлор-2-метоксибензол Продолжение таблицы 3.6. 292.9 1.01 293.6 7.72 312.2 25.96 318.8 0.11 328.7 0.18 337.9 0.95 366.4 0.04 370.6 1.44 381.9 0.02 394.6 0.80 402.6 27.59 422.4 4.40 440.5 0.18 468.7 2.28 474.6 0.55 497 0.64 504.2 0.09 534.3 17.56 551.2 0.15 564.1 1.22 574.1 0.05 615.2 0.06 638 0.24 803.7 0.01 823.2 0.01 955.8 0.01 Табл.3.6 указывает на большое количество новых соединений, ранее не встречавшихся практически ни на одном этапе дезинфекции. К тому же, можно наблюдать рекордные количественные показатели у соединений: 1,1-Диметил-3-хлорпропанола (7,72 мкг/л), 2,3Дихлор-2-метилбутана (25,96 мкг/л) и 2,3-Дихлор-2-метилпропаналя (17,56 мкг/л), а также появление таких соединений как: 2-Хлорметилбутен-1 (2,57 мкг/л), 1,2-Дихлоргексан (1,26 мкг/л), 2-Хлорэтилбензол (1,44 мкг/л), Дихлорциклопентан (27,59 мкг/л) и его изомер (4,4 мкг/л), 1,3-Дихлорциклопентан (2,28 мкг/л), 2-хлорметил-1,3-дихлор-2-метилпропан (1,22 мкг/л). Помимо этого наблюдаются умеренные количественные изменения для Дихлорацетонитрила (1,32 мкг/л), Бромдихлорметана (2,5 мкг/л) и Тетрахлорэтилена (1,01 мкг/л). Концентрации остальных веществ существенно не увеличились и не превысили 1 мкг/л. 64 Эти результаты свидетельствуют в пользу того, что ХВ при дезинфекции даёт большие количества ГОС, чем ГХН. Таблица 3.7. Продукты обработки природной Волжской воды хлорной водой (2,5 мг/мл, 3 часа) Пик № 4 7 12 15 16 18 20 21 22 25 34 36 39 66 68 69 72 85 91 96 98 124 151 184 204 Название вещества 2-хлор-3-метилбутан Трихлорэтилен Бромдихлорметан 3-хлор-2-бутанон 2-хлор-3-метил-2-бутен Дихлорацетонитрил Хлориодметан 1-хлор-2-метил-2-пропанол 1,1-дихлор-2-пропанон 3-метил-3-хлор-1-бутен Бромметилциклогексан Дихлорнитрометан Тетрахлорэтилен Дибромхлорметан 2,3-дихлор-2-метилбутан 1,1-диметил-3-хлорпропанол 4-хлор-3-метил-1-бутен Иоддихлорметан 1,1,1-трихлор-2-пропанон 1,1,1,2-тетрахлорэтан Дихлорциклопентан 1,1,2,2-тетрахлорэтан 1,4-дихлорбензол 1,2,3,4,5,5-гексахлор-1,3-циклопентадиен 1,3,5-трихлор-2-метоксибензол Индексы Ковача (сек) 198.2 199.6 208.8 214.4 216.8 219.4 220.3 223.9 227.4 241.6 246.6 244.8 293.5 288.3 312.5 294 297.9 319.2 329.1 341.3 402,6 411.9 532.5 803.7 955.8 ХОС (мкг/л) 0.06 0.54 1,3 0.01 0.02 0.88 0.18 0.01 0.34 0.03 0.03 0,4 0.15 0.03 4.37 1.05 3.49 0,06 0.27 0.01 0.08 0.02 0,01 0.01 0.01 В Таблице 3.7, демонструющей весь спектр побочных продуктов дезинфекции в рассматриваемой пробе появилось несколько абсолютно новых соединений, среди которых выделяется 4-хлор-3-метил-1-бутен (3,49мкг/л) и ещё ряд веществ, количества которых, однако, не превышают 0,30мкг/л. Соединения, которые ранее уже встречались в пробах дезинфецированных ВКГХН и НКГХН, тоже сильно не изменили свои количественные 65 показатели: бромдихлорметан (1,3мкг/л), 1,1-диметил-3-хлорпропанол (1,05мкг/л), 2,3-дихлор2-метилбутан (4,37мкг/л). Таким образом если сравнивать Таблицы 3.7 (ХВ), 3.5 (ВКГХН) и 3.3 (НКГХН), видно, что наименьшее число соединений и их количественных показателей содержится в Табл. 3.3, отображающей дезинфекцию Волжской воды НКГХН. Итоги анализа проб воды, прошедших дезинфекцию ВКГХН и ХВ, показывают небольшие различия. Что же касается Москворецкой воды, опираясь на полученные аналитические данные, можно говорить о похожей ситуации: в пробе воды дезинфицированной НКГХН, обнаружено гораздо меньше ГОС - и по их числу, и по количественным показателям. В воде дезинфицированной ВКГХН оба этих показателя увеличились. Тем не менее, после использования в качестве дезинфектанта ХВ, можно видеть гораздо большее количество не только абсолютно новых ГОС, но и резкое увеличение их количеств. 3.1.4. Сравнительный анализ полученных данных Основываясь на описанных выше аналитических данных проведённого исследования, можно сделать сравнительный анализ всех полученных результатов. Мы суммировали полученные данные и поместили их в Табл. 3.8, демонстрирующую наиболее часто встречающиеся ГОС после дезинфекции природной воды ГХН разных концентраций и времени контакта. Из данного списка соединений практически всегда образуются: Бромдихлорметан, Дихлорнитрометан, Дибромхлорметан, Иоддихлометан, Дихлорацетонитрил, Тетрахлорэтилен, 1,1-диметил-3-хлорпропанол, 2,3-дихлор-2-метилбутан, 1,1-дихлорпропанон-2, 1,1,1- трихлорпропанон-2. Из перечисленных соединений в наибольших количествах образуется 2,3дихлор-2-метилбутан, его количественные показатели могут достигать 20мкг/л и 1,1-диметил-3хлорпропанол (<10мкг/л). Соединения которые, в основном, появляется после долгого контакта с дезинфектантом: Дибромхлорметан и Иоддихлорметан. Все остальные соединения появляются также, в большинстве случаев, после длительного контакта ГХН с водой, но их количественные показатели не превышают 3мкг/л. Все эти соединения являются токсичными и проявляют свойства различного уровня опасности, к сожалению, большинство из них мало изучено и, как можно видеть в Табл. 3.8 не имеет норм ПДК. Таким образом, нельзя утверждать, будет ли вода, дезинфицированная тем 66 или иным дезинфектантом более или менее безопасной, до тех пор, пока отсутствуют соответствующие исследования. Таблица 3.8 Список образующихся ГОС, наиболее характерных для дезинфекции природной воды ГХН разных концентраций и при разном времени контакта № Название вещества 1 Бромдихлорметан 2 Хлорйодметан 3 Дихлорнитрометан 4 Тетрахлорметан 5 Дибромхлорметан 6 Йоддихлорметан 7 Дихлорацетонитрил 8 Тетрахлорэтилен 9 1,1-Диметил-3-хлорпропанол 10 2,3-Дихлор-2-метилбутан 11 2-Хлорметил-1-бутен 12 Дихлорциклопентан (изомеры) 13 2,3-Дихлор-2-метилпропаналь 14 Трихлорэтилен 15 3-Хлор-2-бутанон 16 2-Хлор-3-метил-2-бутен 17 1,1-Дихлор-2-пропанон 18 1-Хлор-2-гексен 19 1,1,1-Трихлор-2-пропанон 20 1,3-Дихлор-3-метилбутан 21 1,1,2,2-Тетрахлорэтан 22 1,4-Дихлор-2-бутанол 23 2-Хлор-3-метилбутан 24 Метилдихлорацетат 25 Тетрахлорпропан (изомеры) *(к) - канцероген Мкг/л 0,27-3,0 0,10-0,30 0,02-0,35 0,01-0,10 0,02-040 0,03-1,80 0,04-2,20 0,001-1,80 0,23-13,0 0,08-20,0 0,1-2,60 0,01-5,0 0,3-1,0 0,20-0,85 0,01-0,03 0,01-0,85 0,10-0,70 0,04-0,80 0,05-2,10 0,80-2,0 0,02-0,60 0,02-0,55 0,01-0,06 0,06-0,12 0,06-0,70 ПДК (СанПин) 0,03 мг/л (к) * 0,002мг/л (к) * 0,03мг/л 0,09мг/л 0,005мг/л (к) * 0,01мг/л Класс опасности 1 1 2 1 3 3 4 По итогам сравнительного исследования, проведённого с использованием в качестве дезинфектантов: ВКГХН, НКГХН и ХВ в жестких условиях, тоже следует рассмотреть сводную таблицу (Таблица 1) полученных данных в Приложении 2. 67 3.2. Результаты исследования альголизации Барвихинских прудов штаммом водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111 Целью данного исследования являлось, прежде всего, проведение гидрохимического и гидробиологического анализа воды Барвихинских прудов до первичной (весенней) альголизации и проведение непосредственно первичной (весенней) коррекции альгоценоза. Вслед за этим было необходимо провести первый цикл комплексного исследования результатов первичной коррекции альгоценоза Барвихинских прудов, оценить ситуацию и через месяц – два провести уже вторичную (летнюю) коррекцию альгоценоза. Далее, после проведения второго цикла комплексного исследования результатов вторичной коррекции альгоценоза, запланировано провести окончательную (осеннюю) коррекцию альгоценоза Барвихинских прудов и завершить исследование заключительным комплексным гидрохимическим и гидробиологическим исследованием результатов проекта. Основными задачами являлись: - предотвращение развития в Барвихинских прудах синезелёных водорослей в пользу развития зелёных и диатомовых водорослей; - улучшение качества воды в Барвихинских прудах по контролируемым параметрам; - проведение комплексного гидрохимического и биологического мониторинга в Барвихинских прудах в течение вегетативного периода 2013 года. 3.2.1. Результаты анализов состава воды в Барвихинских прудах 31 мая 2013 года были выполнены работы по отбору проб воды для оценки гидрохимического состояния Барвихинских прудов, а так же для оценки альгоценоза до первичной альголизации водоёма. Полученные данные приведены в Табл. 3.9 и 3.10. 68 Таблица 3.9 Гидрохимические параметры воды в Барвихинских прудах Пруд № Параметр 1 Мутность (мг/л) 2 Цветность (градус) 3 рН 4 Перманганатная окисляемость 5 Аммиак (мг/л) 6 Запах (баллы) Левый Правый 8,1 62 8,92 12,2 0,19 Гнилостно – травянистый, 3 балла 11.5 66 8,52 12,8 0,20 Гнилостно - пыльный, 2-3 балла Из полученных экспериментальных данных следовало, что гидрохимическое состояние модельных водоёмов в весенний период перед альголизацией можно было считать нормальным. Таблица 3.10 Результаты оценки альгоценоза Барвихинских прудов до проведения работ по альголизации Пруд № Водоросли 1 2 3 4 5 Диатомовые (кл/мл) Зелёные (кл/мл) Сине-зелёные (кл/мл) Прочие (кл/мл) Сумма Левый (контрольный водоём) Правый (экспериментальный водоём) 663 1462 192 2317 67703 66 200 68246 Приведённые в Таблице 3.10 данные показывают, что при практическом отсутствии в весенний период сине-зелёных водорослей в обоих водоёмах имеется значительный дисбаланс в диатомовых и зелёных водорослях в воде этих прудов, и, соответственно, существенно разные суммарные количества водорослей. 69 3.2.2. Результаты альголизации Барвихинских прудов в весенний, летний и осенний периоды Результаты первой (весенней) коррекции альгоценоза с помощью штамма водоросли Clorella vulgaris ИФР №С-111, проведённой 31.05.2013 года. Полученные результаты анализа качества воды по химическим и гидробиологическим показателям показали, что весеннее внесение хлореллы не повлияло на азот- и фосфорсодержащие соединения, а также на количество растворённого кислорода в экспериментальном водоёме (Таблица 3.11), однако, в этом водоёме очень быстро уменьшилось общее количество фитопланктона (с 142880 кл/мл до 1873 кл/мл), тогда как в контрольном водоёме количество фитопланктона возросло примерно в 10 раз, что видно из данных Таблицы 3.12. Таблица 3.11 Химические показатели контроля качества воды после первой альголизации Дата Азот Азот аммоний-ный, нитратов мг/л мг/л Азот нитритов Аммониймг/л ион, мг/л Фосфор общий, мг/л Кислород р-ный, мг/л кв* 0,078 кв* 0,027 0.0097 кв* 0,068 0,36 эв** 0,6 кв* 11,4 эв** 13,1 0,27 16,6 10,5 эв** 0,041 0,13 кв* 0,35 <0.023 эв** 0,91 2,03 эв** 0,049 кв* 0,1 <0,05 18.06 0,073 25.06 <0,039 *кв – контрольный водоём; **эв – экспериментальный эв** 0,053 0,17 Таблица 3.12 Численность фитопланктона после первой альголизации Дата 18.06.2013 25.06.2013 Фитопланктон, кл/мл Контрольный Экспериментальный водоём водоём 356 142880 3372 1873 70 Вторая (летняя) коррекция альгоценоза была проведена 27.06.2013 года. В результате проведённой повторной альголизации в экспериментальном водоёме исследуемые показатели оказались ниже, чем в контрольном: азот аммонийный - в среднем на 0,054 мг/л, азот нитритов - в среднем на 0,014 мг/л, азот нитратов - в среднем на 0,066 мг/л, аммоний–ион - в среднем на 0,075 мг/л. Содержание же растворенного кислорода в экспериментальном водоёме за весь летний период было стабильно выше, чем в контрольном резервуаре в среднем на 2,06 мг/л (Таблице 3.13). Численность фитопланктона в экспериментальном водоёме после резкого сокращения на первом этапе альголизации колебалась в пределах от 1722 кл/мл до 9560 кл/мл, тогда как в контрольном водоёме значения этого показателя достигали 33264 кл/мл (Таблице 3.14). Таблице 3.13 Химические показатели контроля качества воды после второй альголизации. Дата 09.07 23.07 06.08 19.08 03.09 *кв – Азот Азот Азот Аммонийаммоний-ный, нитратов нитритов мг/л ион, мг/л мг/л мг/л кв* эв** кв* эв** кв* эв** кв* эв** 0,19 0,05 0,71 1,17 0,094 0,073 0,24 0,06 0,05 0,04 1,04 0,4 0,07 0,076 0,07 0,05 0,1 <0,039 0,99 0,55 0,052 0,034 0,13 <0,05 0,05 0,07 0,64 0,95 0,1 0,058 0,07 0,09 0,27 0,15 1,06 1,04 0,082 0,085 0,35 0,19 контрольный водоём; **эв – экспериментальный Фосфор общий, мг/л кв* эв** 0,39 0,4 0,57 0,51 0,32 0,52 0,31 0,44 0,94 0,88 Кислород р-ный, мг/л кв* 6,7 9,1 10,3 14,8 7,7 эв** 9,1 9,9 15,0 15,4 9,5 Таблица 3.14 Численность фитопланктона после второй альголизации Дата 09.07.13 23.07.13 06.08.13 19.08.13 03.09.13 Фитопланктон, кл/мл Контрольный водоём 3900 11480 6864 33264 3108 Экспериментальный водоём 1722 9560 4680 3424 4800 71 Третья коррекция альгоценоза была проведена в осенний период (04.09.2013г.). С 04.09.13 г. по 15.10.13 г. в наблюдаемых водоёмах динамика изменения исследуемых химических показателей практически не различалась (таблица 3.15). Но необходимо отметить, что в экспериментальном водоёме концентрация азотных соединений в среднем была ниже на 0,04 мг/л по сравнению с контрольным. Изменения содержания фосфора общего также происходило с одинаковой закономерностью в обоих водоёмах. Таблица 3.15 Химические показатели качества воды после третьей альголизации Азот Азот Азот Аммоний- Фосфор Кислород аммоний- нитратов нитритов мг/л ион, мг/л общий, р-ный, мг/л ный, мг/л мг/л 17.09 кв* 0,19 эв** 0,22 кв* 0,6 эв** 0,58 кв* 0,061 эв** 0,058 кв* 0,25 эв** 0,28 кв* 1,3 эв** 1,1 кв* 6,8 эв** 7,4 30.09 0,32 0,26 1,59 1,64 0,055 0,058 0,41 0,34 2,9 2,8 7,3 7,6 15.10 0,12 0,05 2,88 2,16 0,049 0,034 0,16 0,07 0,45 0,9 9,2 12,9 Дата мг/л *кв – контрольный водоём; **эв – экспериментальный Содержание растворённого кислорода в экспериментальном водоёме в осенний период после третьей альголизации было выше, чем в контрольном, особенно после 30.09.2013 г., и составляло по данным на 15.10.2013: 12,9 мг/л и 9,2 мг/л, соответственно. Численность фитопланктона в исследуемых водоёмах с 17.09.2013 г. по 15.10.2013 г. была невелика (Таблице 3.16). Причём, в этот период в контрольном водоёме численность фитопланктона была ниже, чем в экспериментальном водоёме в 1,5–2 раза. После 15.10.2013г. произошло интенсивное развитие фитопланктона (в экспериментальном водоеме отмечалось превышение его численности по сравнению с контрольным приблизительно в 5 раз), представленного преимущественно диатомовыми водорослями. 72 Таблица 3.16 Численность фитопланктона после третьей альголизации Дата Фитопланктон, кл/мл Контрольный Экспериментальный водоем водоем 17.09.13 554 2013 30.09.13 526 1332 15.10.13 13650 75060 Изменение видового состава фитопланктона за весь период проведения эксперимента представлено в Приложении 3 (Таблица 1). По данным проведённых анализов в контрольном и экспериментальном водоёмах преобладали диатомовые водоросли за исключением единичного случая (19.08.13), когда в контрольном водоёме доминирующее положение заняли золотистые водоросли численностью 14560 кл/мл (общая численность фитопланктона составляла 33264 кл/мл). Анализ видового состава фитопланктона в воде контрольного и экспериментального водоёмов показал, что в контрольном водоёме кроме диатомовых и зелёных водорослей в достаточной степени встречаются сине-зелёные, золотистые, эвгленовые и другие представители фитопланктона. Вместе с тем, в экспериментальном водоёме, бесспорно, на первом месте – диатомовые водоросли. Причём, 18.06.13 и 15.10.13 наиболее высокая общая численность фитопланктона также обусловлена присутствием в воде экспериментального водоёма диатомовых водорослей в количестве 141760 кл/мл и 74880 кл/мл, что составляет 99,2% и 99,7%, соответственно, от общей численности фитопланктона (Таблица 1, Приложение 3). Это свидетельствует о коррекции альгоценоза экспериментального водоёма в пользу диатомовых водорослей. Дополнительные физико-химические показатели состояния воды в прудих показаны в таблицах 3.17 и 3.18. 73 Рис. 3.17. Физико-химические показатели воды в контрольном пруду за весь период исследований. Контрольный пруд дата Мутность цветность рН щёлочность 25.06.2013 6,2 26 8,75 2,9 09.07.2013 5,9 17,3 8,14 3,1 23.07.2013 9,3 2,1 8,29 3 19.08.2013 10,5 14 7,68 3,33 03.09.2013 10,0 31 8,31 3,53 17.09.2013 24,6 37 8,11 2,25 30.09.2013 6,0 116 8,35 4,43 15.10.2013 6,6 44 8,44 4,55 запах тин-хим 2-3б Гнилостн 2-3б Гнилостн 2-3б смешан гнил-зем 1-2б Сточный 2-3б гнил-хим 3б Гнилостн 3б п.о. аммиак хлориды 8,4 0,03 1250,0 5,2 0,2 610,0 7,9 0,08 670,0 7,2 0,06 1370,0 7,1 0,26 885,0 8,6 0,28 138,0 14,6 0,36 536,0 8,6 0,11 200,0 Рис. 3.18. Физико-химические показатели воды в экспериментальном пруду за весь период исследований. Экспериментальный пруд дата Мутность цвет рН щёлочность 25.06.2013 5,8 16 8,33 3,75 09.07.2013 10,8 15,6 8,43 3,1 23.07.2013 12,1 1,9 8,52 2,75 19.08.2013 7,7 13 8,51 3,33 03.09.2013 7,7 34 8,29 3,73 17.09.2013 20,7 37 7,97 2,52 30.09.2013 8,2 118 8,42 4,4 15.10.2013 10,4 49 8,69 4,3 запах Тин-хим 1-2б Гнил 2-3б Гнил 2-3б Смеш Тин 1б Сточ-бен 3-4б Гнил-хим 3б Хим 3б п.о. аммиак хлориды 5,7 0,11 1025,0 5,9 0,01 662,0 8,9 0,05 1120,0 6,1 0,06 1370,0 7,4 0,16 466,0 8,6 0,23 141,8 15,1 0,31 546,0 9 0,02 153,0 74 3.2.3. Итоговый анализ полученных данных Наблюдая за изменениями качества воды за весь исследуемый период времени, можно сделать вывод о том, что исследуемые показатели азотсодержащих соединений, растворённого кислорода и общего фосфора не превышали значений ПДК для природных водоёмов. Построенные зависимости представлены на Рис. 3.9 – 3.14. Анализ результатов показал, что качество воды в экспериментальном водоёме по некоторым показателям было лучше. Так, на втором и третьем этапе альголизации в экспериментальном водоёме значения азота аммонийного были в среднем ниже на 0,04 мг/л, чем в контрольном (Рис. 3.9). Динамика изменения содержания аммоний-иона аналогична (Рис. 3.12). В среднем, за те же этапы альголизации данный показатель в экспериментальном водоёме ниже, чем в контрольном на 0,06 мг/л. Содержание растворённого кислорода в воде экспериментального водоёма стало повышаться на втором этапе альголизации (Рис. 3.14). В дальнейшем его количество в экспериментальном водоёме стабильно превышало аналогичный показатель в контрольном водоёме в среднем на 1,5 мг/л. Так как этот показатель является одной из важнейших характеристик для оценки санитарного и общего экологического состояния водного объекта, то можно сделать вывод о том, что в экспериментальном водоёме сложилась более благополучная экологическая обстановка, чем в контрольном. 1,6 Азот аммонийный, мг/л 1,4 контрольный водоем 1,2 1 0,8 эксперименталь ный водоем 0,6 0,4 0,2 ПДК 1.5 мг/л 0 18.06.13 18.07.13 18.08.13 18.09.13 Рис.3.9. Динамика изменения азота аммонийного в исследуемых водоемах. 75 контрольный водоем 10 8 6 экспериментальный водоем 4 2 ПДК 10.17 мг/л 0 18.06.13 18.07.13 18.08.13 18.09.13 Рис. 3.10. Динамика изменения азота нитратов в исследуемых водоемах. 1,2 1 Азот нитритов, мг/л Азот нитратов, мг/л 12 контрольный водоем 0,8 экспериментальн ый водоем 0,6 0,4 ПДК 1.0 мг/л 0,2 0 18.06.13 18.07.13 18.08.13 18.09.13 Рис. 3.11. Динамика изменения азота нитритов в исследуемых водоёмах. 76 2,5 контрольный водоем Аммоний-ион, мг/л 2 1,5 экспериментальны й водоем 1 0,5 ПДК 1.93 мг/л 0 18.06.13 18.07.13 18.08.13 18.09.13 Рис.3.12. Динамика изменения аммоний-иона в исследуемых водоёмах. 3,5 Фосфор общий, мг/л 3 контрольный водоем 2,5 2 1,5 экспериментальный водоем 1 0,5 0 18.06.13 18.07.13 18.08.13 18.09.13 Рис. 3.13. Динамика изменения фосфора общего в исследуемых водоёмах. Кислород растворенный, мг/л 77 18 16 14 контрольный водоем 12 10 экспериментальный водоем 8 не менее 4 мг/л 6 4 2 0 18.06.13 18.07.13 18.08.13 18.09.13 Рис. 3.14. Динамика изменения растворённого кислорода в исследуемых водоёмах. Анализ динамики изменения видового состава фитопланктона показал, что в результате проведения альголизации в экспериментальном водоёме не происходило развитие сине-зелёных водорослей. Наиболее выражено в сравнении с контрольным водоёмом это проявилось на втором этапе альголизации в летний период в июле–августе (Рис. 3.15). 160000 140000 контрольный водоем 120000 80000 60000 экспериментальны й водоем 40000 20000 04.10.13 20.09.13 06.09.13 23.08.13 09.08.13 26.07.13 12.07.13 28.06.13 14.06.13 0 31.05.13 кл/мл 100000 Рис. 3.15. Динамика изменения численности фитопланктона в исследуемых водоёмах 78 На третьем этапе альголизации наблюдалось интенсивное развитие диатомовых водорослей на фоне низкого содержания сине-зелёных и других видов водорослей, что являлось основной целью работы и свидетельствует о достигнутом эффекте регулирования цветения водоёма. Принимая во внимание, что видовой состав фитопланктона в исследуемых водоёмах изначально не являлся абсолютно идентичным, а также выявленные в ходе наблюдений факты возможного нарушения экологического состояния как экспериментального, так и контрольного водоёмов (в связи с доступностью для подъезда и мойки машин со сливом стоков в любой из водоёмов, возможность засорения, приводящего к изменению проточности экспериментального или контрольного водоёмов), выводы о наличии эффекта альголизации экспериментального водоёма не делались на основе прямого сравнения с контрольным водоёмом. Вместе с тем, следует отметить, что общая численность фитопланктона в экспериментальном водоёме перед началом эксперимента по альголизации составляла 142880 кл/мл, в конце эксперимента численность фитопланктона снизилась и составила 75060 кл/мл (с преобладанием диатомовых водорослей). В контрольном водоёме общая численность фитопланктона, напротив, возросла с 356 кл/мл до 13650 кл/мл. Изменение данные по органолептическим показателям изображены на следующих диаграммах Рис. 3.16, Рис. 3.17. 30 25 контрольн ый водоём 20 15 10 экспериме нтальный водоём 5 0 25.06.2013 25.07.2013 25.08.2013 25.09.2013 Рис. 3.16. Динамика изменения мутности в исследуемых водоёмах. 79 140 120 100 Контрольный водоём 80 60 40 20 Экспериментальн ый водоём 0 25.06.2013 25.07.2013 25.08.2013 25.09.2013 Рис. 3.17. Динамика изменения цветности в исследуемых водоёмах. Динамика данных по содержанию аммиака и хлоридов в водоёмах за весь период исследования изображены на Рис. 3.18 и Рис. 3.19. 0,4 0,35 0,3 контрольный водоём 0,25 0,2 0,15 0,1 экспериментальн ый водоём 0,05 0 25.06.2013 25.07.2013 25.08.2013 25.09.2013 Рис. 3.18. Динамика изменения аммиака в исследуемых водоёмах. 80 1600,0 1400,0 контрольный водоём 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 экспериментальный водоём 200,0 0,0 25.06.2013 25.07.2013 25.08.2013 25.09.2013 Рис. 3.19. Динамика изменения хлоридов в исследуемых водоёмах. На основании полученных данных можно полагать, что при проведении новых исследований на более крупных естественных водоёмах, подверженных цветению синезелёными водорослями, подтверждение возможности регулирования цветения методом альголизации будут получены в более явном виде. Завершая обсуждение, следует ещё раз напомнить, что при постановке задачи регулирования цветения водоёмов речь идёт о двух важных проблемах, ставших в последние годы актуальными для большинства стран нашей планеты: 1) цветение водоёмов различными водорослями, интенсивность которого приводит к массивному зарастанию водоёмов, делающих невозможным использование этих водоёмов в рекреационных целях; 2) ещё более важная проблема обусловлена цветением водоёмов сине-зелёными водорослями (цианобактериями), которые, помимо зарастания водоёмов, выделяют в них высокотоксичные цианотоксины (анабаена, микроцистины и др.), которые делают невозможным использование этих водоёмов не только в рекреационных целях, но и для рыборазведения, а также в качестве источников для питьевого водоснабжения. Поэтому проведение исследований возможностей регулирования различных водоёмов (прежде всего, природных), подверженных цветению различными видами водорослей (диатомовыми, зелёными и, безусловно, сине-зелёными водорослями, приводящими к самым серьёзным проблемам), представляется чрезвычайно важным. 81 Кроме проведенных химических и гидробиологических исследований изменения качества воды постоянно велось визуальное наблюдение за состоянием водоёмов. На 15.10.13 было зафиксировано, что состояние экспериментального водоема значительно лучше контрольного водоема (Рис. 3.20 а, б). а. б. Рис. 3.20. Состояние воды в Барвихинских прудах на 15.10.2013: а) контрольный водоем; б) экспериментальный водоем. Результаты комплекса исследований позволяют ставить вопрос о возможности использовать предложенную технологию альголизации штаммом водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111 для регулирования цветения природных водоёмов, которые могут быть использованы в качестве источников питьевого водоснабжения, для рекреационных целей и рыборазведения 3.3. Выявление пороговых концентраций токсикантов при мониторинге качества вод с помощью 12-канальной системы оптической кардиографии моллюсков В процессе данного исследования необходимо было экспериментально выявить пороговые значения концентраций органических и неорганических токсикантов при биотестировании качества вод с помощью пресноводных моллюсков, кардиоритмы которых могут служить индикатором изменения химического состава воды. Помимо этого Выявление 82 реакции моллюсков на температурные изменения и определение наиболее комфортной среды также являлось чрезвычайно важным фактором, т.к. могло существенно влиять в последующем на реакции моллюсков в экспериментах с токсикантами. Чтобы избежать ложного сигнала, было необходимо подобрать как можно более подходящие условия среды для жизнедеятельности моллюсков. 3.3.1. Исследование влияния изменения температуры воды на кардиограммы моллюсков На протяжении всего исследования нами проводилось наблюдение за реакцией моллюсков на температурные изменения окружающей среды. Наиболее комфортной для нормальной жизнедеятельности моллюсков является температурный интервал 17-18˚С, который необходимо поддерживать в аквариумах в течение всего года. Тем не менее, понижение температуры воды или её повышение на 1˚С от указанного интервала не является критическим, хотя и может, в определённой степени, повлиять на активность моллюсков - поэтому такие изменения нежелательны. Изменение же температуры в ту или иную сторону более чем на 1˚С уже более критично для моллюсков и может ощутимо повлиять на их сердцебиение, что может повлечь за собой смазанную картину кардиограммы, но, скорее всего, не сможет привести к возникновению ложного сигнала тревоги. В качестве доказательства такой точки зрения был проведён эксперимент на 12 моллюсках, которых поместили в ёмкость с непроточной водой, изначально равной 17˚С, не имеющей дополнительного охлаждения или подогрева. Моллюски находились в данных условиях 2 часа, в течение которых температура воды постепенно повысилась до 22˚С. С повышением температуры примерно у половины моллюсков качественно изменилась кардиограмма, очень сильно ускорилось (или замедлилось) сердцебиение, появилась ярко выраженная аритмия, изменилась амплитуда удара (как уменьшение, так и увеличение). У остальных моллюсков реакция оказалась менее выражена. Тем не менее, данная реакция была схожа с реакцией моллюсков на добавление в воду какого-либо токсичного вещества, поэтому для нормальной работы установки необходимо постоянно поддерживать определённый температурный режим. Реакция на токсичные вещества в воде является более ярко выраженной с точки зрения изменения кардиограммы, и, как правило, наблюдается у большего количества моллюсков, поэтому, даже с учётом реакции моллюсков на температурные изменения, реакция на 83 токсичные вещества всё равно будет более сильной и быстрой. Это позволяет утверждать, что система будет находиться в работоспособном состоянии даже при небольших сбоях в температурном режиме. 3.3.2. Исследование влияния ионов тяжёлых металлов в воде на кардиоритмы моллюсков В качестве первого потенциально опасного круга токсикантов мы изучили воздействие на моллюсков соединений тяжелых металлов, выбрав в качестве объектов исследования хлориды цинка, меди и кадмия. Исследование влияния ионов цинка в воде на изменение кардиоритмов моллюсков Эксперимент показал, что устойчивая реакция на ионы цинка в воде у моллюсков начинается при превышении ПДК в 40 раз. Она наступает на 3-5 минуте и выражается сильным ускорением сердцебиения. При превышении ПДК в 50-60 раз реакция наступает раньше и проходит интенсивнее. При более низких концентрациях реакции либо нет вообще, либо наблюдается небольшая аритмия. Внешним фактором реакции моллюска на значительное изменение качества воды является также мгновенное захлопывание створок - изоляция моллюска от внешней среды. Благодаря этому, с течением времени, как правило, моллюски могут частично восстанавливать сердечный ритм и реакция снижается. Если при превышении ПДК цинка в 20 раз могут наблюдаться небольшие изменения сердцебиения, связанные, в основном, с незначительным учащением ритма, но общая картина в целом не меняется, а при превышении ПДК в 40 раз отмечается стабильное усиление ритма, то при превышении ПДК цинка в 50-60 раз реакция моллюсков сопровождается большими частыми пиками на кардиограмме, характеризующими повышенную физиологическую активность (захлопывание створок, спазмы), периодическое угнетение ритма, а также сильное изменение амплитуды ударов. Как правило, её уменьшение (наиболее характерное при превышении ПДК цинка в 60 раз) приводит к смазанному кардиоритму. Так как в ходе исследования получены обширные экспериментальные данные, на рисунках 1 (а, б, в) показаны, в качестве примера, три кардиограммы моллюска №1 с реакцией на наличие ионов цинка в воде, концентрация которых превышает ПДК в 60 раз. 84 В качестве наглядного примера реакции моллюсков на наличие повышенного (в 60 раз) количества ионов цинка в воде рассмотрим Рис. 3.21 (а, б, в). а. б. в. Рис. 3.21 ( а, б, в). Реакция моллюска №1 при превышении ПДК цинка в 60 раз (300 мг/л) (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 5 минут после добавления раствора; в. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора) Из кардиограмм на Рис. 3.21 (а, б, в) следует, что в течение 5 минут после добавления раствора ZnCl2 в воду, сердцебиение у моллюсков сопровождается ярко выраженной аритмией и немного замедляется вследствие проявления интенсивной физиологической активности. После этого (через 10 минут воздействия) при превышении ПДК цинка в 60 раз чёткий ритм у моллюска всё ещё не установился (хотя и ускорился), зато сильно изменился характер амплитуды ударов. Наивысшее число ударов в минуту (17) установилось только через 15-20 минут после добавления раствора дихлорида цинка в воду. Важно отметить наличие факта «угнетения» кардиоритма при увеличении дозы токсиканта в воде. Если при минимальных дозах цинка у большинства моллюсков реакция выражается в равномерном учащении 85 сердцебиения, то при больших дозах, в первые минуты и далее, часто возникает резкое замедление ритма с последующим восстановлением и дальнейшим увеличением. Первым признаком реакции во многих случаях считается не только увеличение или уменьшение сердцебиения, но и появление аритмии, выражающейся в пропуске одного или нескольких ударов, появлении пиков, свидетельствующих о какой-либо физической активности моллюска или сокращении интервала между 1-м и 2-м ударами и увеличением интервала между 2-м и 3-м ударами, что даёт в итоге неравномерный ритм со сдвоенными ударами. Таким образом, число ударов на 5-й и 10-й минуте пребывания моллюска в растворе может быть равно количеству ударов до добавления раствора в воду, либо, напротив, может уменьшиться. В течение всего времени пребывания моллюсков в растворе у некоторых особей постоянно меняется ритм. Например, на пятой минуте ритм может составлять 15 уд/мин, а на шестой минуте может показаться, что ритм отсутствует вовсе, хотя это не совсем так, т.к. амплитуда ударов существенно уменьшается и программа может не считывать ритм вообще (хотя это не значит, что его нет). Результаты, полученные на разных особях, трудно сравнивать из-за их исходной вариабельности. Поэтому были рассчитаны величины изменений частоты сердцебиений за вычетом их начальных уровней. Обобщенные результаты представлены на Рис. 3.22, Рис. 3.23, Рис. 3.24 20 15 10 5 0 -5 минуты -10 0 5 1 2 3 4 10 5 6 7 8 9 15 10 20 12 Рис. 3.22. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 200 мг/л. Показана линия тренда средних значений. 86 В Приложении 4 можно рассмотреть изменение сердцебиения моллюсков в течение эксперимента и скорость их реакции при превышении ПДК цинка в 20, 30, 40, 50 и 60 раз на соответствующих кардиограммах, в подробных таблицах и диаграммах изменения частоты сердцебиения во времени. 15 10 5 0 -5 0 1 2 3 5 4 5 6 10 7 8 9 15 10 11 12 20 Рис. 3.23. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 250 мг/л. Показана линия тренда средних значений. 10 5 0 -5 -10 0 1 2 3 5 4 5 6 107 8 9 15 10 11 12 20 Рис. 3.24. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 300 мг/л. Показана линия тренда средних значений. 87 На Рис. 3.25 показаны средние значения изменения частоты сердцебиений, сведённые в единую систему координат. Из сравнения видно, что повышение концентрации металла приводит к уменьшению его стимулирующего действия, а в начальный период даже вызывает угнетение по сравнению с исходной частотой. 8 7 6 5 4 3 200 мг/л 2 250 мг/л 1 300 мг/л 0 -1 -2 0 5 10 15 20 минуты экспозиции Рис. 3.25. Изменения частоты сердцебиений (уд/мин) моллюсков по сравнению с исходным уровнем в зависимости от времени экспозиции при разных концентрациях цинка. Показаны линии тренда средних значений. Исследование влияния ионов меди в воде на изменение кардиоритмов моллюсков Реакция на ионы меди у моллюсков наступает раньше, чем на ионы цинка. Уже при превышении ПДК в 10-20 раз можно наблюдать небольшую аритмию у некоторых особей, а при превышении ПДК в 30 раз (30 мг/л) - резкие изменения сердцебиения у большинства моллюсков. Реакция характеризуется не только изменением кардиоритма, но и высокой защитной активностью моллюсков - схлопывание створок. Сердцебиение моллюска изменялось постоянно и достаточно кардинальным образом: от небольшой аритмии к очень частому ритмическому рисунку с маленькой амплитудой. В целом, реакции моллюсков на наличие ионов меди в воде показали похожие результаты, как и в экспериментах с ионами цинка. При 40 мг/л сердцебиение моллюска постоянно изменялось и достаточно кардинальным образом: от небольшой аритмии к очень частому ритмическому рисунку с маленькой амплитудой. Практически все моллюски показали определённую реакцию на изменение среды 88 и только один моллюск никак не реагировал, перейдя в неактивное состояние. Интервал восстановления моллюсков после отмывки составил приблизительно 15-20 минут, в зависимости от уровня реакции моллюска на добавленный раствор. Некоторые моллюски проявляли повышенную физиологическую активность. Следует отметить, что в первые минуты реакции у большинства моллюсков появляется аритмия, у некоторых наблюдается замедление ритма, затем идёт стабилизация ритма, после чего снова начинается равномерное уменьшение количества ударов. Такой же эффект наблюдался и в экспериментах с цинком на высоких концентрациях. Линии тренда средних значений для концентраций в 30 мг/л, 40 мг/л, 50 мг/л и 60 мг/л на Рис. 3.26, Рис. 3.27, Рис. 3.28 и Рис. 3.29 соответственно. 20 15 10 5 0 -5 -10 0 1 2 3 5 4 5 6 107 8 9 15 10 11 12 20 Рис. 3.26. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 30 мг/л. Показана линия тренда средних значений. 89 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 0 5 1 2 3 10 4 5 6 7 8 15 10 9 20 11 12 Рис. 3.27. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 40 мг/л. Показана линия тренда средних значений. 20 15 10 5 0 -5 -10 Название оси -15 0 1 2 5 3 4 5 10 6 15 7 8 9 10 11 20 12 Рис. 3.28. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 50 мг/л. Показана линия тренда средних значений. 90 15 10 5 0 -5 Название оси -10 0 1 2 5 3 4 5 10 6 7 8 9 15 10 11 20 12 Рис. 3.29. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 60 мг/л. Показана линия тренда средних значений. На Рис. 3.30 показаны средние величины изменения частоты сердцебиений при разных концентрациях, сведённые в одну систему координат. Видно, что разница концентраций сказывалась только в первые 10 минут испытаний, когда более высокая концентрация вызывала более активную стимуляцию сердцебиений. После этого периода разница становилась несущественной. 5 4 3 30 мг/л 2 40 мг/л 50 мг/л 1 60 мг/л 0 -1 0 5 10 15 20 минуты экспозиции Рис. 3.30. Средние значения изменения частоты сердцебиений моллюсков в зависимости от времени экспозиции при разных концентрациях меди. 91 Анализ состояния моллюсков по усреднённым значениям является оправданным и даже необходимым, так как при производственной эксплуатации контроль должен проводиться по интегральной реакции выборки моллюсков. На основании индивидуальных реакций особей решение о приостановке подачи воды выносить невозможно из-за широкой вариабельности показателей. Подробные данные по изменению кардиоритмов моллюсков на изменение концентрации меди в воде можно рассмотреть в Приложении 5. Исследование влияния ионов кадмия в воде на изменение кардиоритмов моллюсков Выраженная реакция на ионы кадмия в воде у моллюсков проявляется уже при превышении ПДК в 10 раз (у разных моллюсков – разная). При превышении ПДК в 30 раз наблюдается устойчивая и ярко выраженная реакция, характеризующаяся учащением сердцебиения. При превышении ПДК в 60 раз практически у всех моллюсков в первые 5 минут наблюдается усиление кардиоритма, далее начинается тенденция к угнетению, которой почти не наблюдалось при меньших концентрациях Реакции моллюсков характеризовались различными изменениями, такими как уменьшение и увеличение амплитуды, появление аритмии или наоборот - проявление более чёткого ритмического рисунка, возникновение сдвоенных ударов и т.д. Подобные изменения сопровождали и предыдущие эксперименты и много раз наблюдались на протяжении всех исследований. Это показывает, что реакция моллюсков не одинакова и у разных особей эта реакция характеризуется разными параметрами. При этом нет возможности выявить один критерий (например, увеличение или уменьшение амплитуды), и только одновременное изменение кардиоритмов в ту или иную сторону может свидетельствовать о том, что моллюски реагируют специфически. При концентрации кадмия 0,06 мг/л реакция моллюсков становится более однородной, чем при меньших концентрациях. Практически у всех моллюсков в первые 5 минут наблюдалось усиление кардиоритма, которому иногда предшествовало небольшое замедление, после чего сердцебиение равномерно повышалось и к 15-20 минуте снова снижалось, начиналась тенденция к угнетению, которой не наблюдалось в предыдущих экспериментах с меньшей концентрацией. 92 На Рис. 3.31, Рис. 3.32 и Рис 3.33 показаны отклонения частоты сердцебиения моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия 0,01 мг/л, 0,03 мг/л и 0,06 мг/л соответственно. Показаны линии тренда средних значений. 8 Ряд1 6 Ряд2 4 Ряд3 2 Ряд4 Ряд5 0 Ряд6 -2 Ряд7 -4 Ряд8 -6 Ряд9 Ряд10 -8 0 5 10 15 20 25 Ряд11 Рис. 3.31 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,01 мг/л,). Линия тренда средних значений. 7 6 5 Ряд1 4 Ряд2 Ряд3 3 Ряд4 2 Ряд5 Ряд6 1 Ряд7 0 Ряд8 0 5 10 15 20 25 -1 Ряд9 -2 -3 Рис. 3.32 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,03 мг/л,). Линия тренда средних значений. 93 8 Ряд1 6 Ряд2 Ряд3 4 Ряд4 Ряд5 2 Ряд6 0 Ряд7 Ряд8 -2 Ряд9 Ряд10 -4 Ряд11 -6 Ряд12 0 5 10 15 20 25 Рис. 3.33 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,06 мг/л,). Линия тренда средних значений. Подробные данные по изменению кардиоритмов моллюсков на изменение концентрации кадмия в воде можно рассмотреть в Приложении 6. 3.3.3. Исследование влияния фосфорорганических пестицидов на кардиоритмы моллюсков Данный этап исследования поведенческих реакций и изменения частоты сердцебиения у моллюсков, как биоиндикаторов изменения качества воды был проведён в несколько этапов. Первый, предварительный этап включал в себя ряд экспериментов на выявление схожих признаков реакции у моллюсков на наличие в воде различных типов фосфорорганических пестицидов, являющихся структурными аналогами боевых нервно-паралитических веществ, а именно: глифосат (раундап), малатион (фуфанон) и актеллик (пиримифос-метил). Данный этап имел цель ознакомиться с реакцией моллюсков на те или иные концентрации фосфорорганических ядохимикатов в воде и помочь понять, можно ли выявить основные характеристики исследований. поведения моллюсков, наметив при этом направления дальнейших 94 Второй этап исследования реакции моллюсков на пестициды заключался в приближении эксперимента к максимально реалистичным условиям работы системы, а также получению статистических данных, демонстрирующих реальную картину того, как быстро и насколько одинаково реагируют все 12 моллюсков на одни и те же изменения внешней среды. Исследование влияния глифосата в воде на изменение кардиоритмов моллюсков Первый этап исследования (Приложение 7) продемонстрировал нам, что уже при превышении ПДК в 2 раза можно наблюдать непродолжительную и не ярко выраженную реакцию у моллюсков. Так, при добавлении дозы глифосата в 0,2 мг/л раствора реакции практически не наблюдалось и была отмечена лишь небольшая аритмия и увеличение ритма на 1 - 2 уд/мин, наступившие у обоих моллюсков на 2 мин после добавления дозы. После чего происходило восстановление ритма. При добавлении в воду дозы в 0,5 мг/л раствора наблюдается не ярко выраженная реакция, а лишь небольшая аритмия и увеличение ритма на 1-2 уд/мин, наступившие у обоих моллюсков на 2 мин после добавления дозы, а также физиологическая активность сразу после добавления раствора в стакан с водой. Далее наблюдалось постепенное выравнивание ритма с небольшим учащением. При добавлении в воду дозы в 1 мг/л раствора наблюдалась достаточно выраженная реакция, заключающаяся в учащении сердцебиения на 1-5 уд/мин, ярко выраженная аритмия и изменение амплитуды и интенсивности ударов. При добавлении в воду дозы в 2 мг/л раствора наблюдалась достаточно яркая и устойчивая реакция, характеризующаяся увеличением частоты сердцебиения, изменения амплитуды ударов и их интенсивности, а так же аритмии и длительного времени восстановления (порядка 1-1,5 часов отмывки в чистой воде). Исследования заключительного этапа были проведены со следующими концентрациями пестицида: 0,1 мг/л (ПДК) (Рис. 3.34) и 1 мг/л (превышение ПДК в 10 раз) (Рис. 3.35). Реакция на глифосат была видна уже при 0,1 мг/л (1 ПДК). В течение всего эксперимента наблюдалось как небольшое усиление, так и угнетение сердцебиения у различных моллюсков, а также у многих из них наблюдалось уменьшение амплитуды ударов сердца. При действии большей дозы глифосата у моллюсков начинается замедление кардиоритма. У некоторых моллюсков 95 этому явлению предшествует небольшое ускорение сердцебиения, после чего, как правило, всё равно наступает процесс угнетения. 1 25 2 20 5 15 6 10 7 5 8 0 9 10 -5 11 -10 0 5 10 15 20 12 Рис. 3.34. Изменение частоты сердцебиений при действии глифосата (0,1 мг/л) по сравнению с исходными значениями. Показана линия тренда средних значений для каждого времени наблюдений. 4 1 2 2 0 3 -2 4 -4 -6 5 -8 6 -10 7 -12 9 -14 0 5 10 минуты 15 10 20 11 12 Рис. 3.35. Изменение частоты сердцебиений при действии глифосата (1 мг/л) по сравнению с исходными значениями. Показана линия тренда средних значений для каждого времени наблюдений 96 Реакции моллюсков во время данного эксперимента были охарактеризованы изменением амплитуды ударов, в частности её уменьшением. В течение всего эксперимента наблюдалось и усиление, и угнетение сердцебиения у различных моллюсков, что можно характеризовать индивидуальной выносливостью каждого моллюска и сопротивляемостью к относительно не высокой дозе пестицида. Наиболее общей реакцией у моллюсков является практически абсолютное изменение кардиограммы в целом, амплитуды колебаний, появления сильной аритмии и смазанного кардиоритма, который не поддаётся расшифровке (нельзя выделить отдельные удары). Сравнительная диаграмма двух линий тренда средних значений показана на Рис. 3.36. 4 2 0 -2 0,1 мг/л -4 1 мг/л -6 -8 0 5 10 15 20 минуты Рис. 3.36. Усреднённые величины изменения частоты сердцебиений (уд/мин) моллюсков по сравнению с исходными значениями при воздействии глифосата. Показаны линии тренда. Исследование влияния актеллика в воде на изменение кардиоритмов моллюсков Актеллик из использованных нами пестицидов является наиболее токсичным препаратом, что понятно из сравнения значений ПДК для каждого из них. Данные экспериментов подтверждают это, т.к. уже при концентрации 0,01 мг/л, что соответствует ПДК по действующему веществу, видна ярко выраженная реакция, сопровождающаяся значительной физиологической активностью, серьёзными изменениями кардиоритмов (ускорение) и длительным временем восстановления моллюсков после перенесения их из экспериментальных 97 растворов в чистую воду. При более высоких концентрациях общая картина становится ещё более ярко выраженной, а при самой высокой концентрации после сильного учащения ритма наблюдается тенденция к угнетению, что впоследствии подтвердилось в экспериментах с актелликом на 12 моллюсках на втором этапе исследования. В экспериментах с концентрациями 0,01мг/л (ПДК) и 0,1 мг/л (10 ПДК) показано, что при меньшей концентрации наблюдается, как правило, учащение кардиоритма, а также увеличение (или уменьшение) его амплитуды. При более высокой концентрации происходит мгновенная реакция, заключающаяся в учащении кардиоритма, после чего в течении 2-3 минут наблюдается угнетение сердцебиения, как правило, заканчивающееся нечёткостью кардиоритма и уменьшением амплитуды. Реакция моллюсков на протяжении всего эксперимента характеризовалась изменением сердцебиения, изменением амплитуды (при этом нельзя точно сказать, что более характерно для моллюсков во время реакции, увеличение или уменьшение амплитуды, т.к. каждый моллюск реагирует по-разному, хотя в конечном итоге это, как правило, уменьшение амплитуды за счёт увеличения числа зубцов сокращений сердца). Общим для всех моллюсков без исключения является кардинальное изменение кардиограммы, размытый ритм, который трудно считать из-за сильной аритмии, в ходе которой пики кардиограммы могут сливаться, раздваиваться и т.д., становится сложно определить, можно ли считать тот или иной пик за удар или нет, т.к. сокращаются интервалы между зубцами и амплитуды самих зубцов изменяются. В среднем, можно сказать, что во время реакции у всех моллюсков наблюдалось ускорение сердцебиения примерно на 5-7 уд/мин. Такая реакция наступала практически сразу в течение 3-10 мин, в зависимости от устойчивости организма, и при длительном воздействии токсичного вещества она держится непродолжительное время (примерно через 15 минут воздействия наблюдается спад). Тем не менее, замедление кардиоритма в этом случае нельзя считать нормальным, т.к. кардиограмма к этому времени сильно изменяется и индексирование ударов становится невозможным. При более высокой концентрации актеллика в воде происходит мгновенная реакция у моллюсков, заключающаяся в учащении ритма, после чего достаточно быстро, в течении 2-3 минут, начинается угнетение сердцебиения, как правило заканчивающееся полностью изменённым рисунком кардиограммы, характеризующимся размытостью и нечёткостью кардиоритма, и, как правило, уменьшением амплитуды и аритмией. У некоторых моллюсков, имеющих изначально достаточно высокое число ударов в минуту, замедление сердцебиения начинается практически сразу. У многих моллюсков при добавлении вещества в воду сразу же идентифицировалась яркая физическая активность. 98 На Рис. 3.37 и Рис. 3.38 изображены диаграммы изменения частоты сердцебиения моллюсков в сравнении с исходными значенями при действии актеллика в концентрации 0,01 мг/л и 0,1 мг/л соответственно. А на Рис. 3.39 изображены линии тренда средних значений значений. Рис. 3.37. Изменения частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходными значениями при действии актеллика в концентрации около 0,01 мг/л. мг 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 0 4 2 1 8 6 2 9 8 10 3 10 12 5 11 14 16 6 12 18 20 7 Рис. 3.38. Изменения частот астот сердцебиения моллюсков по сравнению с исходными значениями при действии актеллика в концентрации 10 ПДК 99 Рис. 3.39. Усредненные величины изменения частоты сердцебиений (уд/мин) уд моллюсков по сравнению с исходными значениями при воздействии актеллика. а. Показаны линии тренда. Подробные данные по изменению кардиоритмов моллюсков на изменение концентрации актеллика в воде можно рассмотреть в Приложении 8. Исследование влияния малатиона в воде на изменение кардиоритмов моллюсков Малатион. При добавлении добавле в воду дозы в 0,05 мг мг/лл раствора малатиона реакция моллюсков уже достаточно ярко выражена и они проявляют высокую физиологическую активность. Сердцебиение сильно учащается в среднем на 4-6 уд/мин. уд/мин Моллюски достаточно долго восстанавливаются после эксперимента (20-30 мин). При добавлении в воду дозы 0,15 мг/л реакция также выражена достаточно ярко, и уже в первые секунды после добавления в воду малатиона наблюдалась высокая физиологическая активность и учащение сердцебиения сердцебиения, а также увеличение амплитуды ды ударов. ударов При добавлении более высокой дозы 0,5 мг/л у моллюсков прослеживаются все те же признаки реакции, которые описаны выше, только более ярко выраженные выраженные. В экспериментах с концентрациями 0,05 мг/л (ПДК) ПДК и 0,5 мг/л мг (10 ПДК) реакции моллюсков (Рис. 3.40 и Рис. Рис 3.41) были похожими на реакции в экспериментах с другими пестицидами. Они характеризовались уменьшением амплитуды кардиоритма кардиоритма. 100 В эксперименте с меньшей концентрацией пестицида интересно то, что в первые пять минут у некоторых особей наблюдается небольшой всплеск сердечной активности, но потом значения частоты сердцебиения всё равно начинают уменьшаться. Большая часть кривых на определённом моменте времени выходит на плато и далее на протяжении некоторого времени никак кардинально уже не меняется. Эти наблюдения соответствуют классическим представлениям о токсических воздействиях на живые организмы. Однако, в эксперименте с максимальной концентрацией малатиона у моллюсков наблюдалось скачкообразное изменение кардиоритмов, т.е. на протяжении 20 минут нахождения моллюсков в растворе их сердцебиение не становилось равномерно замедленным или ускоренным (как в предыдущий раз), а продолжало постоянно немного изменяться в меньшую или большую сторону (на 1-3 удара). На стадии отмывки в первые 5 минут после помещения их в чистую воду наблюдалось небольшое учащение сердцебиения, после чего ритм моллюсков в большинстве случаев становился смазанным и было невозможно разглядеть чёткий ритмический рисунок на кардиограмме. Скорее всего, это связано с тем, что моллюски после пережитого стресса пытаются «восстановиться» и переходят в малоактивную стадию - такое поведение наблюдалось на протяжении всех этапов исследования. 20 Ряд1 15 Ряд2 10 Ряд3 Ряд4 5 Ряд5 Ряд6 0 Ряд7 -5 Ряд8 Ряд9 -10 Ряд10 Ряд11 -15 0 5 10 15 20 25 Рис. 3.40 Отклонение частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии малатиона (0,05 мг/л). Показаны линии тренда средних значений. 101 б. 15 Ряд1 10 Ряд2 Ряд3 5 Ряд4 Ряд5 Ряд6 0 Ряд7 Ряд8 -5 Ряд9 Ряд10 Ряд11 -10 Ряд12 Ряд13 -15 0 5 10 15 20 25 Рис. 3.41 Отклонение частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии малатиона (0,05 мг/л). Показаны линии тренда средних значений. Подробные данные по изменению кардиоритмов моллюсков на изменение концентрации актеллика в воде можно рассмотреть в Приложении 9. 3.3.4. Итоговый анализ полученных данных Подробный анализ полученных в ходе исследования обширных данных позволил сформулировать следующие выводы: 1) Наиболее комфортным для нормальной жизнедеятельности моллюсков является температурный интервал 17-18˚С, который необходимо поддерживать в аквариумах в течение всего года. 2) При исследовании на кардиоритмы моллюсков различных тяжёлых металлов (цинка, меди и кадмия) при их разных концентрациях показано, что, в целом, для всех металлов первоначально наблюдается увеличение частот сердцебиения, но затем, со временем, начинается угнетение кардиоритма, выраженное тем более ярко, чем токсичнее металл и чем больше его концентрация в растворе. 102 3) Подробное исследование влияния на кардиоритмы моллюсков фосфорорганических пестицидов показало, в общем, те же закономерности, что и для тяжёлых металлов, однако, эффекты эквивалентного угнетения сердцебиения моллюсков в случае фосфорорганических пестицидов наступают при гораздо меньших концентрациях, что говорит об их существенно большей токсичности по отношению к моллюскам по сравнению с тяжёлыми металлами. 103 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Подводя общие итоги работы, следует, прежде всего, отметить, что исследование состава галогенорганических соединений (ГОС), образующихся при дезинфекции природной воды растворами гипохлорита натрия (ГХН) различных концентраций и разным временем контакта позволило составить список двадцати пяти образующихся ГОС, наиболее характерных для дезинфекции природной воды ГХН. При этом экспериментально доказано, что растворы ГХН низких концентраций (НКГХН) являются более безопасным дезинфектантом, чем хлорная вода (ХВ). Содержание ГОС после использования НКГХН, даже при максимальном времени контакта, по большинству образующихся веществ не превышает санитарно-гигиенических норм. Высококонцентрированные растворы (ВКГХН), несмотря на то, что и дают меньшее количество ГОС, чем ХВ, образуют при больших дозах и длительном времени контакта больше ГОС, чем при малых дозах. Далее необходимо подчеркнуть, что в результате проведённого экспериментального исследования удалось развить и усовершенствовать метод предотвращения загрязнения природных водоёмов гетероциклическими цианотоксинами, являющимися продуктами вторичного метаболизма сине-зелёных водорослей (цианобактерий), базирующийся на коррекции альгоценоза этих водоёмов планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111. Полученные в работе на Барвихинских прудах в Московской области экспериментальные данные позволяют считать, что такой подход может, возможно, в сочетании с другими методами, эффективно решать усиливающуюся повсеместно проблему загрязнения водных экосистем гетероциклическими цианотоксинами. И, наконец, следует отметить, что в результате детального исследования химических и токсикологических аспектов ситуаций, в которых происходит внезапное загрязнение воды в источниках питьевого водоснабжения, с помощью ранее разработанной системы непрерывного мониторинга качества пресных вод, основанной на оптической кардиографии пресноводных моллюсков, удалось получить большой экспериментальный материал с использованием модельных растворов токсичных солей тяжёлых металлов и высокотоксичных фосфорорганических пестицидов и выявить пороговые значения концентраций этих токсикантов, при которых реализуются химические стрессы используемых моллюсков. 104 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ БПК – биохимическое потребление кислорода ВКГХН – высококонцентрированный гипохлорит натрия ВЭЖХ - высокоэффективной жидкостной хроматографии ГОС – галогенорганические соединения ГСС – галогенсодержащие соединения ГХ – газовая хроматография ГХН – гипохлорит натрия ИЗВ – индекс загрязнения воды к – канцероген кв– контрольный водоём ЛОС – летучие органические соединения МС – масс-спектрометрия НКГХН – низкоконцентрированный гипохлорит натрия ОКБ – общие колиформные бактерии ОМЧ – общее микробное число ПАВ – поверхностно-активные вещества ПАУ – полициклические ароматические углеводороды ПХБ – полихлорированные бифенилы РВС – Рублёвская водопроводная станция ТКБ – термотолерантные кишечные бактерии ХВ – хлорная вода ХПК – химическое потребление кислорода эв – экспериментальный водоём ЭЗД – электронозахватные детекторы Adda – 3-амино-9-метокси-2,6,8-триметил-10-фенил-4,6-дикадиноевая кислота BMAA – β-N-метиламино-L-аланин D-MeAsp – 3-метил-аспартамовая кислота MC – микроцистин MC-LR – микроцистин, где вариабельные L-аминокислоты представлены лейцином и аргинином. mcy – микроциcтинсинтетаза Mdha – N-метилдегидроаланин. 105 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1) Авакян А.Б., Водохранилища: факты, проблемы, решения // Использование и охрана природных ресурсов в России». — 2002. — №7-8. — С. 53-56. 2) Айвазова Л.E. и др. Метод биотестирования водной среды с использованием инфузорий // Методы биотестирования вод. – Черноголовка. – 1988. – С.37-42. 3) Алекин О.А. Основы гидрохимии. – М.: Гидрометиздат, 1970. – 444 с. 4) Арутюнова И.Ю., Ягунков С.Ю. Исследование различных технологических режимов очистки воды, направленных на снижение содержания хлорорганических соединений в питьевой воде // Водоснабжение и канализация. —2009. — №5. 5) Бабаназарова О.В., Сиделев С.И. Инвазийные виды (Cyanobacteria) в фитопланктоне гипертрофного озера Неро (Россия) как риски водопользования // Материалы доклада, форум «ЭКВАТЭК-2014». – 2014 6) Бадтиев Ю.С., Кулемин А.А. Биоиндикация поверхностных вод по состо- янию пресноводных моллюсков // Экологический вестник России. – 2001, – №5, – С. 36-38. 7) Бахир В.М. Дезинфекция питьевой воды: анализ и перспективы.// Питьевая вода. — 2007. — №3. 8) Бахир В.М. Дезинфекция питьевой воды: проблемы и решения.// Вода и экология. — 2003. — №1. – С. 3–11. 9) Бахир В.М. К проблеме поиска путей повышения промышленной и экологической безопасности объектов водоподготовки и водоотведения ЖКХ.// Водоснабжение и канализация. — 2009. — №1. 10) Бахир В.М. Чистая вода России: декларации, реальность, перспективы// Водоснабжение и канализация. — 2009. —№5. 11) Бахир В.М., Леонов Б.И., С.А.Паничева, В.И.Прилуцкий, Н.Ю.Шомовская Химический состав и функциональные свойства хлорсодержащих дезинфицирующих растворов// Вестник новых медицинских технологий. — 2003. — №4. 12) Биоиндикация и биомониторинг: Сб. ст. АН СССР, Ин-т эволюции, морфологии и экологии животных им. А.Н. Северцова, Нац. ком. биологов Сов. Союза / Отв. ред. Д.А. Криволуцкий. — М.: Наука. — 1991. — 288 с. 13) Биоиндикация загрязнения наземных экосистем / Под ред. Р.Шуберта. — М.: Мир, 1988. — 348 с. 14) Биосенсоры: основы и применения / Под ред. Д. Тернера. — М.: Мир. — 1992. 15) Биотестирование как интегральный метод оценки качества воды [электорнный ресурс] // URL: http://ekologyprom.ru/ 106 16) Богданов Н.И. Биологическая реабилитация водоёмов, РИО ПГСХА. — Пенза. — 2008. 17) Богданов Н.И., Асанов А.Ю., Прудовое рыбоводство, Пензенский НИИСХ. — Пенза. — 2011. 18) Бочаров В.Л., Водохранилища в России: pro et contra // Приоритетные направления экологической реабилитации Воронежского водохранилища». — Научная книга. — Воронеж. — С. 44-49. 19) Васильева А.И. Влияние хлорирования на качество воды в присутствии некоторых природных и техногенных примесей// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Уфа. — 2008. 20) Водный кодекс Российской Федерации (версия 20.02.2008), Сиб. Универ., — Новосибирск. — 2008. 21) Выявление токсичных MICROCYSTIS в озере Котокельское (Бурятия) / Белых О.И., Тихонова И.В., Сороковикова Е.Г. и др. // Вестник Томского государственного университета. Биология. – 2009, № 330 (январь). – С. 172–175. 22) Головачев А. В. Применение гипохлорита натрия как менее опасной альтернативы газообразному хлору при обеззараживании воды на предприятиях ВКХ / А. В. Головачев, Е. М. Абросимова // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. —2009. — № 2. — С. 70–73. 23) Гусева Т.В., Молчанова Я.П., Заика Е.А. и др. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: Справочные материалы. – М.: Эколайн. — 2000. 24) Диатомовые водоросли СССР. Ископаемые и современные. – Л., 1974. – Т. I. – 403 с. 25) Диатомовые водоросли СССР. Ископаемые и современные. – Л., 1988. – Т. II. – Вып. 1. – 116 с. 26) Диатомовые водоросли СССР. Ископаемые и современные. – СПб., 1992. – Т. II. – Вып. 2. – 125 с. 27) Диатомовый анализ. – Л., 1949-1950. – Кн.1-3. 28) Егоров С.Б. Обеззараживание питьевой воды // Водоснабжение Санкт-Петербурга / Гос. Унитар. Предприятие Водоканал С.-Петербурга. Под общ. Ред. Ф.В. Кармазинова. СПб. — 2003. — С. 590 - 642 29) И.В. Тихонова, О.И. Белых, Г.В. Помазкина, А.С. Гладких Анализ цианобактерий озера Байкал и Усть-Илимского водохранилища на наличие гена синтеза микроцистина / Доклад академии наук. — 2006.— том 409. — №3. — с. 425-427 / Общая биология 30) Инновационные разработки НПК «Эколог» // СПб. — 2011. 31) Использование ГХ-МС для определения органических соединений в окружающей среде [электорнный ресурс] /«ТД Питьевая вода», URL: http://www.voda-h2o.ru, 2011 107 32) Исследования физиологических адаптаций двустворчатых моллюсков на основе их кардиоактивноти и двигательных реакций / Т. В. Кузнецова, В. В. Трусевич и др. // Материалы III Междунар. конф. «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 22-26 июня 2010). – Петрозаводск: Ин-т Биологии Карельского научного центра, 2010. – С. 91 – 92. 33) Исследовательская группа ГОСНИИ «Хлорпроект» Применение гипохлорита натрия [электорнный ресурс]/ «Маркопул Кемиклс». —2001. URL: http://www.markopoolchem.ru/ 34) Исследовательская группа ГОСНИИ «Хлорпроект» Растворы гипохлорита натрия: основные свойства и использование при обработке воды [электорнный ресурс]/ «Маркопул Кемиклс». — 2001. URL: http://www.markopoolchem.ru/ 35) Источники водоснабжения [электорнный ресурс] / МГУП «Мосводоканал» . — 2011, URL: http://www.mosvodokanal.ru 36) Иткин Г.Е. Выбор приоритетов на рынке технологий обеззараживания воды// «СтройПРОФИль», 2004, №1/4. 37) Кожевников А. Б. Хлорирование и микробиологическая безопасность воды / А. Б. Кожевников, О. П. Петросян // ЖКХ. — 2008. — № 10. — Ч. 1. — С. 43–56. 38) Кожевников А.Б., Петросян О.П. Для тех, кому не нравится хлор // «СтройПРОФИль» . — 2004. — №4/1. 39) Кожевников А.Б., Петросян О.П., Баранов А.А. Недостатки гипохлорита фатально неисправимы // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение, № 1 (25), 2010, с. 62-67. 40) Кофман В.Я.. Новые окислительные технологи очистки воды и сточных вод. Часть 1. [электорнный ресурс] // URL: http://www.kofman.info/ 41) Кузнецов A. E., Градова Η. Б. Научные основы экобиотехнологии:учебное пособие для студентов. — M.: Мир. — 2006 г. 42) Кузубова Л. И., Кобрина В. Н. Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование): Аналитический обзор — Новосибирск: СО РАН, ГННТБ, НИОХ, 1996. — Т. Выпуск 42. — (серия «Экология»). 43) Лебедев A.T., Масс-спектрометрия в органической химии - М.: Бином, 2003. 44) Лебедев А.Т., Масс-спектрометрия для анализа объектов окружающей среды. — Техносфера М., 2013. 45) Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. – Л., 1974. – 60 с. 46) Методика изучения биоценозов внутренних водоемов. – М., Наука, 1975. – С. 73-108. 47) Методические рекомендации по обеспечению выполнения требований санитарных правил и норм СанПин 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды 108 централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» на водопроводных станциях при очистке природных вод. Разработаны под руководством Драгинского В.Л. — 2000. 48) Микроцистин-продуцирующие цианобактерии в водоемах России, Беларуси и Украины / Белых О. И., Гладких А. С. и др // Химия в интересах устойчивого развития. – 2013. - №4. – С.363-378 49) Мишина К. Г. Экологическая реабилитация и восстановление водных объектов в Москве / К. Г. Мишина, Е. Б. Самухина // Промышленное и гражданское строительство.— 2005.— № 11.— С. 35-36. / О экологической реабилитации и восстановлении прудов г. Москва. 50) Непрерывный мониторинг качества пресных вод методом оптической кардиографии моллюсков Петросян В.С. Храменков С.В. и др. // Биотехнология: экология крупных городов. — РХТУ. — М. — 2010. — С. 46-48 51) Никаноров A.M., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах. — Л.: Гидрометеоиздат. — 1991. —312 с. 52) Никаноров A.M., Жулидов А.В., Покаржевский А.Д. Биомониторинг тяжелых металлов в пресноводных экосистемах. — Л.: Гидрометеоиздат. — 1985. —144 с. 53) Новые подходы к обеспечению химической безопасности мегаполисов Петросян В.С. Храменков С.В. и др. // Экологическое образование в интересах устойчивого развития. — 2010. — С-Пб. — С. 52-53. 54) Носкова О.Ю. Дипломная работа: Электрофильное замещение в ароматических субстратах в условиях подготовки питьевой воды// МГУ им. М.В. Ломоносова, М. — 2009. 55) О возможности использования биомаркеров на основе ультрадианных ритмов кардиоактивности и движения створок моллюсков в мониторинге экологического состояния морских акваторий / Холодкевич С. В., Иванов А. В.,// Нефть и газ арктического шель-фа – 2008: Материалы международной конференции. Мурманск, 12–14 ноября. Мурманск: ММБИ КНЦ РАН, 2008б. С. 302–309. 56) Определители пресноводных водорослей СССР. – М., 1953 (и др.). – Вып. 2-12. 57) Петросян В.С., экспериментального Шувалова подхода к Е.А., Кульнев предотвращению В.В., Лухтанов загрязнения В.Т. природных Разработка водоёмов цианотоксинами // Экология и промышленность России. – 2015 – № - С. 36 - 41. 58) Петросян В.С., Шувалова Е.А., Полякова О.В., Лебедев А.Т., Пономаренко А.Н., Козлов М.Н. Сравнительное исследование состава смесей галогенорганических веществ, образующихся при дезинфекции воды хлором и гипохлоритом натрия // Экология и промышленность России. – 2014. – №5. – С. 42-47. 109 59) Петросян В.C. Влияние химического загрязнения на биоразнообразие и человека // Экология, охрана природы, экологическая безопасность. — Изд. МНЭПУ, Москва, 2000. — С. 309–317. 60) Петросян В.C. Проблемы химической безопасности населения России // Глобальные экологические проблемы России,. — Наука Москва, 2008. — С. 89–99. 61) Петросян В.C. Химическая безопасность воды // Чистая вода: проблемы и решения. — Т. 1. — 2010. — С. 31–35. 62) Петросян В.C. Химические спутники Земли и глобальное загрязнение биосферы // Социально-экономические и научно-технические проблемы развития современной России. — Иваново, 2010. — С. 60–63. 63) Петросян В.С. Биогеохимия Вернадского и проблемы химической безопасности // Вестник Казахстанской Национальной Академии Естественных Наук. — 2012. — Т. 2. — С. 38–45.. 64) Петросян В.С. Биогеохимия Вернадского и химические стрессы человека и биоты // Международный научно-образовательный журнал Партнёрство цивилизаций. — 2013. — № 1-2. — С. 300–312. Петросян В.С 65) Петросян В.С. Проблемы безопасности воды // Чистая вода: проблемы и решения. — 2011. — № 2-3. — С. 60–64. 66) Петросян В.С. Химическая безопасность воды // Чистая вода: проблемы и решения. — 2010. — Т. 1. — С. 31–35. 67) Петросян В.С. Химические спутники Земли и химические бумеранги: проблемы химической безопасности // Химия в интересах устойчивого развития. — 2011. — № 19. — С. 345–358. 68) Петросян В.С. Химическое загрязнение и здоровье населения // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия "Экология и безопасность жизнедеятельности". — Т. 14, № 2006. — С. 61–68. Петросян В.С. 69) Петросян В.С., Аверочкина И.А. Загрязнение биогеосферы и его влияние на здоровье населения // Вестник РАЕН. — 2013. — Т. 13. — С. 116–123. 70) Попов Н.И. Курсовая работа: Обеззараживание и обезвреживание с использованием окислителей природных, сточных вод и осадков//РУДН. — М. — 1997. 71) Россолимо Л.Л. Изменение лимнических экосистем под воздействием антропогенного фактора // М. — 1977. – 144 с. 72) Румянцев В.А. , Крюков Л.Н. Особенности природы цианобактерий // Общество. Среда. Развитие (Terra Humana). — 2012. — №1. — с.221-227 110 73) Русских Я.В., Чернова Е.Н., Воякина Е.Ю., Никифоров В.А., Жаковская З.А. Определение цианотоксинов в водной матрице методом высокоэффективной жидкостной хроматографии—масс-спектрометрии высокого разрешения // Известия СПбГТИ(ТУ). – 2012. – № 17. – С. 61–66. 74) Синикова H,A. Исследование трансформации органических соединений в условиях водного хлорирования методом хромато-масс-спектрометрии. // Дисс. канд. хим. наук. . — Москва. — 2000. 75) Синикова Н., Шайдуллина Г., Лебедев А. Сравнение реакционной активности хлора и гипохлорита натрия при хлорировании структурных фрагментов гуминовых веществ в воде при использовании метода ГХ/МС // Масс-спектрометрия. — 2014. — Т. 11, № 1. — С. 22–28. 76) Сиренко Л.А. Физиолого-биохимические особенности синезеленых водорослей и задачи их изучения // “Цветение” воды. – Киев, 1969. – Вып. 2. – C. 7-64. 77) Славинская Г.В. Влияние хлорирования на качество питьевой воды // Химия и технология воды. — 1991. — Т. 13. — № 11. 78) Смелов Д.В. Дипломная работа: Эффективные методы очистки технических вод машиностроительного предприятия» // МГТУ «Станкин» . — М. . — 2004. 79) Сравнение результатов определения цианотоксинов (Анатоксин-А и Микроцистина-RR) методом хромато-масс-спектрометрии, полученных с помощью приборов с различными типами ионных ловушек / Русских Я. В., Чернова Е. Н. и др. // Научное приборостроение. – 2010. – том 20. – № 4. – c. 100–107 / Масс-спектрометрия для биотехнологии 80) Структура фитопланктона и содержание микроцистинов в высокоэвтрофном озере Неро / Бабаназарова О.В., Кармайер Р., Сиделев С.И. и др. // Водные ресурсы. Т. 38. – 2011, № 2. – С. 223–231. 81) Техническое руководство по эпидемиологическому надзору за болезнями, связанными с водой Редакторы: E. Funari, T. Kistemann, S. Herbst и A. Rechenburg / ВОЗ. — 2011 82) Троицкий А.В., Особенности создания водохранилищ в современной России // Использование и охрана природных ресурсов в России. — 2003. — №4-5.— С. 52-55. 83) Унифицированные методы исследования качества вод. Методы биологического анализа вод. Индикаторы сапробности. – М., изд-во СЭВ, 1977. – С. 21-31. 84) Фесенко Л.Н., Игнатенко С.И. Обеззараживание воды низкоконцентрированным гипохлоритом натрия: от дискуссии к внедрению.// Водоснабжение и канализация. — 2009. — №9 85) Филенко О.Ф, Дмитриева А.Г. Биотестирование как способ контроля токсичности загрязняемой водной среды // Приборы и системы управления. — 1999. — № 1. — С. 61–63. 111 86) Филенко О.Ф. Задачи и возможности биологического контроля загрязнения водной среды // ВОДА MAGAZINE. — 2012. — № 1. — С. 24–28. 87) Филенко О.Ф., Оганесова Е.В. Тепловодные моллюски как потенциальный объект для биотестирования качества водной среды // Токсикологический вестник. — 2012. — Т. 2. — С. 32–35. 88) Харабрин C.B. Экологический моноторинг тригалогенметанов в питьевой воде и воде водоисточника // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Уфа. — 2004. 89) Хромато-масс-спектрометрическое определение фталатов и органических кислот в воде. Методические указания. МУК 4.1.738-99 / А.Г. Малышева (руководитель), Н.П. Зиновьева, Ю.Б. Суворова, И.Н. Топорова, Т.И. Голова (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН) . — 2011 90) Цианобактери и цианотоксины в планктоне зарегулированных водохранилищ и на отрезке реки Свислочь (Беларусь) / Т.М. Михеева, О.И. Белых и др. // Экологический вестник. — 2011. — №4 (18) / Изучение и реабилитация экосистем. — С. 30-37. 91) Черкасов С.В. Гипохлорит натрия. Свойства, теория и практика применения [электорнный ресурс]/ компания «Мировые водные технологии», URL: wwtec.ru. 92) Чернова Е. Н., Русских Я. В., Подольская Е. П., Жаковская З. А., Царев В. С., Кухарева Г. И. Оптимизация параметров масс-спектрометрического анализа цианотоксинов на гибридном масс-спектрометре LTQ-Orbitrap XL (Thermo Finnigan) // Научное приборостроение. – 2013. – том 23. – № 1. – c. 20–29 93) Шайдуллина Г.М. Исследование процессов хлорирования и озонирования органических соединений в водной среде методом хромато-масс-спектрометрии // Дисс. канд. хим. наук. — Москва. — 2004. 94) Эдельштейн К.К., Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения, Изд. «Геос». — М. — 1998. 95) Экология, охрана природы, экологическая безопасность: Учебное пособие для системы профсессиональной переподготовки и повышения квалификации / А. Никитин, С. Степанов, Ю. Забродин и др. — Издательство "Новь" - Издательство МНЭПУ Москва, 2000. — С. 648. 96) Экология, охрана труда и экологическая безопасность / В. Гордиенко, Н. Моисеев, А. Никитин и др. — изд-во МНЭПУ Москва, 1997. — С. 744. 97) Ягуд Б.Ю. Проблемы химической безопасности хлорных объектов ЖКХ: Материалы III Междунар. научно-произв. Конф. «Промышленная безопасность на взрывопожарных и химически опасных производственных объектах». – Уфа, 2009. 112 98) Biological Safety: Principles and Practices / Edited by Fleming D. O., Hunt D. L. — Third edition. — Washington: ASM Press, 2000. 99) Chorus I. and Bartram J. (1999) Toxic cyanobacteria in water: A guide to their public health consequences, monitoring and management World Health Organization. E & FN Spon. 100) Drabkova V.G., Eutrophication of Lakes and Reservoirs, in ”A Water Quality Assessment of the Former Soviet Union”, ed. by Kimstach V., Meybeck M. and Baroudy E., E&FN Spon, London and New York, 1998, Ch. 6, pp. 137-164. 101) Fletcher J., Ciancon D. Why life’s a bleach (The Sodium Hypochlorite Story) Environmental Science and Engineering Magazine (May, 1996). 102) Ingle J. I., Bakland L. K., Baumgartner J. C. Ingle’s Endodontics 6 – 6. – BC Deker, 2008. 103) Landner L., Eutrophication of Lakes: Causes, Effects and Means for Control, WHO Regional Office for Europe, Copenhagen, 1976. 104) Odabasi, M., “Halogenated Volatile Organic Compounds from the Use of Chlorine- Bleach- Containing Household Products”, Environmental Science & Technology 42, (2008) 105) Pelaez M et al. (2010) "Sources and Occurrence of Cyanotoxins Worldwide". In Xenobiotics in the Urban Water Cycle, Environmental Pollution, 16(I): 101-127. 106) Petrosyan V.S. Khramenkov S.V. Averochkina I.A. Baron V.D. Filenko O.F. Kozlov M.N. Olshansky V.M. Skorodumov S.V. Volkov S.V. Monitoring of Water Quality Using the Optical Cardiography of Shellfish // 14th EuCheMS International Conference on Chemistry and the Environment, Barcelona, June 25 - 28, 2013 Book of abstracts, PW34 107) Richardson S., Disinfection by-products: formation and occurrence of drinking water, in Nriagu J.O. (Ed.), The Encyclopedia of Environmental Health, 2011, Vol. 2, pp.110-136, Elsevier, Burlington, USA; 108) Richardson S., Mass Spectrometry Identification and Quantification of Toxicologically Important Drinking Water Disinfection By-Products, in Comprehensive Environmental Mass Spectrometry, Ed. by A.T. Lebedev, 2012, , pp. 263-285, ILM Publications, Dorset, UK 109) Richardson S., Water Analysis: Emerging Contaminants and Current Issues, Anal. Chem., 2011, 83, 4614-4648; 110) Vollenveider R., Eutrophication, in “Global Freshwater Quality. A First Assessment”, ed. by Meybeck M., Chapman D. and Helmer R., Blackwell, Oxford, UK, 1989, Ch. 8, pp. 107-120. 111) Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, & Reuse 3rd Edition// Metcalf & Eddy, Inc (1991). 112) White’s Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants / Black & Veatch Corporation — 5-th edition. — Hoboken: John Wiley & Sons, 2010 113 СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА Рис. 1.1. Упрощённая модель молекулы гуминовой кислоты Рис. 1.2. Упрощённая модель молекулы фульвокислоты Рис. 1.3. Штамм Chlorella vulgaris ИФР № С-111. Увеличение 1000х. Рис. 1.4. Беззубка (Anodonta cygnea) - внутреннее строение моллюска. Сердце обозначено цифрой 9 Рис. 1.5. Внешний вид беззубки с наклеенным оптосенсором Рис. 1.6. Схема работы датчика оптической регистрации сердцебиений. Рис. 1.7. Изменения кардиоритмов при действии EtHgBr (50 мг/л) Рис. 1.8. Изменения кардиоритмов при действии CdCl2 (100 мг/л) Рис. 1.9. Изменения кардиоритмов при действии NaCN (100 мг/л) Рис. 1.10. Опытная 12-канальная система биомониторинга вод, методом опторегистрации кардиоритмов пресноводных моллюсков. Рис.1.11. Блок-схема системы водоподготовки. Рис.1.12. Установка механической фильтрации воды CF-0844T-CP. Рис.1.13. Проточный охладитель EVO 140 IMI Cornellius. Рис.1.14. Аквариумы с моллюсками. Рис.1.15. Вид на электронные блоки со стороны задней двери аппаратного шкафа. Рис.1.16. Сигнальная световая колонна Рис. 2.1. Общий вид очистных сооружений ливневой канализации посёлка Барвиха Московской области. Рис. 2.2. Выращивание штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 в НПО «Альгобиотехнология» Рис.3.1. Хроматограмма исходной воды из Москворецкого источника Рис. 3.2. Хроматограмма исходной воды из Волжского источника. Рис. 3.3. Хроматограмма дезинфицированной Москворецкой воды НКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа. Рис. 3.4. Хроматограмма хлорированной Волжской воды НКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа Рис. 3.5. Хроматограмма дезинфицированной Москворецкой воды ВКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа. Рис. 3.6. Хроматограмма хлорированной Волжской воды ВКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа. 114 Рис. 3.7. Хроматограмма продуктов дезинфекции Москворецкой воды ХВ с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа Рис. 3.8. Хроматограмма продуктов хлорирования Волжской воды ХВ с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа Рис.3.9. Динамика изменения азота аммонийного в исследуемых водоемах. Рис. 3.10. Динамика изменения азота нитратов в исследуемых водоемах. Рис. 3.11. Динамика изменения азота нитритов в исследуемых водоёмах. Рис.3.12. Динамика изменения аммоний-иона в исследуемых водоёмах. Рис. 3.13. Динамика изменения фосфора общего в исследуемых водоёмах. Рис. 3.14. Динамика изменения растворённого кислорода в исследуемых водоёмах. Рис. 3.15. Динамика изменения численности фитопланктона в исследуемых водоёмах Рис. 3.16. Динамика изменения мутности в исследуемых водоёмах. Рис. 3.17. Динамика изменения цветности в исследуемых водоёмах. Рис. 3.18. Динамика изменения аммиака в исследуемых водоёмах. Рис. 3.19. Динамика изменения хлоридов в исследуемых водоёмах. Рис. 3.20. Состояние воды в Барвихинских прудах на 15.10.2013: а) контрольный водоем; б) экспериментальный водоем. Рис. 3.21 ( а, б, в). Реакция моллюска №1 при превышении ПДК цинка в 60 раз (300 мг/л) (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 5 минут после добавления раствора; в. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора) Рис. 3.22. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 200 мг/л. Показана линия тренда средних значений. Рис. 3.23. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 250 мг/л. Показана линия тренда средних значений. Рис. 3.24. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 300 мг/л. Показана линия тренда средних значений. Рис. 3.25. Изменения частоты сердцебиений (уд/мин) моллюсков по сравнению с исходным уровнем в зависимости от времени экспозиции при разных концентрациях цинка. Показаны линии тренда средних значений. Рис. 3.26. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 30 мг/л. Показана линия тренда средних значений. 115 Рис. 3.27. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 40 мг/л. Показана линия тренда средних значений. Рис. 3.28. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 50 мг/л. Показана линия тренда средних значений. Рис. 3.29. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 60 мг/л. Показана линия тренда средних значений. Рис. 3.30. Средние значения изменения частоты сердцебиений моллюсков в зависимости от времени экспозиции при разных концентрациях меди. Рис. 3.31 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,01 мг/л,). Линия тренда средних значений. Рис. 3.32 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,03 мг/л,). Линия тренда средних значений. Рис. 3.33 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,06 мг/л,). Линия тренда средних значений. Рис. 3.34. Изменение частоты сердцебиений при действии глифосата (0,1 мг/л) по сравнению с исходными значениями. Показана линия тренда средних значений для каждого времени наблюдений. Рис. 3.35. Изменение частоты сердцебиений при действии глифосата (1 мг/л) по сравнению с исходными значениями. Показана линия тренда средних значений для каждого времени наблюдений Рис. 3.36. Усреднённые величины изменения частоты сердцебиений (уд/мин) моллюсков по сравнению с исходными значениями при воздействии глифосата. Показаны линии тренда. Рис. 3.37. Изменения частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходными значениями при действии актеллика в концентрации около 0,01 мг/л. Рис. 3.38. Изменения частот сердцебиения моллюсков по сравнению с исходными значениями при действии актеллика в концентрации 10 ПДК Рис. 3.39. Усредненные величины изменения частоты сердцебиений (уд/мин) моллюсков по сравнению с исходными значениями при воздействии актеллика. Показаны линии тренда. Рис. 3.40 Отклонение частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии малатиона (0,05 мг/л). Показаны линии тренда средних значений. Рис. 3.41 Отклонение частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии малатиона (0,05 мг/л). Показаны линии тренда средних значений. 116 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Данные ГХ-МС анализа смесей органических соединения и ГОС присутствующих в Москворецкой и Волжской водах на различных этапах исследования 9e+006 8e+006 7e+006 6e+006 5e+006 4e+006 3e+006 2e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 1. Хроматограмма исходной воды из Москворецкого источника (проба 2). Таблица 1 Органические вещества, присутствующие в исходной воде Москворецкого источника (проба 2). № пика 17 56 Индексы Ковача (сек) 268.6 366.2 Название вещества Дихлорнитрометан 2-метил-пропанол-2 Количество вещества (мкг/л) 0.30 0.13 1.2e+007 1.1e+007 1e+007 9e+006 8e+006 7e+006 6e+006 5e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 TIC Рис. 2. Хроматограмма хлорированной Москворецкой воды с дозой 1,4 мг/мл и временем контакта 3 минуты (проба 1). 117 Приложение 1. Продолжение Таблица 2 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Москворецкой воды ГХН (1,4 мг/мл, 3 мин.) (проба 1) Пик № 1 7 9 19 25 30 33 41 Индексы Ковача (сек) 238.5 247.9 265.5 318.3 337.2 351.6 355 439.8 Название хлорорганического соединения Дихлорацетонитрил 1,1-Дихлор-пропанон-2 Дихлорнитрометан 1,1-Диметил-3-хлор-пропанол 2,3-Дихлор-2-метилбутан Метилдихлорацетат 1,1,1-Трихлор-пропанон-2 1,1,2,2-Тетрахлорэтан ГОС (мкг/л) 0.36 0.41 0.17 3.08 2.08 0.08 0.92 0.60 2.5e+007 2.25e+007 2e+007 1.75e+007 1.5e+007 1.25e+007 1e+007 7.5e+006 5e+006 2.5e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 3. Хроматограмма хлорированной Москворецкой воды с дозой дозой 1,4 мг/мл и временем контакта 3 минуты (проба 2). Таблица 3 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Москворецкой воды ГХН (1,4 мг/мл, 3 мин.) (проба 2). Пик № 20 32 37 49 68 81 101 112 114 115 117 Название хлорорганического соединения Бромдихлорметан 1,1-Дихлор-пропанон-2 Дихлорнитрометан Тетрахлорэтилен 1,1,1-Трихлор-пропанон-2 Тетрахлорпропан Тетрахлорпропан (изомер) Тетрахлорпропан (изомер) 2,3-дихлор-2-метилбутан Бромметилпиридин Бромэтинилбензол Индексы Ковача (сек) 229.747 250.3 267.7 318.9 356.2 394.4 471.1 561.4 625.3 629 662.4 ГОС 0.27 0.27 0.03 0.30 0.65 0.04 0.42 0.03 0.08 0.03 0.00 (мкг/л) 118 Приложение 1. Продолжение 2.5e+007 2.25e+007 2e+007 1.75e+007 1.5e+007 1.25e+007 1e+007 7.5e+006 5e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 TIC Рис.4. Хроматограмма хлорированной Москворецкой воды с дозой 1,4 мг/дм3 и временем контакта 2,5 часа (проба 1). Таблица 4. Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Москворецкой воды ГХН (1,4 мг/мл, 2.5 часа) (проба 1) Пик № 1 6 8 13 14 19 23 24 44 Название вещества Дихлорацетонитрил 1,1-Дихлор-пропанон-2 Дихлорнитрометан Дибромхлорметан Тетрахлорэтилен Иоддихлорметан 1,1,1-Трихлор-пропанон-2 Диметилкарбамоилхлорид Диэтилкарбамоилхлорид Индексы Ковача (сек) 237.2 246.8 264.4 310.8 316 343.4 354.3 384.7 526.5 ГОС (мкг/л) 0.40 0.20 0,15 0.06 0.001 0.17 1.16 0.11 0.48 1.1e+007 1e+007 9e+006 8e+006 7e+006 6e+006 5e+006 4e+006 3e+006 2e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 5. Хроматограмма хлорированной Москворецкой воды с дозой 1,4 мг/мл и временем контакта 2,5 часа (проба 2). 119 Приложение 1. Продолжение Таблица 5 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Москворецкой воды ГХН (1,4 мг/мл, 2.5 часа) (проба 2) Пик № 10 19 28 39 40 47 51 68 90 95 97 Название хлорорганического соединения Бромдихлорметан 1,1-Дихлор-пропанон-2 Дибромхлорметан Тетрахлорэтилен 1,1-Диметил-3-хлорпропанол Иоддихлорметан 1,1,1-Трихлор-пропанон-2 Тетрахлорпропан Бромметилпиридин Дихлорметил Бромэтинилбензол Индексы Ковача (сек) 228.3 249.2 312.9 318.2 319.8 345.4 355.9 471.1 629.1 641.6 662.9 ГОС (мкг/л) 1.0 0.53 0.10 0.02 0.23 0.06 0.38 0.09 0.02 0.11 0.00 1.4e+007 1.3e+007 1.2e+007 1.1e+007 1e+007 9e+006 8e+006 7e+006 6e+006 5e+006 Time (s) 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 TIC Рис. 6. Хроматограмма хлорированной Москворецкой воды с дозой 2,4 мг/мл и временем контакта 3 минуты (проба 1). Таблица 6. Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Москворецкой воды ГХН (2,4 мг/мл, 3 минуты) (проба 1) Пик № 7 10 16 27 28 37 42 44 63 89 90 129 Название вещества 2-Хлорметил-бутен-1 1,1-Дихлор-пропанон-2 Дихлорнитрометан Тетрахлорэтилен 1,1-Диметил-3-хлорпропанол 2,3-Дихлор-2-метилбутан Метилдихлорацетат 1,1,1-Трихлор-пропанон-2 1,2-Дихлор-циклопентан 2,3-Дихлор-2-метил-пропаналь Метил-2,3-дихлорбутаноат 2,6-Дихлор-3-метиланилин Индексы Ковача(сек) 244.6 247.6 265.2 316.9 318.1 336.7 351.2 354.6 430.2 566 573.6 854.6 ГОС (мкг/л) 0.16 0.42 0.06 0.03 1.56 5.62 0.06 0.72 0.68 0.34 0.14 0.06 120 Приложение 1. Продолжение 1.2e+007 1e+007 8e+006 6e+006 4e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 7. Хроматограмма хлорированной Москворецкой воды с дозой 2,4 мг/мл и временем контакта 3 минуты (проба 2) Таблица 7 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Москворецкой воды ГХН (2,4 мг/мл, 3 минуты) (проба 2) Пик № 2 17 27 75 85 117 146 148 Название вещества Бромдихлорметан 1,1-Дихлор-пропанон-2 Дихлорнитрометан Тетрахлорэтилен Иоддихлорметан 1,1,1-Трихлор-пропанон-2 Тетрахлорпропан Бромметилпиридин Дихлорметил Индексы Ковача (сек) 230.4 250.8 268.1 318.2 346.2 356.6 471.3 629.2 642.1 ГОС (мкг/л) 0.36 0.44 0.03 Следы 0.03 0.57 0.06 0.02 0.03 1.2e+007 1.1e+007 1e+007 9e+006 8e+006 7e+006 6e+006 5e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 2000 Рис.8. Хроматограмма хлорированной Москворецкой воды с дозой 2,4 мг/мл и временем контакта 2,5 часа (проба 1). 121 Приложение 1. Продолжение Таблица 8 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Москворецкой воды ГХН (2,4 мг/мл, 2,5 часа) (проба 1) Пик № 3 7 18 27 29 35 Название вещества Дихлорацетонитрил Дихлорнитрометан Дибромхлорметан 2,3-Дихлор-2-метилбутан Иоддихлорметан 1,1,1-Трихлор-пропанон-2 Индексы Ковача (сек) 237.9 265.1 311.6 337 344.3 355.2 ГОС (мкг/л) 2.16 0.32 0.36 2.29 1.78 2.09 6e+006 5e+006 4e+006 3e+006 2e+006 1e+006 0 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 9. Хроматограмма хлорированной Москворецкой воды с дозой 2,4 мг/мл и временем контакта 2,5 часа (проба 2). Таблица 9 Продукты обработки природной Москворецкой воды ГХН (2,4 мг/мл, 2,5 часа) (проба 2) Пик № 9 36 44 50 64 70 72 Название вещества 1,1-Дихлор-пропанон-2 Тетрахлорэтилен Иоддихлорметан 1,1,1-Трихлор-пропанон-2 Тетрахлорпропан Тетрахлорпропан (изомер) Тетрахлорпропан (изомер) 2,3-Дихлор-2-метилбутан Индексы Ковача (сек) 249.3 318.2 345.3 355.6 394 470.7 561.2 625 ГОС (мкг/л) 0.67 0.42 0.08 1.12 0.04 0.69 0.01 0.14 122 Приложение 1. Продолжение 2.4e+007 2.2e+007 2e+007 1.8e+007 1.6e+007 1.4e+007 1.2e+007 1e+007 8e+006 6e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 10. Хроматограмма хлорированной Волжской воды с дозой 1,4 мг/мл и временем контакта 3 минуты Таблица 10 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Волжской воды ГХН (1,4 мг/мл, 3 минуты) Пик № 2 7 12 36 38 56 101 Название вещества Дихлорацетонитрил 1,1-Дихлор-пропанон-2 Дихлорнитрометан Метилдихлорацетат 1,1,1-трихлор-пропанон-2 Дихлоруксусная кислота 1-Бром-4-этинилбензол Индексы Ковача, сек 238.8 248.4 265.9 352.8 355.7 448.2 662.3 ГОС (мкг/л) 0.04 0.15 0.04 0.12 0.51 0.01 0,01 2.2e+007 2e+007 1.8e+007 1.6e+007 1.4e+007 1.2e+007 1e+007 8e+006 6e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис.11. Хроматограмма хлорированной Волжской воды с дозой 1,4 мг/мл и временем контакта 2,5 часа 123 Приложение 1. Продолжение Таблица.11 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Волжской воды ГХН (1,4 мг/мл, 2,5 часа) № пика 1 6 18 21 25 28 31 34 55 62 Название вещества Дихлорацетонитрил Дихлорнитрометан 1,1-Диметил-3-хлорпропанол 1-Хлор-пропанол-2 1,1-Дихлорпропан 1-хлор-2-метилбутан Метилдихлорацетат 1,1,1-Трихлорпропанон-2 1,1,2,2-тетрахлорэтан 3,3-Дихлорпропен-1 Индексы Ковача, сек 237.6 264.8 318.1 321.8 336.9 344.8 351.6 354.8 439.8 499.5 ГОС (мкг/л) 0.10 0.18 0.86 2.45 0.99 0.83 0.07 0.47 0.13 0.41 1.2e+007 1.1e+007 1e+007 9e+006 8e+006 7e+006 6e+006 5e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 12. Хроматограмма хлорированной Волжской воды с дозой 2,4 мг/мл и временем контакта 3 минуты Таблица 12 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Волжской воды ГХН (2,4 мг/мл, 3 минуты) № пика Название вещества 1 9 28 Дихлорацетонитрил Дихлорнитрометан 1,1,1-трихлорпропанон-2 Индексы Ковача, сек 239.3 266.3 355.9 Количество вещества, мкг/л 0.19 0.12 0.60 124 Приложение 1. Продолжение 2.4e+007 2.2e+007 2e+007 1.8e+007 1.6e+007 1.4e+007 1.2e+007 1e+007 8e+006 6e+006 Time (s) 400 600 800 1000 1200 TIC 1400 1600 1800 Рис. 13. Хроматограмма хлорированной Волжской воды с дозой 2,4 мг/мл и временем контакта 2,5 часа Таблица 13 Хлорорганические соединения в продуктах обработки природной Волжской воды ГХН (2,4 мг/мл, 2,5 часа) № пика 1 3 6 14 21 30 90 95 Название вещества Дихлорацетонитрил 1,1-Дихлорпропанон-2 Дихлорнитрометан 1,1-Диметил-3-хлорпропанол 2,3-Дихлор-2-метилбутан 1,1,1-Трихлопропанон-2 1-Бром-4-этинилбензол 2,2,2-Трихлорацетамид Индекс Ковача (сек) 238.1 247.7 265.3 318.3 337.2 355.2 662.2 677.9 Количество вещества, мкг/л 0.05 0.14 0.02 7.11 2.47 0.88 0.01 0.02 125 Приложение 2 Сводная таблица полученных данных ГХ-МС анализа природных вод хлорированных ВКГХН, НКГХН и хлорной водой с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа. Все количественные показатели в таблице в мкг/л Таблица 1 № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Название вещества Бромдихлорметан Хлориодметан Дихлорнитрометан Тетрахлорметан Дибромхлорметан Иоддихлорметан Трибромметан Хлордииодметан 1,2,3,4,5,5-гексахлор-1,3циклопентадиен 2,4,6-трихлорфенол 1,3,5-трихлор-2метоксибензол 1,4-дихлорбензол Дихлорацетонитрил 1,2-дихлоргексан Тетрахлорэтилен 1,1-диметил-3-хлорпропанол 4-бром-2-пентен 2,3-дихлор-2-метилбутан 2-хлорметил-1-бутен 2-хлорэтилбензол Дихлорциклопентан (изомер) Дихлорциклопентан (изомер) 1,3-Дихлорциклопентан 2,3-дихлор-2метилпропаналь Хлоргексен 2-хлорметил-1,3-дихлор-2метилпропан Бромхлорацетонитрил Трихлорэтилен 3-хлор-3-метил-1-бутин 3-хлор-2-бутанон Индексы Ковача (сек) 207.7 219.3 243.9 267.5 287.6 318.8 381.9 543,9 ХВ М. 2,5 0.25 0,43 0.03 0.15 0.11 0.02 - ХВ В. 1,3 0,18 0,04 0,03 0,06 - ВКГ М. 2,97 0,29 0,05 0,01 0,05 0,06 0,01 0 ВКГ В. 1,72 0,15 0,27 0,01 0,1 0,08 0 0,02 НКГ М. 0,21 0,14 0,08 0,05 0,21 - НКГ В. 0,58 0,1 0,1 0,02 0,02 0,15 - 803.7 823.2 0.01 0.01 0,01 - 0 0 0,02 - 0,02 0,02 0,01 - 955.8 532 218.4 0.01 1,32 0,01 0,01 0,88 0 0 1,65 1,1 0,01 1,58 0 0,62 273 292.9 293.6 262,6 312.2 241,6 370.6 1,26 1,01 7,72 25.96 2,57 1,44 0,15 1,05 - 0,53 3,72 1,66 10 0,28 - 1,77 12,9 0,49 18,3 0,65 - 1,17 3,63 0,1 - 0,01 0,29 - 402.6 27.59 - 0,52 3,95 0,01 - 422.4 468.7 4,4 2,28 - - 0,73 0,22 - - 534.3 273,7 17.56 - - 0,31 0,53 - - - 564.1 309,9 198.4 202.8 213.6 1,22 0.24 0.09 0.01 0,54 0,01 0,01 0 0,68 0,03 0,1 0,36 0,03 0,001 0,82 0,02 0 0,26 0,02 - 126 Приложение 2. Продолжение 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 2-хлор-3-метил-2-бутен 1-хлор-2-пентин 1,1-дихлор-2-пропанон 3-метил-3-хлор-1-бутен 1-хлор-2-гексен 1,1,1-трихлор-2-пропанон 1,2-дихлор-2-метилбутан 1-бром-3-метил-2-бутен 1-хлор-2-метил-1-пропен 1,3-дихлор-3-метилбутан 3,3,3-трихлор-1-пропен 1,1,2-трихлорпропан 1,1,2,2-тетрахлорэтан 1,4-дихлор-2-бутанол 1-хлоро-3-метил-3-пентанол Хлорметилпентан 5-хлор-4-(хлорметил)-1пентен 1-хлор-5-иодпентан 2,2-Бис(хлорметил)-1пропанол Трихлор-1-пентен 2-хлор-3-метилбутан 1-хлор-2-метил-2-пропанол Дихлорциклогексан 2-хлор-4-метил-3-пентанол 1,2,3-трихлор-1-пропен 4-хлор-3-метил-1-бутен Трис(хлорметил)этен 1,2,3-трихлор-4метоксибензол 3-хлор-2-метил-1-бутен 1,6-дихлоргексан 2-хлор-1-этил-1метилциклопропан 3-хлор-3-метилпентан Дихлорметилпропаналь 215.9 219.8 226.5 240.7 285.2 328.7 337.9 336 366.4 394.6 440.5 336,3 412,3 474.6 413,7 421,7 0.81 0.10 0.38 0.60 0.77 0.18 0.95 0.04 0.80 0.18 0.55 - 0,02 0,34 0,03 0,27 0,08 0,02 - 0,24 0,32 0,32 0,05 0,12 2 0,12 0,13 0,1 0,18 Продолжение таблицы 1 0,53 0,12 0,01 0,29 0,25 0,16 0,36 0,04 1,07 0,13 0,14 0,18 0,01 0,07 0,91 0,3 0,02 0,03 0,25 0,02 - 497 504.2 0.64 0.09 - - 0,06 - - 551.2 574.1 198,2 223,9 615.2 330,1 441 312,5 638 0.15 0.05 0.06 0.24 0,06 0,01 4,37 - - 0,04 0,02 1,3 0,17 - 0,06 0,01 0,76 0,06 - 0,01 0 - 955,9 196,4 273,6 - - - 0 1,13 1,46 - - 285,6 421,3 534,3 - - - 1,09 0,73 1,69 - - Обозначения в таблице: ХВ – хлорная вода; ВКГ – высококонцентрированнай гипохлорит натрия; НКГ – низкоконцетрированный гипохлорит натрия; М. – Москворецкая вода; В. – Волжская вода Приложение 3 Сводная таблица видового состава фитопланктона за весь период Таблица 1. Дата 18.06.13 25.06.13 09.07.13 23.07.13 06.08.13 19.08.13. 03.09.13 17.09.13 30.09.13 15.10.13 Общая численность, кл/мл Общая биомасса, мг/л Диатомовые, кл/мл Зеленые, кл/мл Сине-зеленые, кл/мл Эвгленовые, кл/мл Прочие кл/мл Золотистые, кл/мл к 356 3372 3900 11480 6864 33264 3108 554 526 13650 к 0,625 4,652 3,78 3,820 4,594 17,202 1,233 0,362 0,534 3,925 к 90 2580 1284 6600 3936 11872 2088 460 413 9408 к 16 420 2596 4880 2592 6720 684 62 62 4200 к един. един. 288 един. 24 41 един. к 8 348 един. един. един. един. един. 4 1 един. к 240 12 4 един. 48 112 312 4 един. един. к 2 12 16 един. 14560 24 един. 9 42 Э 142880 1873 1722 9560 4680 3424 4800 2013 1332 75060 э 50,998 2,913 1,32 1,995 1,937 2,657 1,551 0,553 0,437 19,988 Красный фон – высокое содержание Голубой фон – низкое содержание э 141760 1367 1308 5680 2028 2208 3220 1473 942 74880 э 960 133 354 3880 2508 448 540 130 342 180 э 373 60 един. един. 38 36 един. э един. един. 72 един. един. един. един. э 160 един. 72 един. 1020 30 един. един. э 768 20 един. 12 един. 128 Приложение 4 Экспериментальные данные изменения сердцебиения моллюсков в зависимости от загрязнения водной среды цинком различных концентраций а. б. Рис. 1 (а, б). Моллюск №1 - отсутствие реакции при превышении ПДК в 20 раз (100 мг/л, Zn) (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора) а. б. Рис. 2 (а, б). Аритмия и небольшое ускорение сердцебиения у моллюска №1 при превышении ПДК в 30 раз (150 мг/л, Zn) (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора) а. б. Рис. 3 ( а, б). Моллюск №1, реакция при превышении ПДК в 40 раз (200 мг/л, Zn) (а. кардиограмма моллюска в чистой воде; б. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора) 129 Приложение 4. Продолжение Таблица 1 Изменение сердцебиения моллюсков в течение эксперимента и скорость их реакции при превышении ПДК цинка в 40 раз (200 мг/л). (∆ – отклонения от исходных значений) Моллюск № частота сердцебиения (уд/мин) До Через 5 Через Через экспемин 10 мин 15 мин римента Через 20 мин Через 10 мин после отмывки 1 10 ∆ 7 ∆ 8 ∆ 6 ∆ 6 ∆ 12 ∆ 0 ∆ 9 ∆ 9 ∆ 14 4 15 8 10 2 11 5 8 2 14 2 5 5 13 4 11 2 17 7 17 10 11 3 12 6 8 2 16 4 6 6 14 5 12 3 18 8 13 6 12 4 13 7 7 1 17 5 8 8 16 7 13 4 17 7 13 6 13 5 14 8 7 1 18 6 7 7 15 6 14 5 11 6 7 7 5 11 0 8 9 - 10 0 ∆ 12 12 13 13 14 14 15 15 11 0 ∆ 6 6 7 7 8 8 12 11 ∆ 12 1 13 2 16 5 2 3 4 5 6 7 8 9 изменение сердцебиения Начало Примерное время изменения восста-новления реакции после (минуты) эксперимента (минуты) 3 5-10 2 5-10 5 5-10 1 5-10 5 5-10 5 5-10 5 5-10 3 5-10 3 5-10 0 - 5 5-10 7 7 0 - 5 5-10 17 6 10 - 5 5-10 130 Приложение 4. Продолжение 20 м1 18 м2 16 м3 14 м4 12 10 м5 8 м6 6 м7 4 м8 2 м9 0 м10 до через 5 мин через 10 мин через 15 мин через 20 мин чрез 10 мин эксперимента после отмывки м11 м12 Рис. 4. Изменение частоты сердцебиения моллюсков во времени (200 мг/л, Zn). а. б. Рис. 5 (а, б). Реакция моллюска №1 при превышении ПДК цинка в 50 раз (250 мг/л) (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора) 131 Приложение 4. Продолжение Таблица 2 Изменение сердцебиения моллюсков в течении эксперимента и скорость их реакции при превышении ПДК цинка в 50 раз (250 мг/л). (∆ – отклонения от исходных значений) - частота сердцебиения (уд/мин) До экспери-мента 10 ∆ 5 ∆ 8 ∆ 0 ∆ 0 ∆ Через 5 мин 12 2 6 1 10 2 10 10 6 6 Через 10 мин 15 5 11 6 12 4 11 11 9 9 Через 15 мин 16 6 12 7 13 5 12 12 8 8 Через 20 мин 17 7 13 8 14 6 14 14 7 7 Через 10 мин после отмывки 10 5 7 6 0 - 9 ∆ 8 ∆ 8 ∆ 11 2 9 1 11 3 14 5 12 4 13 5 15 6 14 6 14 6 17 8 12 4 15 7 10 9 10 - 11 0 ∆ 0 ∆ 14 ∆ 9 9 9 9 14 0 10 10 11 11 15 1 11 11 12 12 16 2 10 10 11 11 16 2 4 0 11 - 12 11 ∆ 12 1 13 2 15 4 16 5 10 - Моллюск № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 изменение сердцебиения Начало Примерное время изменения восста-новления реакции после (минуты) эксперимента (минуты) 2 10-15 2 10-15 7 10-15 2 10-15 4 10-15 2 10-15 15 10-15 1 10-15 4 10-15 11 10-15 7 10-15 1 10-15 132 Приложение 4. Продолжение 18 м1 16 м2 14 м3 12 м4 10 м5 8 м6 6 м7 4 м8 2 м9 0 м10 до через 5 мин через 10 мин через 15 мин через 20 мин чрез 10 мин эксперимента после отмывки м11 м12 Рис. 6. Изменение частоты сердцебиения моллюсков во времени (250 мг/л, Zn). 25 м1 20 м2 м3 м4 15 м5 м6 м7 10 м8 м9 5 м10 м11 м12 0 до эксперимента через 5 мин через 10 мин через 15 мин через 20 мин чрез 10 мин после отмывки Рис. 7. Изменение частоты сердцебиения моллюсков во времени (300 мг/л, Zn). 133 Приложение 4. Продолжение Таблица 3 Изменение сердцебиения моллюсков в течение эксперимента и скорость их реакции при превышении ПДК цинка в 60 раз (300 мг/л). (∆ – отклонения от исходных значений) - частота сердцебиения (уд/мин) До экспери-мента 10 ∆ 9 ∆ Через 5 мин 9 -1 8 -1 Через 10 мин 12 2 10 1 Через 15 мин 13 3 10 1 Через 20 мин 16 6 9 0 Через 10 мин после отмывки 15 8 - 11 ∆ 9 ∆ 10 -1 8 -1 12 1 12 3 15 4 13 4 15 4 13 4 9 8 - 11 9 ∆ 12 ∆ 7 ∆ 14 ∆ 5 ∆ 0 ∆ 6 ∆ 8 -1 10 -2 6 -1 13 -1 4 -1 10 10 10 4 10 1 11 -1 8 1 15 1 5 0 11 11 13 7 13 4 13 1 9 2 17 3 6 1 12 12 10 4 15 6 15 3 10 3 20 6 6 1 2 2 10 4 10 11 6 10 5 0 5 - 12 12 ∆ 14 2 20 8 18 6 15 3 10 - Моллюск № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 изменение сердцебиения Начало Примерное время изменения восста-новления реакции после (минуты) эксперимента (минуты) 2 15-20 2 15-20 2 15-20 2 15-20 2 15-20 2 15-20 5 15-20 2 15-20 10 15-20 5 15-20 5 15-20 5 15-20 134 Приложение 4. Продолжение 25 м1 20 м2 м3 м4 15 м5 м6 м7 10 м8 м9 5 м10 м11 м12 0 до эксперимента через 5 мин через 10 мин через 15 мин через 20 мин чрез 10 мин после отмывки Рис. 7. Изменение частоты сердцебиения моллюсков во времени (300 мг/л, Zn). 135 Приложение 5 Экспериментальные данные изменения сердцебиения моллюсков в зависимости от загрязнения водной среды медью различных концентраций а. б. Рис. 1 (а, б). Аритмия и небольшое ускорение сердцебиения у моллюска №1 при 20 мг/л Cu (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора) а. б. Рис. 2 (а, б). Реакция моллюска №1 на 30 мг/л Cu (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора, в. кардиограмма через 20 минут после добавления раствора) 136 Приложение 5. Продолжение Таблица 1 Изменение сердцебиения моллюсков в течение эксперимента и скорость их реакции при превышении ПДК меди в 30 раз (30 мг/л). (∆ – отклонения от исходных значений) - Моллюск № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 частота сердцебиения (уд/мин) До эксперимента 10 ∆ 0 ∆ 8 ∆ 6 ∆ 10 ∆ 10 ∆ Через 5 мин 12 2 5 5 12 4 5 -1 11 1 12 2 Через 10 мин 14 4 6 6 13 5 9 3 12 2 13 3 Через 15 мин 25 15 8 8 12 4 13 7 13 3 14 4 Через 20 мин 22 12 9 9 11 3 6 0 13 3 16 6 Через 10 мин после отмыв-ки 17 8 6 0 10 12 - 7 ∆ 10 ∆ 8 ∆ 0 ∆ 9 ∆ 7 ∆ 7 0 11 1 9 1 7 7 11 2 5 -2 7 0 12 2 10 2 10 10 12 3 3 -4 6 -1 13 3 13 5 13 13 13 4 5 -2 7 0 14 4 10 2 15 15 11 2 6 -1 6 9 6 0 8 6 - изменение сердцебиения Начало Примерное изменения время восстареакции новления после (минуты) эксперимента (минуты) 3 20 3 10 6 10 3 5 3 10 2 10 реакции почти нет - 3 15 2 10 5 10 6 10 4 10 137 Приложение 5. Продолжение 30 Ряд1 Ряд2 25 Ряд3 20 Ряд4 Ряд5 15 Ряд6 Ряд7 10 Ряд8 Ряд9 5 Ряд10 Ряд11 0 до экспериментачерез 5 мин через 10 мин через 15 мин через 20 чрез мин10 мин после отмывки Ряд12 Рис. 3. Изменение частоты сердцебиения моллюсков а. б. в. г. во времени при 30 мг/л Cu Рис. 4 (а, б, в, г). Реакция моллюска №1при 40 мг/л Cu (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 5 минут после добавления раствора; в. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора; г. кардиограмма через 15 минут после добавления раствора) 138 Приложение 5. Продолжение Таблица 2 Изменение сердцебиения моллюсков в течение эксперимента и скорость их реакции при превышении ПДК меди в 40 раз (40 мг/л) (∆ – отклонения от исходных значений) - частота сердцебиения (уд/мин) Моллюск № До эксперимента Через 5 мин Через 10 мин Через 15 мин Через 20 мин Через 10 мин после отмыв-ки Начало изменения реакции (минуты) Примерное время восстановления после эксперимента (минуты) 1 12 ∆ 4 ∆ 5 ∆ 0 ∆ 9 ∆ 0 ∆ 9 13 1 9 5 6 1 6 6 10 1 0 0 7 17 5 13 9 8 3 9 9 13 4 6 6 9 30 18 16 12 10 5 9 9 12 3 6 6 10 35 23 13 9 13 8 10 10 22 13 0 0 11 18 10 4 2 12 0 9 2 20 2 20 6 20 5 20 8 15 реакции почти нет 3 15 ∆ 0 ∆ 8 ∆ 11 ∆ 10 ∆ 12 ∆ -2 3 3 10 2 11 0 11 1 10 -2 0 10 10 11 3 12 1 15 5 12 0 1 10 10 12 4 12 1 20 10 14 2 2 10 10 13 5 12 1 26 16 16 4 6 8 9 17 11 - 10 15 2 20 3 - 3 15 5 20 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 изменение сердцебиения 139 Приложение 5. Продолжение 40 Ряд1 35 Название оси Ряд2 30 Ряд3 25 Ряд4 Ряд5 20 Ряд6 15 Ряд7 Ряд8 10 Ряд9 5 Ряд10 Ряд11 0 до эксперимента через 5 мин через 10 мин через 15 мин через 20 мин чрез 10 мин после отмывки Ряд12 Рис. 5. Изменение частоты сердцебиения моллюсков во времени при 40 мг/л Cu а. б. Рис. 6 (а, б). Реакция моллюска №1 при 50 мг/л Cu (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 5 минут после добавления раствора). 140 Приложение 5. Продолжение Таблица 3 Изменение сердцебиения моллюсков в течение эксперимента и скорость их реакции при превышении ПДК меди в 50 раз (50 мг/л). (∆ – отклонения от исходных значений) - Моллюск № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 частота сердцебиения (уд/мин) До экспери-мента 11 ∆ 8 ∆ 5 ∆ 0 ∆ 8 ∆ 9 ∆ 8 ∆ 0 ∆ 9 ∆ 0 ∆ 12 ∆ 12 ∆ Через 5 мин 12 1 8 0 10 5 12 12 12 4 12 3 9 1 15 15 12 3 12 12 19 7 13 1 Через 10 мин 12 1 9 1 6 1 15 15 11 3 14 5 9 1 14 14 12 3 10 10 20 8 13 1 Через 15 мин 18 7 16 8 10 5 12 12 14 6 15 6 11 3 13 13 12 3 10 10 12 0 16 4 Через 20 мин 15 4 18 10 12 7 10 10 16 8 16 7 13 5 15 15 14 5 10 10 11 -1 16 4 Через 10 мин после отмыв-ки 10 6 4 1 9 10 8 2 9 3 10 10 - изменение сердцебиения Начало Примерное изменения время восстареакции новления после (минуты) эксперимента (минуты) 2 20 5 20 2 20 3 20 5 20 5 20 5 - 6 20 10 - 5 - 5 - 5 - 141 Приложение 5. Продолжение 25 Ряд1 Ряд2 20 Ряд3 Ряд4 15 Ряд5 Ряд6 10 Ряд7 Ряд8 Ряд9 5 Ряд10 Ряд11 0 до эксперимента через 5 мин через 10 мин через 15 мин через 20 мин чрез 10 мин после отмывки Ряд12 Рис. 7. Изменение частоты сердцебиения моллюсков во времени при 50 мг/л Cu. а. б. Рис. 8 ( а, б). Реакция моллюска №1 при 60 мг/л Cu (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора) 142 Приложение 5. Продолжение Таблица 4 Изменение сердцебиения моллюсков в течение эксперимента и скорость их реакции при превышении ПДК меди в 60 раз (60 мг/л). (∆ – отклонения от исходных значений) частота сердцебиения (уд/мин) До эксперим ента 10 ∆ 14 ∆ 5 ∆ 0 ∆ 7 ∆ 10 ∆ Через 5 мин 11 1 15 1 7 2 7 7 8 1 10 0 Через 10 мин 12 2 17 3 9 4 10 10 9 2 11 1 Через 15 мин 14 4 18 4 11 6 11 11 10 3 12 2 Через 20 мин 15 5 14 0 12 7 10 10 12 5 15 5 Через 10 мин после отмыв-ки 10 10 4 6 5 10 - 9 8 ∆ 7 ∆ 9 ∆ 9 1 9 2 10 1 9 1 9 2 14 5 8 0 9 2 15 6 9 1 8 1 16 7 8 5 8 - 10 0 ∆ 2 2 0 0 0 0 0 0 11 8 ∆ 7 -1 7 -1 8 0 12 7 ∆ 6 -1 8 1 7 0 Моллюск № 1 2 3 4 5 6 7 8 изменение сердцебиения Начало Примерное изменения время восстареакции новления после (минуты) эксперимента (минуты) 1 20-25 1 20-25 1 20-25 1 20-25 1 20-25 5 20-25 нет реакции - 1 20-25 1 20-25 0 - нет реакции - 7 -1 7 - нет реакции - 6 -1 6 - нет реакции - 143 Приложение 5. Продолжение 20 18 Ряд1 16 Ряд2 14 Ряд3 12 Ряд4 10 Ряд5 Ряд6 8 Ряд7 6 Ряд8 4 Ряд9 2 Ряд10 0 Ряд11 до через 5 мин через 10 мин через 15 мин через 20 мин чрез 10 мин эксперимента после отмывки Ряд12 Рис. 9. Изменение частоты сердцебиения моллюсков во времени (60 мг/л, Cu). 144 Приложение 6 Экспериментальные данные изменения сердцебиения моллюсков в зависимости от загрязнения водной среды кадмием различных концентраций Таблица 1 Изменение сердцебиения моллюсков при действии кадмия в концентрации 0,01 мг/л. (∆ – отклонения от начальных значений) частота сердцебиения (уд/мин) Моллюск № 1 2 3 4 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин 0 7 6 9 4 4 8 7 ∆ 7 6 9 4 4 8 7 0 8 6 6 5 5 4 4 ∆ 8 6 6 5 5 4 4 5 7 8 9 9 10 10 10 ∆ 10 2 13 3 11 4 11 4 12 5 12 5 13 5 13 ∆ 3 1 1 2 2 3 3 14 12 10 м1 8 м2 6 м3 м4 4 2 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин Рис. 1. Изменение частоты сердцебиения моллюсков при концентрации кадмия 0,01 мг/л. 145 Приложение 6. Продолжение 10 9 8 7 6 Ряд1 5 Ряд2 4 Ряд3 3 Ряд4 2 1 0 0 5 10 15 20 25 Рис. 2. Отклонение ЧС моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,01 мг/л). Показана линия тренда средних значений. Таблица 2 Изменение сердцебиения моллюсков при действии кадмия в концентрации 0,03 мг/л. (∆ – отклонения от начальных значений) частота сердцебиения (уд/мин) Моллюск № 1 2 3 4 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин 0 3 7 8 9 10 10 8 ∆ 3 7 8 9 10 10 8 17 12 12 14 10 10 16 15 ∆ -5 -5 -3 -7 -7 -1 -2 6 7 7 8 9 10 10 9 ∆ 1 1 2 3 4 4 3 0 ∆ 0 0 5 5 5 5 7 7 8 8 7 7 7 7 146 Приложение 6. Продолжение 18 16 14 12 м1 10 м2 8 м3 6 м4 4 2 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин Рис. 3. Изменение ЧС моллюсков при концентрации кадмия 0,03 мг/л. 12 10 8 6 4 Ряд1 2 Ряд2 0 Ряд3 -2 Ряд4 -4 -6 -8 0 5 10 15 20 25 Рис. 4. Отклонения ЧС моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,03 мг/л). Показана линия тренда средних значений. 147 Приложение 6. Продолжение Таблица 3 Изменение сердцебиения моллюсков при концентрации 0,06 мг/л (∆ – отклонения от начальных значений) частота сердцебиения (уд/мин) Моллюск № 1 2 3 4 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин 4 ∆ 10 ∆ 12 ∆ 0 5 1 10 0 10 -2 0 8 4 9 -1 11 -1 0 8 4 8 -2 11 -1 0 5 1 11 1 13 1 0 6 2 8 -2 13 1 0 6 2 8 -2 9 -3 0 0 -4 5 -5 7 -5 0 14 12 10 8 м1 м2 6 м3 4 2 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин Рис. 5. Изменение частоты сердцебиения моллюсков при действии кадмия в концентрации 0,06 мг/л. 148 Приложение 6. Продолжение 5 4 3 2 1 0 Ряд1 -1 Ряд2 -2 Ряд3 -3 -4 -5 -6 0 5 10 15 20 25 Рис. 6. Отклонения ЧС моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,06 мг/л). Показана линия тренда средних значений 16 м1 14 м2 12 м3 м4 10 м5 м6 8 м7 6 м8 м9 4 м10 2 м11 м12 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин Рис. 7. Изменение ЧС моллюсков при концентрации кадмия 0,01 мг/л. 149 Приложение 6. Продолжение Таблица 4 Изменение ЧС моллюсков в течении эксперимента при концентрации 0,01 мг/л кадмия (∆ – отклонения от начальных значений) Частота сердцебиения (уд/мин) Моллюск № до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8 9 10 11 13 14 14 14 ∆ 1 2 3 5 6 6 6 8 8 8 8 12 13 13 13 ∆ 0 0 0 4 5 5 5 11 9 10 10 10 10 11 11 ∆ -2 -1 -1 -1 -1 0 0 10 10 8 10 13 14 14 14 ∆ 0 -2 0 3 4 4 4 7 8 7 7 7 7 8 8 ∆ 1 0 0 0 0 1 1 6 6 6 6 6 6 6 6 ∆ 0 0 0 0 0 0 0 6 6 8 10 12 12 11 11 ∆ 0 2 4 6 6 5 5 7 7 7 7 10 11 11 11 ∆ 0 0 0 3 4 4 4 15 12 12 12 12 10 9 9 ∆ -3 -3 -3 -3 -5 -6 -6 12 7 9 9 9 10 10 12 ∆ -5 -3 -3 -3 -2 -2 0 8 6 5 5 4 5 5 5 ∆ -2 -3 -3 -4 -3 -3 -3 7 7 7 6 9 12 13 13 ∆ 0 0 -1 -1 5 6 6 150 Приложение 6. Продолжение Таблица 5 Изменение ЧС моллюсков при концентрации кадмия 0,03 мг/л. (∆ – отклонение от исходных значений) частота сердцебиения (уд/мин) Моллюск № до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7 7 7 6 6 6 6 8 ∆ 0 0 -1 -1 -1 -1 -1 14 12 13 15 14 14 14 14 ∆ -2 -1 1 0 0 0 0 12 12 13 13 15 14 14 14 ∆ 0 1 1 3 2 2 2 6 6 6 5 10 10 10 12 ∆ 0 0 -1 4 4 4 6 0 0 0 0 0 0 0 0 12 12 11 11 11 12 10 10 ∆ 0 -1 -1 -1 0 -2 -2 7 7 7 7 10 11 12 13 ∆ 0 0 0 3 4 5 6 11 14 12 12 14 15 15 15 ∆ 3 1 1 3 4 4 4 10 15 15 14 12 12 12 12 ∆ 5 5 4 2 2 2 2 13 13 14 15 15 15 15 14 ∆ 0 1 2 2 2 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 8 10 12 13 14 13 13 12 ∆ 2 4 5 6 5 5 4 151 Приложение 6. Продолжение 16 14 м1 12 м2 м3 10 м4 8 м6 м7 6 м8 м9 4 м10 2 м12 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин Рис.8. Изменение ЧС моллюсков при концентрации кадмия 0,03 мг/л. 18 Ряд1 16 Ряд2 14 Ряд3 12 Ряд4 10 Ряд5 Ряд6 8 Ряд7 6 Ряд8 4 Ряд9 Ряд10 2 Ряд11 0 Ряд12 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин Рис.9. Изменение ЧС моллюсков при концентрации кадмия 0,06 мг/л. 152 Приложение 6. Продолжение Таблица 6. Изменение ЧС моллюсков при концентрации кадмия 0,06 мг/л (∆ – отклонение от исходных значений) Частота сердцебиения (уд/мин) Моллюск № до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10 9 8 10 11 12 13 15 ∆ -1 -2 0 1 2 3 5 14 12 10 10 10 12 12 13 ∆ -2 -4 -4 -4 -2 -2 -1 10 11 12 13 14 12 9 9 ∆ 1 2 3 4 2 -1 -1 10 12 12 16 16 16 14 9 ∆ 2 2 6 6 6 4 -1 11 11 8 8 8 10 9 9 ∆ 0 -3 -3 -3 -1 -2 -2 11 10 11 12 14 15 15 11 ∆ -1 0 1 3 4 4 0 11 10 12 12 10 10 8 7 ∆ -1 1 1 -1 -1 -3 -4 8 10 12 12 12 12 13 12 ∆ 2 4 4 4 4 5 4 11 12 12 14 16 16 14 11 ∆ 1 1 3 5 5 3 0 13 13 14 17 16 14 12 13 ∆ 0 1 4 3 1 -1 0 9 7 7 9 6 5 7 8 ∆ -2 -2 0 -3 -4 -2 -1 10 10 11 14 14 13 11 7 ∆ 0 1 4 4 3 1 -3 153 Приложение 6. Продолжение 18 Ряд1 16 Ряд2 14 Ряд3 12 Ряд4 10 Ряд5 Ряд6 8 Ряд7 6 Ряд8 4 Ряд9 Ряд10 2 Ряд11 0 Ряд12 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 15 мин 20 мин Рис.10. Изменение ЧС моллюсков при концентрации кадмия 0,06 мг/л. 154 Приложение 7 Экспериментальные данные изменения сердцебиения моллюсков в зависимости от загрязнения водной среды глифосатом различных концентраций Таблица 1 Изменение сердцебиения моллюсков в первые 10 минут после добавления пестицида в воду в зависимости от концентрации № моллюска до 1 2 11 12 1 2 8 7 1 2 8 10 1 2 10 8 Глифосат уд/мин 1 мин 5 мин 0,2 мг/л 12 11 13 12 0,5 мг/л 9 10 8 13 1 мг/л 10 13 12 11 2 мг/л 14 15 15 15 10 мин 11 12 12 14 14 13 16 16 155 Приложение 7. Продолжение а. б. 13,5 16 13 14 12,5 12 12 10 11,5 Ряд1 8 Ряд1 11 Ряд2 6 Ряд2 4 10,5 2 10 до 1 мин 5 мин 0 10 мин до в. 1 мин 5 мин 10 мин г. 16 18 14 16 12 14 12 10 10 8 Ряд1 6 Ряд2 4 2 2 0 0 1 мин 5 мин 10 мин Ряд2 6 4 до Ряд1 8 до 1 мин 5 мин 10 мин Рис. 1 (а, б, в, г) Диаграммы, демонстрирующие направление реакции у моллюсков при наличии в воде различных концентраций глифосата (а. 0,2 мг/л; б. 0,5 мг/л; в. 1 мг/л; г. 2мг/л) 156 Приложение 7. Продолжение Таблица 2 Изменение частоты сердцебиения 11 моллюсков во время всего эксперимента (глифосат в концентрации 0,1 мг/л) № моллюска 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Частота сердцебиения моллюсков в течение эксперимента (уд/мин) до 12 ∆ 11 ∆ 1011* ∆ 7 ∆ 15 ∆ 9 ∆ 9 ∆ 15 ∆ 8 ∆ 7 ∆ 6 ∆ 1 мин 12 0 12 1 3 мин 12 0 12 1 * 5 мин 13 1 10 -1 * 8 мин 9 -3 9 -2 * 10 мин 9 -3 9 -2 * 13 мин 8 -4 9 -2 * 15 мин 9 -3 7 -4 * 18 мин 10 -2 6 -5 * 20 мин 11 -1 5 -6 * 0 7 0 14 -1 10 1 9 0 15 0 14 6 7 0 7 1 0 8 1 15 0 11 2 10 1 14 -1 10 2 10 3 8 2 0 8 1 14 -1 13 4 11 2 12 -3 9 1 10 3 8 2 0 8 1 15 0 12 3 12 3 10 -5 9 1 11 4 9 3 0 8 1 15 0 11 2 12 3 10 -5 9 1 11 4 11 5 0 10 3 16 1 11 2 11 2 10 -5 10 2 11 4 15 9 0 13 6 15 0 12 3 11 2 9 -6 10 2 11 4 15 9 0 15 8 14 -1 12 3 11 2 8 -7 12 4 7 0 18 12 0 15 8 16 1 14 5 13 4 7 -8 13 5 6 -1 17 11 * - смазанная кардиограмма, нет чёткого ритма 157 Приложение 7. Продолжение 20 18 м1 16 м2 14 м5 12 м6 10 м7 8 м8 6 м9 м10 4 м11 2 м12 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 13 мин 15 мин 18 мин 20 мин Рис. 2. Частота сердцебиения моллюсков в течение опыта при действии глифосата в концентрации 0,1 мг/л. 25 м1 20 м2 м4 15 м5 м6 10 м7 м9 5 м10 м11 м12 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 13 мин 15 мин 18 мин 20 мин Рис. 3. Частоты сердцебиения моллюсков в течение опыта при действии глифосата в концентрации 1 мг/л. 158 Приложение 7. Продолжение Таблица 3 Изменения частоты сердцебиения 12 моллюсков во время всего эксперимента (глифосат в концентрации 1 мг/л) № до 1 2 3 10 ∆ 11 ∆ 14 ∆ 4 10 ∆ 5 17 ∆ 6 14 ∆ 7 14 ∆ 8 0 9 18 ∆ 10 20 ∆ 11 16 ∆ 15 12 ∆ 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 9 11 11 10 6 -1 1 1 0 -4 12 13 10 7 6 1 2 -1 -4 -5 12148-11* 6-8* * 14* 15* -1 1 -3 -4 10 11 9 8 8 0 1 -1 -2 -2 16 16 14 10 9 -1 -1 -3 -7 -8 15 12 12 12 12 1 -2 -2 -2 -2 14 12 10 10 9 0 -2 -4 -4 -5 0 0 0 0 0 16 10 8 8 8 -2 -8 -10 -10 -10 12 8 7 8 9 -8 -12 -13 -12 -11 15 12 9 9 8 -1 -4 -7 -7 -8 14 12 9 9 10 -2 -3 -6 -6 -5 20 мин 13 мин 5 -5 5 -6 * 15 мин 5 -5 6 -5 * 18 мин 5 -5 6 -5 * 4 -6 5 -6 * 10 0 9 -8 12 -2 9 -5 0 8 -10 10 -10 9 -7 10 -5 9 -1 9 -8 12 -2 8 -6 0 8 -10 9 -11 8 -8 10 -5 9 -1 10 -7 11 -3 10 -4 0 8 -10 9 -11 9 -7 7 -8 9 -1 10 -7 12 -2 11 -3 0 8 -10 10 -10 8 -8 10 -5 * - смазанная кардиограмма, нет чёткого ритма, аритмия 159 Приложение 8 Экспериментальные данные изменения сердцебиения моллюсков в зависимости от загрязнения водной среды актелликом различных концентраций Таблица 1 Изменение сердцебиения моллюсков в первые 10 минут после добавления актеллика в воду в зависимости от концентрации. Актеллик уд/мин № 1 5 10 моллюска до мин мин мин 0,01 мг/л 10 10 13 14 1 9 10 14 15 2 0,05 мг/л 9 10 12 13 1 8 12 13 14 2 0,12 мг/л 10 12 17 16 1 13 15 18 16 2 160 Приложение 8. Продолжение а. б. 20 15 15 10 10 Ряд1 5 Ряд2 Ряд1 5 Ряд2 0 до 1 мин 5 мин 0 10 мин до 1 мин 5 мин 10 мин в. 20 15 10 Ряд1 Ряд2 5 0 до 1 мин 5 мин 10 мин Рис. 1 (а, б, в) Диаграммы демонстрирующие направление реакции у моллюсков при наличие в воде различных концентраций актеллика. (а. 0,01 мг/л; б. 0,05 мг/л; в. 0,12 мг/л). 20 18 Ряд1 16 Ряд2 14 Ряд3 Ряд4 12 Ряд5 10 Ряд6 8 Ряд7 6 Ряд9 4 Ряд10 2 Ряд11 0 Ряд12 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин13 мин15 мин18 мин20 мин Рис. 2. Частота сердцебиения моллюсков в течение опыта при действии актеллика в концентрации 0,01 мг/л. 161 Приложение 8. Продолжение Таблица 2 Изменения частоты сердцебиения 12 моллюсков во время всего эксперимента (актеллик в концентрации 0,01 мг/л) № до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 1 8 9 10 12 15 15 ∆ 1 2 4 7 7 2 10 11 13 16 10 11 ∆ 1 3 6 0 1 3 8 6 10 9 9 8 ∆ -2 2 1 1 0 4 10 11 12 14 15 16 ∆ 1 2 4 5 6 5 12 13 15 16 13 11 ∆ 1 3 4 1 -1 6 10 11 12 13 13 14 ∆ 1 2 3 3 4 7 10 11 13 16 14 15 ∆ 1 3 6 4 5 8 101214* * * 12 14* 16* ∆ 2 2 9 8 10 14 15 14 15 ∆ 2 6 7 6 7 10 12 17 17 16 14 14 ∆ 5 5 4 2 2 11 8 10 11 13 12 10 ∆ 2 3 5 4 2 8 11 13 15 16 18 12 ∆ 3 5 7 8 10 * - смазанная кардиограмма, нет чёткого ритма 13 мин 14 6 12 2 6 -2 17 7 12 0 12 2 14 4 10* 15 мин 9 1 13 3 10 2 16 6 12 0 14 4 13 3 * 18 мин 7 -1 9 -1 11 3 13 3 11 -1 15 5 11 1 * 20 мин 7 -1 10 0 9 1 11 1 9 -3 14 4 11 1 * -2 15 7 11 -1 10 2 14 6 13 5 10 -2 8 0 12 4 14 6 10 -2 8 0 11 3 13 5 10 -2 8 0 12 4 162 Приложение 8. Продолжение Таблица 3 Изменения частоты сердцебиения 12 моллюсков во время всего эксперимента (актеллик в концентрации 0,1 мг/л) № до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 13 15 мин мин мин 1 11 12 13 13 11 8 7 6 ∆ 1 2 3 0 -3 -4 -5 2 11 12 13 11 7 5 7 8 ∆ 1 2 0 -4 -6 -4 -3 3 17 16 14 10 9 8 8 8 ∆ -1 -3 -7 -8 -9 -9 -9 4 * * * 5-6* 5-6* 8* 8-9** 7 5 18 19 20 11 9 9 9 10 ∆ 1 2 -7 -9 -9 -9 -8 6 14 14 16 9 10 10 10 10 ∆ 0 2 -5 -4 -4 -4 -4 7 19 12 13 10 9 10 8 8 ∆ -7 -6 -9 -10 -9 -11 -11 8 15 15 16 12 9 9 8 10 ∆ 0 1 -3 -6 -6 -7 -5 9 13 13 15 16 15 11 9 8 ∆ 0 2 3 2 -2 -4 -5 10 11 12 16 16 15 14 11 12 ∆ 1 5 5 4 3 0 1 11 16 17 15 13 11 10 9 9 ∆ 1 -1 -3 -5 -6 -7 -7 7 9 11 7 6 7 8 9 12 ∆ 2 4 0 -1 0 1 2 * - смазанная кардиограмма, нет чёткого ритма, аритмия ** - сдвоенный сигнал (аритмия, размытый ритм) 18 мин 6 -5 7 -4 8 -9 7 9 -9 10 -4 7 -12 9 -6 8 -5 8 -3 9 -7 10 3 20 мин 8 -3 7 -4 8 -9 7 9 -9 10 -4 7 -12 9 -6 7 -6 10 -1 8 -8 11 4 163 Приложение 8. Продолжение 25 Ряд1 20 Ряд2 Ряд3 Ряд5 15 Ряд6 Ряд7 10 Ряд8 Ряд9 5 Ряд10 Ряд11 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 13 мин 15 мин 18 мин 20 мин Ряд12 Рис. 3. Частота сердцебиения моллюсков в течение опыта при действии актеллика в концентрации 0,1 мг/л. Рис. 4 (а, б). а. Снимок всех 12 моллюсков во время реакции (10 минут после добавления актеллика); б. Снимок всех 12 моллюсков во время реакции (20 минут после добавления актеллика). 164 Приложение 9. Экспериментальные данные изменения сердцебиения моллюсков в зависимости от загрязнения водной среды малатионом различных концентраций Таблица 1. Изменение сердцебиения моллюсков в первые 10 минут после добавления малатиона в воду в зависимости от концентрации. № моллюска до 1 2 11 10 1 2 10 8 1 2 13 10 Малатион уд/мин 1 мин 5 мин 0,05 мг/л 12 14 11 14 0,15 мг/л 14 13 10 12 0,5 мг/л 13 14 11 13 10 мин 15 15 14 13 15 14 165 Приложение 9. Продолжение а. б. 20 15 15 10 10 Ряд1 5 Ряд1 5 Ряд2 Ряд2 0 0 до 1 мин 5 мин 10 мин до 1 мин 5 мин 10 мин в. 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Ряд1 Ряд2 1 2 3 4 Рис. 1 (а, б, в) Диаграммы, демонстрирующие направление реакции моллюсков на различные концентрации малатиона в воде (а. 0,05 мг/л; б. 0,15 мг/л; в. 0,5 мг/л) 166 Приложение 9. Продолжение Таблица 2 Изменение ЧС 12 моллюсков при действии 0,05 мг/л малатиона (∆ – разность показаний по отношению к исходной ЧС) № 1 2 3 4 до 3 5 мин мин 7-8 1012* 11* ∆ 1 -2 3 5 8** 11** 10 98* 11* ∆ 3 2 2 0 20 20* 18** 10** 9* 0 -2 -10 -11 8 6* 12 13 14* 1 мин 8-9* 2 мин 5* 6 ∆ 15 ∆ 5** 7 ∆ 9 8 9 ∆ ** 14 68** -2 ** 12* 10 ∆ 10 -2 10* -1 11 ∆ 8 0 10 1 12 4 12 -3 7** 5 7 -8 8-9* 6 7 -8 7-9** 2 7** 3 11 3 12* -2 ** 13 2 ** 12** 3 ** 11** -2 11* -3 814** 2 8** 6 810* 1 8* -12 812* 2 6 -9 917* 7 9* 10 13 мин мин 1111* 12* 5 4 7 6* (14)* 2 -2 7-12* 8-13* -10 -9 7 7 15 мин 10** 18 мин 8** 20 мин 9** после 3 7** 0 6** 1 7** 0 ** -1 7-9* -12 7 -2 8-16* -8 5-6 -1 16** -4 5 15* -5 5-7* 8-9** -1 7 -8 19* -1 7* -8 20* -1 7* -8 9-18* -2 7* -8 14** -3 6** -9 10** -2 5* -10 ** 14 6-10* 15 6-8* 7 10* 9 10* 5 8-9** 7** -1 ** 1012* -3 7 -2 ** 8-12* 1 ** 10** 1 ** 11* 0 ** 10* -2 ** 6-9** -4 7* -4 9* -4 11** -6 11** 1 -3 -3 -3 11 96** 6** 6** 14** ∆ 2 4 4 0 -2 -2 -2 12 8 9** 10* 11 11 8 8 8* ∆ 1 2 3 3 0 0 0 Ср. ∆ 0,2 0,45 0,3 0 * - сдвоенный сигнал (аритмия, размытый ритм) ** - смазанная кардиограмма, нет чёткого ритма -1 6** -3 710** -2 6** 1 5** 1 5** -2 8** 0 -2 8** 0 -3 8** 0 -3 8** 0 5 -2 16 1 ** 8 мин 13* 0 ** 1014* -2 7 167 Приложение 9. Продолжение 25 м1 20 м2 м3 15 м4 м5 10 м6 м7 м9 5 м10 м11 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 13 мин 15 мин 18 мин 20 мин м12 Рис. 2. Изменение ЧС моллюсков при воздействии 0,05 мг/л малатиона. 25 м1 20 м2 м3 м4 15 м5 м6 м7 10 м8 м9 м10 5 м11 м12 0 до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 мин 13 мин 15 мин 18 мин 20 мин Рис. 3. Изменения ЧС моллюсков при воздействии 0,5 мг/л малатиона 168 Приложение 9. Продолжение Таблица 3 Изменения ЧС 12 моллюсков при действии малатиона в концентрации 0,5 мг/л (∆ – отклонения от исходных значений). № до 1 мин 3 мин 5 мин 8 мин 10 13 15 мин мин мин 1 8 10 12 12 12 10 10 10 ∆ 2 4 4 4 2 2 2 2 4** 13 11 10 10 10 5 5 ∆ 9 7 6 6 6 1 1 3 21 19 18 9 9 8 7 7 ∆ -2 -3 -12 -12 -13 -14 -14 4 14 12 14 10 10 10 10 8 ∆ -2 0 -4 -4 -4 -4 -6 5 18 17 16 8 6 7 8 8 ∆ -1 -2 -10 -12 -11 -10 -10 6 12 12* 12 5 5 4 6 6 ∆ 0 0 -7 -7 -8 -6 -6 7 7 12** 8 11 9 12 8 7 ∆ 5 1 4 2 5 1 0 8 14 12 11 9 10 10 11 12 ∆ -2 -3 -5 -4 -4 -3 0 9 12 12 11 13 9 10 11 11 ∆ 0 -1 1 -3 -2 -1 -1 10 13 13* 12 8 8 8 7 8 ∆ 0 -1 -5 -5 -5 -6 -5 11 7 9 10 10 8 7 5 5 ∆ 2 3 3 1 0 -2 -2 12 7 7 9 9 12 10 8 11 ∆ 0 2 2 5 3 1 4 * - сдвоенный сигнал (аритмия, размытый ритм) ** - смазанная кардиограмма, нет чёткого ритма, аритмия 18 мин 10 2 6 2 7 -14 8 -6 8 -10 6 -6 9 2 8 -6 12 0 8* -5 5 -2 10 3 20 мин 9 1 6 2 7 -14 7 -7 8 -10 5 -7 8 1 7 -7 13 1 8 -5 5 -2 9 2
