В результате биотестирования участков реки Дон на территории Воронежской области были установлены следующие основные закономерности:
1. Прямые мутагены чаще выявлены на штамме ТА 98, который регистрирует мутации типа сдвига рамки считывания. На этом штамме слабый мутагенный эффект выявлен более чем в 63 % исследованных проб.
2. На штамме ТА 100, регистрирующем мутации типа замены оснований, мутагенный эффект отмечен лишь в 13 % проб. Следовательно, в данном исследовании этот штамм оказался менее информативным.
3. Мутагенные индексы, полученные на штамме ТА 98, имеют значения от 2,0 до 7,8, а на штамме ТА 100 - от 2,2 до 2,7.
4. Генотоксические соединения на штамме ТА 98 выявлены в точках отбора проб из Рамонского, Семилукского, Верхнехавского, Подгоренского, Павловского районов и города Воронежа.
5. В точках № 4 (с. Гороховка Верхнехавского района) и № 18 (центральный пляж в Павловском районе) генотоксические соединения зарегистрированы на обоих тестерных штаммах, что, возможно, свидетельствует о присутствии разнородных загрязнителей в данных точках проботбора.
Сравнение данных биотестирования с результатами гидрохимических анализов р. Дон и водных объектов - притоков Дона, проведенных летом 2019 г. [Баскакова и др., 2019] показало, что в поверхностных водах Донского бассейна наблюдаются превышения концентрации нитритов в воде (в 80 % проб в значениях от 1,1 до 4,4 ПДК), гидрокарбонатов (в 33 % проб в значениях от 1,1 до 1,5 ПДК), общего железа (в 53 % проб в значениях от 1,2 до 1,9 ПДК), причем несоответствие качества воды санитарно-гигиеническим нормативам в наибольшей степени регистрировались в 3-х контрольных точках: № 5 (пляж на реке Воронеж села Пекшево Рамонского района), № 14 (участок водоохранной зоны реки Дон недалеко от полигона ТБО, расположенного в Семилукском районе, 3 км ниже по течению), № 16 (участок реки Дон в селе Колодежное Подгоренского района). В этих местах рекреации периодически регистрируются превышения ПДК по нитратам (от 1,5 до 2,5 раз), что составляет 27 % проб, общему железу (до 2 раз) - 45 %, сульфатам (до 1,5 раз) - 18 % исследуемых проб [Шикломанов, 2008; Дмитриева, 2015; Баскакова и др., 2019].
В остальных 19 контрольных точках доля проб воды, не отвечающих гигиеническим нормативам по санитарно-гигиеническим показателям, варьирует от 2,1 до 11 %, в то время как по результатам биотестирования слабый мутагенный эффект выявлен более, чем в 63 % исследованных проб.
Источниками относительно высокого загрязнения воды р. Дон и Воронежского водохранилища в пределах исследуемой территории являются техногенные источники загрязнения, к которым относятся промышленные предприятия Воронежской городской агломерации, Нововоронежская АЭС, сельскохозяйственные угодья (территория Донского бассейна значительно распахана - более 60 % площади), а также из Дона осуществляется коммунально-бытовое водоснабжение потребителей в населенных пунктах и соответственно, река Дон и Воронежское водохранилище - «приемники» значительных объемов недостаточно очищенных сточных вод. Это свидетельствует о довольно напряженной общей гид- роэкологической обстановке на территории Донского бассейна, требующей совершенствования мониторинга качества вод и системы водоохранных мероприятий.
Заключение
Применением методов биотестирования поверхностных вод бассейна на реке Дон показало, что мутагенные эффекты регистрировались примерно в 63 % случаев, в то время как превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ по результатам гидрохимических анализов наблюдались лишь в 50 % исследованных проб воды. Это может свидетельствовать о наличии синергических эффектов при действии нескольких химических соединений в концентрациях ниже предельно допустимых концентраций.
Источниками повышенного загрязнения воды р. Дон и Воронежского водохранилища в пределах исследуемой территории являются техногенные источники загрязнения (промышленные предприятия Воронежской городской агломерации, Нововоронежская атомная элекстростанция, сельскохозяйственные угодья, коммунально-бытовое водоснабжение, городские ливневые стоки), что свидетельствует о достаточно напряженной общей гидроэкологической обстановке на территории Донского речного бассейна. Таким образом, сочетание результатов химического и физико-химического анализа для тестов на цитотоксичность, генотоксичность и мутагенность облегчает мониторинг качества воды.
Методы биотестирования (с помощью теста Эймса) имеют высокую эффективность для выявления ранних синергических эффектов и могут дать необходимую дополнительную информацию об ухудшении состояния водных экосистем в ситуации, когда гидрохимические методы недостаточно информативны.
Список источников
1. ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб. Электронный ресурс. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200097520 (дата обращения: 18 февраля 2020).
2. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2017 год. Официальный сайт Росгидромета. Электронный ресурс: URL: http://www.meteorf.ru /product/infomaterials/90 (дата обращения: 26 января 2020).
3. Доклад о состоянии окружающей среды на территории Воронежской области в 2018 году. Электронный ресурс: URL: https://www.govvrn.ru/novost/-/~/id/4034068 (дата обращения: 26 января 2020).
1. Баскакова А.Г., Синегубова В.В., Куролап Є.А. 2019. Анализ качества поверхностных вод Верхнего Дона на территории Воронежской области. Научно-практические исследования, 7.4 (22): 16-19.
2. Дмитриева В.А. 2015 Водные ресурсы Воронежской области в условиях меняющихся климата и хозяйственной деятельности: монография. Воронеж, Издательский дом ВГУ, 192 с.
3. Калашников Ю.С. 2018. Гигиенические аспекты водопользования населения бассейна Верхнего Дона. Здоровье населения и среда обитания, 7 (304): 31-35.
4. Клепиков О.В. 2017. Оценка экологического состояния Воронежского водохранилища по санитарно-гигиеническим и микробиологическим показателям. Вестник Воронежского гос. университета. Серия: Химия. Биология. Фармация, 1: 87-91.
5. Моисеенко Т.И. 2009. Водная экотоксикология: Теоретические и прикладные аспекты. М., Наука, 400 с.
6. Молоканова Л.В., Хицова Л.Н., Дорошева Ю.В. 2014. Мониторинг качества поверхностных вод, находящихся в зоне воздействия предприятий, добывающих и перерабатывающих огнеупорные глины и песок (на примере малой реки Девицы бассейна Верхнего Дона). Научный вестник Воронежского гос. архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения, 1 (8): 157161.
7. Муравьев А.Г. 2009. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. Санкт-Петербург, Крисмас+, 218 с.
8. Никольская А.Н., Черных О.А. 2000. Проблемы охраны и использования водных ресурсов р. Дон в границах города Воронеж. Вестник Воронежского гос. университета. Серия: География. Геоэкология, 1: 162-163.
9. Фонштейн Л.М., Абилев С.К., Бобринев Е.В. 1985. Методы первичного выявления генетической активности загрязнителей среды с помощью бактериальных тест-систем. М., 34 с.
10. Шенцева Л.Н., Выборнов В.И., Землянко А.В. 2015. Характерные черты территориальнохозяйственного комплекса Воронежской области на современном этапе развития. Молодой ученый, 7.3 (87.3): 87-89.
11. Шикломанов И.А. 2008. Водные ресурсы России и их использование. СПб., ГГИ, 600 с.
12. Chapman P., Wang F., Janssen C., Persoone G., Allen H.E. 1998. Ecotoxicology of metals in aquatic sediments: binding and release, bioavailability, risk assessment, and remediation. Canadian J. Fish. and Aquat. Sci., 55 (10): 2221-2243.
13. Liquete C., Udias A., Conte G., Grizzetti B., Masi F. 2016. Integrated valuation of a naturebased solution for water pollution control. Highlighting hidden benefits. Ecosyst. Serv., 22B: 392-401.
14. MacDonald D.D., Ingersoll C.G., Berger T.O. 2000. Development and evaluation of consensusbased sediment quality quidelines for freshwater ecosystems. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 39: 10-31.
15. Vatn A. 2009. An institutional analysis of methods for environmental appraisal. Ecol. Econ., 68 (8-9): 2207-2215.
References
1. Baskakova A.G., Sinegubova V.V., Kurolap C.A. 2019. Analiz kachestva poverhnostnyh vod Verhnego Dona na territorii Voronezhskoj oblasti [ Analysis of the quality of the upper waters of the Upper Don in the Voronezh region]. Nauchno-prakticheskie issledovanija, 7.4 (22): 16-19.
2. Dmitrieva V.A. 2015 Vodnye resursy Voronezhskoj oblasti v uslovijah menjajushhihsja klimata i hozjajstvennoj dejatel'nosti: monografija [ Water resources of the Voronezh region in the context of changing climates and economic activity: a monograph]. Voronezh, Izdatel'skij dom VGU, 192 р.
3. Kalashnikov Ju.S. 2018. Gigienicheskie aspekty vodopol'zovanija naselenija bassejna Verhnego Dona [Hygienic aspects of water use of the population of the Upper Don basin]. Zdorov'e naselenija i sreda obitanija, 7 (304): 31-35.
4. Klepikov O.V. 2017. Ocenka jekologicheskogo sostojanija Voronezhskogo vodohranilishha po sanitarno-gigienicheskim i mikrobiologicheskim pokazateljam [Assessment of the ecological state of the Voronezh reservoir by sanitary-hygienic and microbiological indicators]. Vestnik Voronezhskogo gos. universiteta. Serija: Himija. Biologija. Farmacija, 1: 87-91.
5. Moiseenko T.I. 2009. Vodnaja jekotoksikologija: Teoreticheskie i prikladnye aspekty [Aquatic Ecotoxicology: Theoretical and Applied Aspects]. M., Nauka, 400 р.
6. Molokanova L.V., Hicova L.N., Dorosheva Ju.V. 2014. Monitoring kachestva poverhnostnyh vod, nahodjashhihsja v zone vozdejstvija predprijatij, dobyvajushhih i pererabatyvajushhih ogneupornye gliny i pesok (na primere maloj reki Devicy bassejna Verhnego Dona) [ Monitoring the quality of surface waters located in the zone of influence of enterprises that extract and process refractory clay and sand (using the example of the small Maiden River of the Upper Don Basin)]. Nauchnyj vestnik Voronezhskogo gos. arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Serija: Fiziko-himicheskie problemy i vysokie tehnologii stroitel'nogo materialovedenija, 1 (8): 157-161.
7. Murav'ev A.G. 2009. Rukovodstvo po opredeleniju pokazatelej kachestva vody polevymi metodami [Guidelines for determining water quality indicators using field methods]. Sankt-Peterburg, Krismas+, 218 р.
8. Nikol'skaja A.N., Chernyh O.A. 2000. Problemy ohrany i ispol'zovanija vodnyh resursov r. Don v granicah goroda Voronezh [Problems of protection and use of water resources p. Don within the city of Voronezh]. Vestnik Voronezhskogo gos. universiteta. Serija: Geografija. Geojekologija, 1: 162-163.
9. Fonshtejn L.M., Abilev S.K., Bobrinev E.V. 1985. Metody pervichnogo vyjavlenija geneticheskoj aktivnosti zagrjaznitelej sredy s pomoshh'ju bakterial'nyh test-sistem. [Methods for the primary detection of the genetic activity of environmental pollutants using bacterial test systems]. M., 34 р.
10. Shenceva L.N., Vybornov V.I., Zemljanko A.V. 2015. Harakternye cherty territorial'no- hozjajstvennogo kompleksa Voronezhskoj oblasti na sovremennom jetape razvitija. [Characteristic features of the territorial-economic complex of the Voronezh region at the present stage of development]. Molodoj uchenyj, 7.3 (87.3): 87-89.
11. Shiklomanov I.A. 2008. Vodnye resursy Rossii i ih ispol'zovanie. [Water resources of Russia and their use.] SPb., GGI, 600 р.
12. Chapman P., Wang F., Janssen C., Persoone G., Allen H.E. 1998. Ecotoxicology of metals in aquatic sediments: binding and release, bioavailability, risk assessment, and remediation. Canadian J. Fish. and Aquat. Sci., 55 (10)
13. Liquete C., Udias A., Conte G., Grizzetti B., Masi F. 2016. Integrated valuation of a naturebased solution for water pollution control. Highlighting hidden benefits. Ecosyst. Serv., 22B: 392-401.
14. MacDonald D.D., Ingersoll C.G., Berger T.O. 2000. Development and evaluation of consensusbased sediment quality quidelines for freshwater ecosystems. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 39: 10-31.
15. Vatn A. 2009. An institutional analysis of methods for environmental appraisal. Ecol. Econ., 68 (8-9): 2207-2215.