Научная статья на тему 'БИОКОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ: ПРОБЛЕМЫ РЕАБИЛИТАЦИИ И РЕМЕДИАЦИИ, ВКЛЮЧАЯ ФИТОРЕМЕДИАЦИЮ И ЗООРЕМЕДИАЦИЮ'

БИОКОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ: ПРОБЛЕМЫ РЕАБИЛИТАЦИИ И РЕМЕДИАЦИИ, ВКЛЮЧАЯ ФИТОРЕМЕДИАЦИЮ И ЗООРЕМЕДИАЦИЮ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
235
57
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТОКСИЧНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА / ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ / ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ / КАЧЕСТВО ВОДЫ / САМООЧИЩЕНИЕ ВОДЫ / РЕАБИЛИТАЦИЯ / ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ / БИОРЕМЕДИАЦИЯ / ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ / ПОЛЛЮТАНТЫ / МАКРОФИТЫ / МОЛЛЮСКИ / ТОКСИКАНТЫ / ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Остроумов С.А.

Фиторемедиация, альгоремедиация и зооремедиация рассматриваются в связи с поисками экотехнологий очищения водной среды от загрязняющих веществ, в том числе токсикантов. В рамках выявления роли организмов, в качестве примера анализируются данные об элементах, в том числе о тяжелых металлах, вовлекаемых моллюсками в биогеохимические потоки в результате изъятия их из водного столба водоема. На основе теории сформулированы выводы, имеющие практическое значение для устойчивого использования природных ресурсов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

BIOCONTROL OF POLLUTED WATER MEDIA: ISSUES OF REHABILITATION AND REMEDIATION INCLUDING PHYTOREMEDIATION AND ZOOREMEDIATION

Phytoremediation, algeremediation and zooremediation are considered in light of searching for ecotechnologies for purification of the water medium from pollutants, included toxicants. To identify the role of organisms, data about elements were analysed as an example including heavy metals drawn by mollusks into biogeochemical flows as a result of removing them from the water column in the water body. Basing on the theory, conclusions of practical significance were jumped to for a sustainable use of natural resources.

Текст научной работы на тему «БИОКОНТРОЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ: ПРОБЛЕМЫ РЕАБИЛИТАЦИИ И РЕМЕДИАЦИИ, ВКЛЮЧАЯ ФИТОРЕМЕДИАЦИЮ И ЗООРЕМЕДИАЦИЮ»

A.V Aleksandryan

Monitoring of organochlorine pesticides in the hydroecosystem of the Sevan lake and rivers of the

Republic of Armenia

Ministry of Nature Protection, Republic of Armenia, Erevan

The monitoring of organochlorine pesticides was performed on the Sevan Lake and rivers flowing to it ( Gavaraget, Arguichi, Karchaghbyur, Masrik, Dzknaget}, as well as in water basins of Armenia used for agricultural, industrial and energy production purposes, ( Araks, Hrazdan, Vorotan, Debet, Pambak, Vokhchi) in order to reveal residual amounts of these persistent organic pollutants (POPs) as well as to perform a comparative analysis of data on contamination of open water reservoirs obtained in 2002-2003 and in 1960 when those pesticides were widely used in agriculture and data of 1980s after their banning. The analysis allowed to state the absence or sharp decrease of DDT and other organochlorine pesticides content in the Sevan Lake hydroecosystem.

Материал поступил в редакцию 27.08.09.

УДК 574.635:574.632.017

Биоконтроль загрязнения водной среды: проблемы реабилитации и ремедиации, включая фиторемедиацию и зооремедиацию

С.А.Остроумов

Московский госуниверситет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет

Фиторемедиация, альгоремедиация и зоо-ремедиация рассматриваются в связи с поисками экотехнологий очищения водной среды от загрязняющих веществ, в том числе токсикантов.

В рамках выявления роли организмов, в качестве примера анализируются данные об элементах, в том числе о тяжелых металлах, вовлекаемых моллюсками в биогеохимические потоки в результате изъятия их из водного столба водое-

ма. На основе теории сформулированы выводы, имеющие практическое значение для устойчивого использования природных ресурсов.

Ключевые слова: токсичные загрязняющие вещества, водные ресурсы, водные экосистемы, качество воды, самоочищение воды, реабилитация, фиторемедиация, биоремедиация, химическое загрязнение, поллютанты, макрофиты, моллюски, токсиканты, тяжелые металлы

Цель данной публикации -продолжить анализ биоконтроля химического загрязнения водной среды, начатый в предыдущей статье [19]. В предыдущей статье [19] и работах [ 5-12, 18] были изложены основы теории биологического контроля качества воды. В этой статье основное внимание уделяется практическому приложению знаний о возможностях биоконтроля загрязнения водной среды для внесения вклада в снижение химического загрязнения водных объектов.

Ведутся активные разработки использования бактерий для биоремедиации загрязненных участков, чему посвящены многочисленные публикации. Поскольку использование микроорганизмов довольно подробно освещено в научной литературе [2], в данной публикации целесообразно осветить другие стороны потенциального использования организмов - а именно, подходы к созданию экотехно-логий на основе использования других организмов, а именно высших растений и беспозво-

ночных животных. В данной работе использован ряд предыдущих публикаций автора, в том числе [17,18].

1. Фиторемедиация, биоремедиация, зооремедиация: связь с проявлением различных аспектов биотических механизмов самоочищения воды.

Исторически раньше других, по-видимому, появилось понятие «биоремедиация». Под этим понимают различные методы очищения вод и почв с использованием живых организмов -согласно сложившейся практи-

ке употребления этого термина, подразумевается применение различных штаммы микроорганизмов - отдельных штаммов или комплекса нескольких штаммов. Подробнее вопросы биоремедиации освещены в других работах [2].

1.1. Фиторемедиация. В последние годы стал развиваться подход к очищению загрязненных природных сред (почв, вод) c использованием растений [4, 13, 16], называемый фитореме-диацией.

Под этим понимается использование растений (прежде всего высших растений) для целей деконтаминации среды, в которой эти растения выращиваются. Выделяется несколько (не менее пяти) видов фитореме-диации, которые упоминаются ниже (по данным работ многих авторов):

1. Фитоэкстрация (phyto-extraction). Способность растений, водорослей, культур тканей растений секвестрировать (sequester) токсичные элементы, включая металлы, путем поглощения или биосорбции (biosorption). Контаминирован-ные организмы (например, растения) изымаются из системы. В некоторых случаях используется выражение biomining

- т.е. добыча полезных компонентов с ис пользованием фи-тоэкстракции.

2. Ризофиль-трация (rhizo-filtration). Использование растений для адсорбции (to absorb) корнями и иногда осаждения (to precipitate) контаминан-тов из загрязненных вод.

3. Фитостабилизация (phyto-stabilization). Использование толерантных растений для стабилизации контаминантов путем снижения биодоступности (bioavailability).

4. Фитодеградация (phyto-degradation). Использование растений и ассоциированных

микроорганизмов для разрушения органических поллю-тантов.

5. Фитоволатилизация (phyto-volatilization). Использование растений для испарения (volatilize) поллютантов.

Этот список не исчерпывает всех возможных направлений применения фитотехнологий и фиторемедиации.

Были проведены экспериментальные исследования взаимодействий растений с загрязняющими веществами, которые вносят вклад в разработку научных основ фиторемедиации водных сред, загрязненных перхлоратом (совместная работа автора с учеными США [22]), поверхностно-активными веществами (ПАВ) и детергентами (синтетическими моющими средствами, СМС). Показана возможность использования растений Myriophyllum aquaticum (Veil.) Verdc. для фиторемедиа-ции водных сред, загрязненных перхлоратом [22], растений нескольких других видов (Elodea canadensis Mchk., Potamogeton crispus L., Najas guadelupensis L.) для фиторемедиации водных систем, загрязненных представителем ПАВ из класса алкилсульфатов, додецилсуль-фатом натрия (ДСН) [16], а также смесевыми препаратами из группы синтетических моющих средств (опыты Е.А. Соломоновой). Нами предложен новый метод рекуррентных добавок, который помогает исследовать фиторемедиа-ционный потенциал водных растений [13]. Этот метод был успешно апробирован на нескольких видах макрофи-тов (Elodea canadensis Mchk., Potamogeton crispus L., Najas guadelupensis L.). [16]; опыты были проведены и на других видах макрофитов. Примеры

Самоочищение вод -совокупность природных процессов, направленных на восстановление экологического благополучия водного объекта.

ГОСТ 27065-86

изучения фиторемедиационно-го потенциала растений даны ниже в табл. 1.

С использованием метода рекуррентных добавок было показано, что растения E. canadensis выдерживали суммарную нагрузку ДСН 4 мг/л (8 добавок по 0.5 мг/л, нагрузка распределена в течение 18 сут.) и погибали при нагрузке 83 мг/л (10 добавок по 8.33 мг/л за 19 сут.). Растения P. crispus выдерживали суммарную нагрузку дСн 3,3 мг/л (4 добавки по 0.83 мг/л, нагрузка распределена в течение 8 сут.) и погибали при нагрузке 33 мг/л (4 добавки по 8.33 мг/л за 8 сут.) [16].

Растения N. guadelupensis выдерживали значительно более высокую нагрузку свыше 120 мг/л (распределенную в течение 168 сут как 72 добавки по 1,67 мг/л), причем опыт и рекуррентные добавки продолжаются (результаты С.А.Остроумова и Е.А. Соломоновой).

Гибель N. guadelupensis наблюдали при суммарной нагрузке 141,6 мг/л, распределенной в течение 39 суток как 17 добавок по 8,33 [16].

Опыты с использованием метода рекуррентных добавок вносят вклад в изучение толерантности водных макрофитов и допустимых антропогенных нагрузок на модельные водные системы (микрокосмы).

Нами проводятся также опыты по изучению взаимодействия других поллютантов (тяжелых металлов) с макрофитами. Получены данные, свидетельствующие об ускорении снижения концентрации тяжелых металлов в воде экспериментальных систем, содержащих макрофиты (в работе участвуют ТВ. Шестакова, аспирант В.А. Поклонов, студентка Е.Г. Головня)

Подчеркнем, что фитореме-диация - сложный комплекс процессов, в которых, наряду с водными растениями, участвуют многие другие организмы, в том числе бактерии и сложный комплекс организмов пе-рифитона. По-видимому, в тех

Таблица 1

Фиторемедиационный потенциал некоторых водных растений (примеры)

Виды растений Поллютант Комментарии Ссылки

Роголистник Ceratophyllum demersum тяжелые металлы Pb, Cd, Cu, Zn в присутствии растений ускоряется снижение концентрации металлов в воде данные С.А.Остроумова, ТВ. Шестаковой и сотрудников

Роголистник Ceratophyllum demersum ПАВ ДСН (додецил-сульфат натрия) в присутствии растений ускоряется снижение концентрации ПАВ в воде данные С.А.Остроумова, Е.В.Лазаревой

Камыш Scirpus lacustris L., рогоз Typha angustifolia L., T. latifolia L. нефть, нефтепродукты в разложении и окислении углеводородов участвуют бактерии; возможна стимуляция выделениями макро-фитов [4]

Myriophyllum aquaticum перхлорат начальная концентрация перхлората 21-26 мг/л [22]

Элодея Elodea canadensis Mchk. ПАВ ДСН суммарная нагрузка 4 мг/л (нагрузка распределена частями в течение 18 сут.) [16]

Рдест Potamogeton crispus L. ДСН суммарная нагрузка 3,3 мг/л (нагрузка распределена частями в течение 8 сут.) [16]

Najas guadelupensis L. ДСН суммарная нагрузка свыше 120 мг/л (нагрузка распределена частями в течение 168 сут) [16]

Sphagnum teres (Schimp.) Angstr. in Hartm. и S. Sphagnum angus-tifolium (C. Jens. ex Russ.) C. Jens. ДСН серия добавок по 2 мг/л новые исследования автора

макрофит OST-1 представители анионных и кати-онных ПАВ серия добавок ДСН и ТДТМА, различные нагрузки исследования автора (1999), продолженные Е.А.Соломоновой

несколько видов макрофитов СМС различные нагрузки, использовали СМС «Аист» новые результаты (А.С.Остроумов, Е.А.Соломонова)

или иных случаях фиторемеди-ации могут существенную роль играть комплекс организмов, конкретная роль которых пока неясна или не изучена детально - комплекс, включающий такие организмы, как грибы, циано-бактерии, простейшие и другие группы организмов, входящие в

биологическое сообщество водной системы.

1.2 Альгоремедиация. Этим термином предлагаем обозначать использование водорослей (включая макроводоросли) для удаления из воды нежелательных веществ. Примером может служить потенциал красных

макроводорослей для удаления биогенов. Обнадеживающие результаты в этом направлении получены в работе испанских авторов, которые показали эффективность красных водорослей Gracilariopsis longissma для удаления фосфора и азота (в форме аммония) из вод,

оксикологическии

вестник №6 (99)

Звтрофикация (греч. еикорЫа — хорошее питание) — обогащение рек, озер и морей биогенами, сопровождающееся повышением продуктивности растительности в водоемах. Эв-трофикация может быть результатом как естественного старения водоема, так и антропогенных воздействий. Основные химические элементы, способствующие эвтрофикации — фосфор и азот.

Википедия

куда эти биогены поступают в результате интенсивной мари-культуры и выращивания рыб Sparus aurata ^ПШеаё БеаЪгеаш) [21]. Технология использования этого подхода включала выращивание водорослей на канатах. Скорость извлечения биогенов из воды при этом достигала следующих величин (в расчете на 1 см длины каната за один день): извлечение фосфора - 24.9 микрограммов, извлечение азота - 170 микрограммов. Это существенные значения, поскольку в пересчете на 1 м каната, покрытого водорослями, это составляет 2.49 миллиграммов фосфора и 17 миллиграммов азота. Снижение концентрации фосфора и аммонийного азота в воде имеет большое значение, поскольку они вызывают не только эвтро-фирование. Как известно, аммоний в повышенных концентрациях опасен и как токсикант.

1.3. Бриоремедиация. Этим термином предлагается обозначить использование бриофитов (ВгуорИу1а, мохообразные) для целей ремедиации. Автор проводил опыты по использованию сфагновых мхов и других брио-фитов для ремедиации сред, содержащих различные поллю-танты.

1.4. Микоремедиация (фун-горемедиация). Под этим понимается использование грибов для целей ремедиации. Многие виды грибов образуют высокоактивные ферменты, способные трансформировать и/ или

разрушать широкий круг веществ. Эта способность может использоваться для целей реме-диации сред, содержащих те или иные поллютанты.

1.5. Зооремедиация. Под этим предлагается понимать использование функциональной активности животных с целью внести вклад в деконтаминацию загрязненной среды.

Опыт исследований на беспозвоночных животных, которые фильтруют воду (филь-траторах), свидетельствует о существенной роли этих организмов в поддержании качества воды и очищении воды от взвесей в природных и экспериментальных водных системах. Автором проводились эксперименты по использованию ряда фильтраторов, которые показали существенный потенциал в удалении из воды взвесей (табл. 2 ).

Предложения использовать водных беспозвоночных для целей очищения морских вод неоднократно выдвигались проф. О.ГМироновым (Институт биологии южных морей, Севастополь). Им были начаты интересные разработки установки, которая использовала моллюсков (мидий) для доочистки морских вод, загрязненных нефтепродуктами.

Были проведены оценки роли моллюсков в извлечении из воды (учитывая и изъятие взвесей) металлов. Так, с учетом фильтрационной активности дрейс-сен Dreissena polymorpha в водоемах, молдавскими учеными (И.К.Тодерашем, Е.И.Зубковой и сотрудниками) были сделаны оценки изъятия из воды (учитывая взвешенное в воде вещество) металлов, на примере Кучурганского водохранилища [24] (табл. 3 и 4 ).

Оценки, сделанные в вышеупомянутых таблицах (табл. 3 и 4), показывают существенную роль двустворчатых моллюсков (и фильтраторов в целом) в изъятии из воды металлов. Это имеет большое значение для общего понимания вклада этих организ-

мов в очищение воды (поскольку тяжелые металлы - важный класс поллютантов). Это еще раз доказывает потенциально большую роль водных беспозвоночных животных для ремедиа-ции воды, т.е. еще раз доказывает оправданность рассмотрения зооремедиации в ряду других подходов для очищения и восстановления загрязненных водных систем. Материал о моллюсках был приведен в качестве одного из многих возможных примеров, иллюстрирующих разностороннюю роль водных организмов (биоты). Автор полагает необходимым подчеркнуть, что ни в коем случае нельзя выпячивать роль одной группы организмов в ущерб оценки вклада, вносимого другими группами организмами.

Функциональная активность моллюсков и их вклад в самоочищение вод реализуется при очень существенном участии многих других организмов водных экосистем. Моллюски образуют большое количество пеллет, которые вносят весомый вклад в формирование органического вещества донных осадков. Это вещество служит кормовым ресурсом для сообщества микроорганизмов и многих донных организмов-детритофагов. Все эти организмы также вносят вклад в очищение воды и водной экосистемы.

Следует подчеркнуть, что для зооремедиации водных систем существенную роль могут играть не только моллюски, но и другие группы фильтрато-ров. Об этом свидетельствуют, например, результаты исследования итальянских авторов, показавших высокую эффективность губок в снижении численности бактерий, содержащихся в воде [23].

Вышеприведенная теория полифункциональной роли организмов выявляет разностороннее участие практически всех основных групп организмов для очищения воды, что создает теоретическую базу для более эффективного и

Таблица 2

Изучение фильтрационной активности и удаления взвесей из воды организмами-фильтраторами (примеры)

Организмы Взвеси одноклеточных организмов Ссылки Примечание

Дафнии Daphnia magna планктонные зеленые водоросли Scenedesmus quadricauda (Turp.) de Brebisson новые результаты опыты И.М.Ворожун и С.А.Остроумова показали ингибирование(подавление) фильтрации воды при действии ПАВ ДСН

Перловицы Unio sp водоросли, цианобактерии [5-7] показано ингибирование фильтрационной активности при воздействии ПАВ

Unio tumidus Scenedesmus quadricauda (опыт с ПАВ Тритоном Х-100) Saccharomyces cerevisiae (опыт с СМС ОМО) [12] показано ингибирование фильтрационной активности при воздействии Тритона Х-100, 5 мг/л, и синтетического моющего средства ОМО, 50 мг/л,

Мидии Mytilus edulis водоросли [15] показано ингибирование фильтрационной активности ПАВ

Мидии Mytilus galloprovincialis водоросли; дрожжи Saccharomyces cerevisiae [5-7] показано ингибирование фильтрационной активности при действии ПАВ, СМС, металлов, нефтепродуктов

Mytilus galloprovincialis S. cerevisiae [8] ингибирование фильтрационной активности при действии СМС IXI 20 мг/л

Устрицы Crassostrea gigas водоросли; S. cerevisiae [8] ингибирование фильтрационной активности при действии ПАВ, СМС (Дени-автомат, 30 мг/л)

Unio tumidus, M. galloprovincialis, Cras-sostrea gigas водоросли; S. cerevisiae [9] показано ингибирование фильтрационной активности пятью детергентами (1-50 мг/л)

коловратки Brachionus ca-lyciflorus Nannochloropsis limnetica L. Krienitz, D. Hepperle, H.-B. Stich & W Weiler (Eustigmatophyceae) [14] показано ингибирование фильтрационной активности катионным ПАВ (0,5 мг/л)

Таблица 3

Накопление металлов в биомассе популяции дрейссен Dreissena polymorpha

(пояснения и ссылка в тексте).

Элемент Включение в состав биомассы дрейссен, мкг/м2

Мп 18360

РЬ 277

Л1 21750

и 6730

N1 4740

Мо 1020

V 1090

Си 6990

Zn 63840

успешного использования отдельных групп организмов в целях очищения водной среды. В зависимости от того, какие группы организмов задействованы в практической работе по деконтаминации среды, эти направления работ могут носить название фиторемедиа-ции, биоремедиации или зоо-ремедиации - однако, следует постоянно помнить, что в любом из этих случаев действует комплексный, полифункциональный биологический механизм. Учет по возможности более широкого круга процессов (они охарактеризованы в первых разделах статьи) поможет более успешной реализации этих методов.

2. Некоторые рекомендации и основанные на теории [18, 19] выводы для практики и устойчивого использования водных ресурсов.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Наши опыты и разработанные элементы теории привели к следующим выводам и рекомендациям, существенным для устойчивого использования водных ресурсов [17].

1 Практические подходы, при которых используются отдельные группы организмов

для целей очищения, восстановления загрязненных водоемов и водотоков (фитореме-диация, биоремедиация и др.) целесообразно основывать на тех или иных сторонах функционирования комплексных биомеханизмов самоочищения вод. Эти биомеханизмы, в свою очередь, тесно связаны с проявлением полифункциональной роли водных организмов.

2 При анализе групп организмов, участвующих в очищении воды, в работах [5-12, 18, 19 ] сравнительно большое место занимают водные растения и моллюски. Однако это ни в коей мере не преуменьшает той существенной роли, которую играют и другие группы организмов.

3 Анализ роли конкретных групп организмов для формирования качества воды способствует разработке научных основ практических мер по очищению и восстановлению водных объектов, по сохранению качества воды в водоемах и водотоках. При реконструкции, реабилитации, проведении биоинженерных работ на восстанавливаемых и реконструируемых водных объектах следует стремиться к созданию благо-

приятных условий для максимально широкого разнообразия организмов.

4Поскольку почти все водные организмы участвуют в формировании качества воды, самоочищении водных экосистем либо в регуляции этих процессов, то сохранение биоразнообразия в водных экосистемах - важная предпосылка сохранения имеющегося самоочистительного и ре-медиационного потенциала водоемов и водотоков [9]. Поэтому природоохранные меры и сохранение биоразнообразия должны занимать приоритетное место в программах устойчивого использования водных ресурсов.

5 Поскольку в очищении воды активно участвуют также и виды наземных экосистем и местообитаний, пограничных с водоемами и водотоками, то в целях сохранения качества воды необходима охрана биоразнообразия и этих прибрежных наземных экосистем.

6 Для определения критических антропогенных нагрузок [3] на водную экосистему необходимо учитывать лабильность и уязвимость процессов биологического самоочищения

экосистемы. Для оценки допустимых нагрузок на макрофиты некоторую информацию можно получить с применением предложенного автором метода рекуррентных добавок (Остроумов, 2006 [13]).

7Нарушение тех или иных биологических процессов, ведущих к самоочищению вод, представляет собой еще одни тип экологической опасности химических веществ, на который указано в работах [7, 10, 11, 12]. Это необходимо учитывать при оценке степени опасности химических веществ.

8 Сохранение биомеханизмов самоочищения вод, всех его основных участников, в том числе моллюсков-фильтраторов и их высокой функциональной активности - необходимая предпосылка успешной борьбы с эвтрофи-кацией [6], важное условие формирования водоохранного режима на акваториях [9] и устойчивого водопользования. В современных условиях, ввиду несовершенства водного законодательства РФ (и конкретно Водного Кодекса РФ), к сожалению, данная рекомендация (а также рекомендации № 6 и 7) не везде осуществляется на

практике. Отсюда вытекает, что имеются экологические аргументы, требующие пересмотра и совершенствования Водного Кодекса РФ.

9 Последние работы подтверждают ранее высказанное предсказание, что будут выявлены новые загрязняющие вещества, которые снижают способность водоемов и водотоков к самоочищению [5]. Это предсказание остается в силе -по мнению автора, в дальнейшем появятся новые данные о таком действии загрязняющих веществ. Поэтому в программах борьбы с загрязнением среды необходимо уделять существенное внимание предупреждению загрязнения водных объектов этими веществами.

Дополнительное свидетельство адекватности предлагаемых подходов для практических мероприятий по сохранению и улучшению качества воды получено при анализе качества вод в водотоках Северной Америки, загрязняемых диффузными источниками поллютантов (non-point sources of pollution) (Fisenko, 2004 [20]).

Вышесказанное целесообразно принимать во внимание в практической работе

по охране водных объектов, в том числе при совершенствовании экологического законодательства.

В рамках научного обобщения новых фактов и анализа всей суммы существующих данных, выявление полифункциональной роли биоты (комплекса организмов) в самоочищении воды [5-18] дополнительно детализирует тезис В.И.Вернадского о том, что «Живое вещество... геологически... является самой большой силой в биосфере и определяет. все идущие в ней процессы» [1].

Благодарность. Автор

благодарит В. В. Малахова, Е. А. Криксунова, Г С. Розен-берга, В. К. Жирова, Т И. Мо-исеенко, С. В. Котелевцева, А. П. Садчикова, Г Е. Шульма-на, О. Г. Миронова, И. К. Тодера-ша, Е. И. Зубкову за обсуждение некоторых затронутых вопросов и критические замечания, Н. Н. Колотилову, А. А. Солда-това и Е. А. Соломонову за помощь в опытах, А. В. Клепикову за помощь в оформлении статьи. Часть работы поддержана грантом РФФИ по проекту 06-04-90824Мол_а.

Таблица 4

Элемент Изъятие из воды в составе взвесей и дальнейшая седиментация с осаждением на дно, кг

Mn 450

Pb 106

Al около 750

Ti около 300

Ni 205

Mo 15

V 56

Cu 455

Zn около 2000

Примеры биогенной миграции элементов (некоторых металлов) в течение вегетационного сезона вследствие жизнедеятельности популяции дрейссен Dreissena polymorpha в Кучурганском водохранилище (пояснения и ссылка в тексте).

1. Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. М.: Наука, 1991. 272 с.

2. Кураков А.В., Ильинский В.В., Котелевцев С.В., Садчиков А.П. Биоиндикация и реабилитация экосистем при нефтяных загрязнениях. М. : Графикон. 2006. 336 с.

3. Моисеенко Т.И. Методология и методы определения критических нагрузок (применительно к поверхностным водам Кольской Субарктики) // Изв. АН. Сер. географ. 1999. № 6. С. 68-78.

4. Морозов Н.В. Эколого-биотехнологические пути формирования и управления качеством поверхностных вод (региональные аспекты). Автореф....докт. биол. наук. М. МГУ. 2003. 53 с.

5. Остроумов С.А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. М.: МАКС-Пресс, 2001а. 334 с.

6. Остроумов С.А. Синэкологиче-ские основы решения проблемы эв-трофирования // Докл. РАН. 20016. Т.381. № 5. С.709-712.

7. остроумов С.А. Опасность двухуровневого синергизма при синэко-логическом суммировании антропогенных воздействий // Докл. РАН. 2001в. Т.380. №6. С. 847-849.

8. Остроумов С.А. Сохранение биоразнообразия и качество воды: роль обратных связей в экосистемах // Докл. РАН. 2002а. Т.382. № 1. С. 138-141.

9. Остроумов С.А. Система принципов для сохранения биогеоценоти-ческой функции и биоразнообразия фильтраторов // Докл. РАН. 2002б. Т.383. № 5. С.710-713.

10. Остроумов С.А. Новый тип действия потенциально опасных ве-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ществ: разобщители пелагиально-бентального сопряжения // Докл. РАН. 2002д. Т.383. № 1. С.138-141.

11. Остроумов С.А. 2004. О биотическом самоочищении водных экосистем. Элементы теории // Доклады академии наук (ДАН). 2004. т.396. № 1. С.136-141.

12. Остроумов С.А. О некоторых вопросах поддержания качества воды и ее самоочищения // Водные ресурсы. 2005. т.32. № 3. С. 337-347.

13. остроумов С.А. Модельная система в условиях рекуррентных (реи-терационных) добавок ксенобиотика или поллютанта // Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2006. - Т. 11. - С. 72-74.

14. Остроумов С.А., Вальц Н., Ру-ше Р. Воздействие катионного ам-фифильного вещества на коловраток // Доклады РАН (ДАН)

15. Остроумов С.А., Донкин П., Стафф Ф. Ингибирование анионным поверхностно-активным веществом способности мидий Mytilus edulis фильтровать и очищать морскую воду // Вестник МГУ. Сер. 16. Биол. 1997. № 3. C. 30-35.

16. Остроумов С.А., Соломонова Е.А. К разработке гидробиологических вопросов фиторемедиации: взаимодействие трех видов макрофитов с додецилсульфатом натрия.-Вода и экология. 2006. № 3. стр. 45-49.

17. Остроумов С.А., Подходы к очищению и оздоровлению водных объектов (фиторемедиация, биоре-медиация, зооремедиация) в связи с теорией полифункциональной роли биоты в самоочищении вод // Вода: технология и экология» 2007 № 2 с.49-69.

18. Остроумов С.А. Гидробионты в самоочищении вод и биогенной ми-

грации элементов. М. МАКС-Пресс. 2008. 200 с.

19. Остроумов С.А. Биоконтроль загрязнения водной среды: элементы теории (предыдущая статья этой серии из двух статей ) Токсикологический вестник, в печати.

20. fisenko A. I. A New Long-Term On Site Clean-Up Approach Applied to Non-Point Sources of Pollution // Water, Air, & Soil Pollution. 2004, Volume 156, Numbers 1-4, p. 1-27.

21. Hernandez I. , Perez-Pastor A., Vergara J. J. , Martinez-Aragon J. F. , Fernandez-Engo M. A. , Perez-Llorens J. L. Studies on the biofiltration capacity of Gracilariopsis longissima : From mi-croscale to macroscale. - Aquaculture, 2006, vol. 252, no 1, p. 43-53

22. Ostroumov S.A., Yifru D., Nzengung V., McCutcheon S. Phytore-mediation of perchlorate using aquatic plant Myriophyllum aquaticum // Ecological Studies, Hazards, Solution. Vol. 11, M.: MAX Press, 2006, P. 25-27.

23. Stabili, L., Licciano, M., Gian-grande, A., Longo, C., Mercurio, M., Marzano, C.N., Corriero, G. Filtering activity of Spongia officinalis var. adri-atica (Schmidt) (Porifera, Demospon-giae) on bacterioplankton: Implications for bioremediation of polluted seawa-ter // Water Research 2006, v.40 (16), p.3083-3090.

24. Toderas I., Zubcov E., Biletchi L., Zubcov N., Botnaru A. Functional role of populations of benthic invertebrates in biogenic migration of microelements // Anale stiintifice ale Universitatii de Stat din Moldova, Seria Stiinte chimico-biologice. (Научный ежегодник Молдавского гос. ун-та. Серия: химико-биол. науки) 1999. pages 137-140.

S.A. Ostroumov

Biocontrol of polluted water media: issues of rehabilitation and remediation including phytoremediation and zooremediation

M.V. Lomonosov Moscow State University, Biology Department

Phytoremediation, algeremediation and zooremediation are considered in light of searching for ecotechnologies for purification of the water medium from pollutants, included toxicants. To identify the role of organisms, data about elements were analysed as an example including heavy metals drawn by mollusks into biogeochemical flows as a result of removing them from the water column in the water body. Basing on the theory, conclusions of practical significance were jumped to for a sustainable use of natural resources.

Переработанный экземпляр материалов поступил в редакцию 26.06.09.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.