CC BY
15
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro Ha^OHaibHoro ymBepcurery BeTepHHapHoi' MegnuUHH Ta 6i0TexH0iroriH iMeHi C.3. f^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
doi: 10.15421/nvlvet7920
ISSN 2519-2698 print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 504.453 (043.3+628.356.1)
Дослвдження якост води р. Зубра за допомогою бтшдикацп та бштеспв
О.М. Цвшинюк, У.М. Яринич, О.Я. Думич, Н.М. Джура, О.М. Савицька tsvilya@gmail.com, oks_dum@ukr.net
Львiвський нацiональний утверситет м. I. Франка, вул. Грушевського, 4, м. Львiв, 79005, Украша
Мала pium Зубра належить до басейну р. Дтстер. Русло р. Зубра в межах мкта Львова забруднюеться побутовими стоками з каналiзацiйноi меpежi району. Для визначення якостi води у р. Зубра застосовували бiоiндикацiю. Також засто-совували фтотестування, а саме тдбирали чутливий тест-об'ект серед одноpiчних рослин, який би своми показниками вказував на ступть забруднення води piчки Зубра. Для до^джень вiдбиpали проби води з двох станцш: з головного русла piчки Зубра, що виходить з-тд землi та протжае вiдкpитим колектором вiд перехрестя вулиць Хутоpiвка i Г. Хоткевича (мiсце вiдбоpу проб № 1) та у мiсцi повороту головного русла вiд вулиц Хоткевича до села Зубра (мкце вiдбоpу проб № 2). Рiчка Зубра на вiдpiзку вiд вул. Хутоpiвка до лкопарковог зони в райот вул. Гната Хоткевича постшно забруднюеться господарсько-фекальними стоками з каналiзацiйно'í меpежi району. До^дження якостi води хiмiчними методами показало, що вмiст амiаку, нiтpатiв, хлоpидiв у до^джувант точц № 2 дещо вищий, тж на витощ. Оцтка якостi води за тде-ксом видового багатства зоопланктону та ростовими показниками проростюв ртаку також свiдчить, що комплекте забруднення води у piчцi Зубра в до^джувант точц № 2 е вищим. Таким чином, тдекс видового багатства зоопланктону може устшно використовуватися для бютдикацп, а проростки ржку озимого е вдалим об 'ектом для фтотестування якостi вод у водоймi.
K.mnoei слова: фтотестування, бiоiндикацiя, планктон, яюсть води, тдекс видового багатства, Brassica napus.
Исследование качества воды р.Зубра с помощью биоиндикации
и биотестирования
О.Н. Цвилынюк, У.М. Ярыныч, О.Я. Думыч, Н.М. Джура, О.Н. Савицкая tsvilya@gmail.com, oks_dum@ukr.net
Львовский национальный унгверситет им. Ивана Франко, ул. Грушевского,4, г. Львов, 79005, Украина
Малая река Зубра относится к бассейну реки Днестр. Русло р. Зубра в пределах города Львов загрязняется бытовыми стоками из канализационной сети района Для определения качества воды в р.Зубра применяли биоиндикацию. Также применяли фитотестирование, подбирали чувствительный тест-объект среди однолетних растений, который бы своим показателям указывал на степень загрязнения воды реки Зубра. Для исследований отбирали пробы воды на двух станциях: из главного русла реки Зубра, что выходит из-под земли и протекает открытым коллектором от перекрестка улиц Хуто-ривка и Г. Хоткевича (место отбора проб № 1) и в месте поворота главного русла от улицы Хоткевича в село Зубра (место отбора проб № 2). Река Зубра на отрезке от ул. Хуторивка к лесопарковой зоне в районе ул. Гната Хоткевича постоянно загрязняется хозяйственно-фекальными стоками из канализационной сети района. Исследование качества воды химическими методами показало, что содержание аммиака, нитратов, хлоридов в исследуемой точке № 2 несколько выше, чем на истоке. Оценка качества воды по индексу видового богатства зоопланктона и ростовыми показателями проростков рапса также свидетельствует, что комплексное загрязнение воды в реке Зубра в исследуемой точке № 2 выше. Таким образом индекс видового богатства зоопланктона может успешно использоваться для биоиндикации, а проростки рапса озимого является удачным объектом для фитотестування качества вод в водоеме.
Citation:
Tsvilynyuk, O.N., Yarynyuch, U.M., Dumych, O.Y., Dzura, N.M., Savytska, O.N. (2017). The study of water quality of Zubra River using bioindication and biotesting. Scientific Messenger LNUVMB, 19(79), 100-104.
Ключевые слова: фитотестирование, биоиндикация, планктон, качество воды, индекс видового богатства, Brassica napus.
The study of water quality of Zubra River using bioindication and biotesting
O.N. Tsvilynyuk, U.M. Yarynyuch, O.Y. Dumych, N.M. Dzura, O.N. Savytska tsvilya@gmail.com, oks_dum@ukr.net
Ivan Franko National University of Lviv, Hrushevsky str. 4, 79005, Lviv, Ukraine
A small Zubra River belongs to the Dnieper river basin. A riverbed of the Zubra River within the city of Lviv is contaminated with household sewage from the sewage network of the district. Bioindication was used to determine the quality of Zubra river water. Besides, phytotesting was also used, in particular we were selecting a sensitive test-object among annual plants, which would indicate by their parameters the level of the Zubra River pollution. Water samples were taken at two stations: sampling place No 1 - from the main riverbed of the Zubra River, which flows out from under the ground and flows through open collector from an intersection of Khutorivka and Ghotkevych Streets and sampling place No 2 - at the turning point of the main riverbed from Khotkevych Street to the village of Zubra. The Zubra River on the section from Khutorivka Street to the forest-park area near the Hnat Hotkevych Street is constantly polluted by the household-fecal drains from the district sewage network. A research of water quality by chemical methods showed that the content of ammonia, nitrates, chlorides in sampling place No 2 is slightly higher than at the origins of the river. An assessment of water quality using an index of species richness by zooplankton and the growth parameters of rape sprouts indicate that complex pollution of the Zubra River water is higher on sampling point No 2. Thus, the index of species richness by zooplankton can be successfully used for bioindication, and winter rape sprouts can be considered a good object for phytotesting of water quality in a reservoir.
Key words: phytotesting, bioindication, plankton, water quality, species richness index, Brassica napus.
Вступ
Техногенш перетворення в житп малих pi40K роз-почалися напришнщ Х1Х ст. паралельно i3 розвитком промисловосп. Сьогодш бшъштсть прюноводних ресурав перебувають за ди урбашзацп та великома-сштабно! iндустрiалiзацii. Розвиток проблем довкшля спричинився до появи нових вдей в цариш мониторингу i оцшки стану водних екосистем (Romanenko and Ghukinskyy, 2003; Slavinskiy, 2006).
Вчеш традицшно проводять хiмiчнi аналiзи та безпосередньо вимiрюють фiзичнi параметри навко-лишнього середовища (наприклад, температуру, со-лошсть, вмют поживних речовин, вмют полютанпв, рiвень освиленосп i т.д.). Перспективним е викорис-тання бюти як бiоiндикаторiв для оцшки кумулятивного впливу як хiмiчних забруднишв, так i змши середовища юнування з часом (Yalynskaya et. al., 2002; Khamar and Prokopiv, 2005; Holt and Miller, 2010).
Бюшдикащя вже тривалий час застосовуеться для мониторингу еколопчного стану водойм, а фгтотесту-вання - вщносно новий напрямок. Для здшснення бшндикацп використовують ж^ органiзми, що ме-шкають безпосередньо в середовищ^ яке дослвджу-еться, наприклад зоопланктон. А для фгтотестування пвдбирають чутливi тест-об'екти, як1 своiми тест-реакцiями свiдчать про стан середовища (Ananyeva and Davydov, 2009; Diduh, 2012). Тест-об'ектами за-звичай е однорiчнi рослини, якi е дешев^ ввдносно швидко проростають iз насiння, часто мають типову ввдповвдну реакцш на хiмiчний вплив (Lisovitskaya and Terehova, 2010).
Мала рiчка Зубра належить до басейну Дшстра. Витiкае на територii' м. Львiв у мiкрорайонi Старий Сихiв i протiкае по територii Пустомитiвського та Миколавського районiв Львiвськоi' областi. Русло р.
Зубра в межах мюта Львова вщ вул. Хуторiвка до лiсопарковоi зони «Зубрам» в райош вул. Гната Хотке-вича забруднюеться побутовими стоками з каналiза-цiйноi мереж1 району. В окремих випадках обсяг гос-подарських стокiв може бути бшьшим, шж об'ем власного стоку рiчки. Оцiнка рiвня забруднення рiки е однiею зi складових екологiчного монiторингу м. Львова (Zvit pro resultaty monitorynhu..., 2016).
Метою роботи було: визначити рiвень бютоксич-ностi води рiчки Зубри на територи м. Львова за до-помогою вищих рослин i планктонних органiзмiв. Для досягнення мети були поставлен так1 завдання:
• проаналiзувати видовий склад зоопланктону;
• пщбрати чутливий тест-об'ект серед однорiч-них рослин, який би сво1'ми показниками вказував на ступiнь забруднення води рiчки Зубра.
Матерiал i методи досл1джень
Для дослвджень ввдбирали проби води з головного русла рiчки Зубра, що виходить з-тд землi i протiкае вiдкритим колектором ввд перехрестя вулиць Хуторi-вка i Г. Хоткевича (мiсце ввдбору проб № 1) та у мющ повороту головного русла ввд вулицi Хоткевича до села Зубра (мюце в1дбору проб № 2) (рис. 1). Рiчка Зубра на в1дазку вiд вул. Хуторiвка до лiсопарковоi зони в районi вул. Гната Хоткевича постшно забруднюеться господарськофекальними стоками з каналiза-цiйноi мереж1 району.
У жовтнi 2016 р. воду з мюць вщбору № 1 i № 2 було подано на аналiз в хiмбаклабораторiю «Львiвво-доканалу». Вода вщбиралася при температурi повiтря 5 °С для хiмiчного та бiологiчних аналiзiв. Температура води у мющ вiдбору проб №1 становила 12 °С, а у мiсцi № 2 - 14 °С.
Рис. 1 Мкце вiдбору проб води № 2
У процес пошуку чутливих тест-об'екпв для оць нки токсичносп води пророщували насшня р1зних вид1в рослин - соняшника однор1чного (Helianthus annuus L.), ршаку озимого (Brassica napus L.), опрка звичайного (Cucumis sativus L.) у чашках Петр1 у 5-ти повторностях на вод1, що вщбрана з точок № 1 i № 2 русла рiчки Зубри. Через 7 дiб рослини обережно виймали з чашок Петрi, вимiрювали довжину кореня i висоту пагона проростков. Отриманi показники вира-жали у ввдсотках щодо контролю.
Камеральне опрацювання проб зоопланктону та визначення структурних показник1в популяцiй зоопланктону проводили зпдно iз загальноприйнятими у пдробюлогп методиками (Manuilova, 1964; Kutikova, 1970; Monchenko, 1973; Аbаkуmоv, 1983; Arsan et al., 2006).
Розрахунок iндексу видового багатства (iндексу Маргалефа) проводили за формулою:
(S-1)
D =
Öl-»я
ln - натуральний логарифм числа особин.
Результати та Тх обговорення
Фгготестування стану водойми показало, що у проростшв рiпаку озимого, вирощеного на водi з дос-лвджувано! точки № 2 вщбувалося пригнiчення росту пагона на 12%, а довжина кореня була практично на рiвнi контролю (табл. 1).
Висота пагона рослин опрка звичайного, що виро-сли на водi з дослщжуваних точок № 1 i № 2 були на одному рiвнi, а корiнь стимулювався водою з точки № 2 на 36%.
Довжина осьових оргашв рослин соняшника одно-рiчного зростала в умовах росту проростшв на водi з точок № 1 i № 2, причому на водi з точки № 2 в знач-нiй мiрi, що може сввдчити про насичення цих вод бюгенними елементами. Це також сввдчить про висо-ку стшшсть рослин соняшника до токсичних складо-вих побутових стоков.
S - число видiв,
Довжина осьових оргашв 7-ми денних рослин тест-об'екив, пророщених на водi
Таблиця 1
Тест-об'екти Мюце вщбору проб № 1 М1сце вщбору проб № 2
Довжина кореня Висота пагона Довжина кореня Висота пагона
Helianthus annuus L. 117,8 ± 3,4 123,0 ± 7,1 136,2 ± 7,1 224,5 ± 30,5
Brassica napus L. 118,7 ± 5,1 107,1 ± 4,6 108,5 ± 3,7 88,5 ± 2,2
Cucumis sativus L. 104,4 ± 7,2 99,4 ± 6,5 136,8 ± 8,7 105,5± 6,4
1ндикащя стану водойми базуеться на розумшш того, що воднi екосистеми демонструють вiдповiдну реакцш на зовнiшнi подразники антропогенного по-ходження на вах трофiчних рiвнях, кожен з яких мае репаративнi властивостi стосовно нижчих рiвнiв. Тоб-то змiни, яш вiдбуваються на нижчих трофiчних рiв-нях, не впливають на 1хне функцiонування, але у ви-падках, коли iнтенсивнiсть зовнiшнього впливу пере-вищуе «бар'ерний опiр» воднiй екосистем^ можуть спостерiгатися iстотнi порушення на вах рiвнях орга-нiзацil (Slavinskiy, 2006).
Початковi змiни, як1 вщбуваються у водоймi вна-сл1док антропогенного впливу, можуть проявлятися
не вщразу. При антропогеннiй деградацй' водойм видмють 6 фаз: рiвноважну, антропогенно-напружену, кризову, катастрофiчну, фазу розвитку надзвичайно екологiчноl ситуацй' та екологiчний колапс. Покращення екологiчного стану водних систем, яш перебувають на перших трьох стадiях, в1дбу-ваеться тсля припинення антропогенного впливу. В1дновлення пдроекосистеми, яка перебувае у 4-й та 5-й фазах, потребуе значних зусиль. Водойма, яка досягла 6-1 фази, вщновленню не п1длягае. Для запо-бiгання незворотних процесiв у водоймах необхщно вчасно виявити деградацiю пдроекосистеми та вжити
У вод1, яка мютить стоки канал1зацшного колекто-ра, виявили значно менше пдробюнпв: гшлястовусо-го рака Daphnia pulex, безпанцирш коловертки (Rotifera), наупли (Nauplii), нематоди (Nematoda), пол1хети (Polychaeta) (табл. 2).
Розвиток зоопланктону ощнювали за чисельшстю та шдексом видового багатства (вдекс Маргалефа). Кшьшсш показники розвитку зоопланктону е неви-сокими, що щлком зрозумшо з огляду на р1вень нава-нтаження р1чки стоками, i знаходилися у межах 20751275 екз./м3. За чисельшстю переважали коловертки та гшлястовуа раки.
Таблиця 2
Ki. и.ккчи показники розвитку пдробюмтш у дослщжувамих бштопах р. Зубра
термiнових заходiв щодо лкшдацй причин li виник-нення.
У водi дослвджувано! рiчки Зубра на витощ було виявлено 11 таксономiчних одиниць нижчих безхре-бетних: серед зоопланктону - коловерток Polyarthra vulgaris, Brachionus calyciflorus, безпанцирних коло-верток (Rotifera), гшлястовусих рак1в Daphnia pulex, Bosmina longirostris, Chydorus sphaericus, веслоногого рака Cyclops strenuus та його копеподити i науплл (Nauplii), серед бентосу - представнишв нематод (Nematoda), полiхет (Polychaeta).
Станщя вщбору Види Сапробшсть Чпсельшсть, екз./м3 Видове багатсво
ЗООПЛАНКТОН
Родима Synchaetidae Polyarthra vulgaris Carlin ß 50
Родима Brachionidae Brachionus calyciflorus Pallas ß-а 150
Безпанцирш коловертки (Rotifera) 125
s ю о & £ о ю « Родима Daphniidae Daphnia pulex Leydig а 875
Родима Chydoridae Chydorus sphaericus (O.F. Müller) ß-o 125
Родима Bosminidae Bosmina longirostris (O.F. Müller) o-ß 50 1,31
И 1) я о Родима Cyclopidae Cyclops strenuus Fischer Копеподити ß-а 150 125
Наупли (Nauplii) 150
БЕНТОС
Нематоди (Nematoda) 50
Пшхети (Polychaeta) 225
Z = 2075
ЗООПЛАНКТОН
>> Родима Daphniidae Daphnia pulex Leydig ß-а 50
ft О (N ю „ , .S3 £ Безпанцирш Коловертки (Rotifera) 975
Наупли (Nauplii) 75 0,56
и ю U о БЕНТОС
■Л с Нематоди (Nematoda) 125
Пшхети (Polychaeta) 50
Z = 1275
Сапробюлопчний статус виявлених зоопланктон-тiв р. Зубра характеризуе !х як гiдробiонтiв, яш е ви-тривалими до оргашчного забруднення водойми, зокрема Daphnia pulex (а-мезосапроб), Cyclops strenuus (ß-а-мезосапроб), Brachionus calyciflorus (ß-а-мезосапроб). Стан витошв рiки Зубра зпдно з результатами вщбраних проб е сприятлившим для розвитку зоопланктонтiв, анж дшянка рiки бiля коле-ктору канал1зацшних стоков, про що сввдчить шль-к1сть виявлених таксономiчних одиниць пдробюнпв (табл. 2). На витоках шльшсно переважала альфа-мезосапроб Daphnia pulex, у колекторi домiнувала безпанцирна коловертка. 1ндекс видового багатства Маргалефа на обох станщях склав ввдповвдно 1,31 та 0,56, тдтверджуючи таким чином вищезазначене.
Отриманi результати реакцй' живих органiзмiв на дослiджуванi проби води треба ш^вняти з результатами хiмiчного аналiзу води, щоб зробити висновок
про придатшсть дослiджуваних органiзмiв для оцiнки якостi води. Серед хiмiчних характеристик особливо важливим е вмют бiогенних елементiв, як1 визначають трофiчний статус та сапробнiсть водойм. Наявшсть у водоймах токсичних речовин зумовлюватиме пригш-чувальний вплив на розвиток пдробюнпв (Yalynskaya et al., 2002; Khamar and Prokopiv, 2005).
Даш лабораторних дослвджень якостi води у рiчцi Зубра наведено в таблиц 3. Вмiст забруднюючих речовин в обох точках вщбору не перевищуе норм за ГОСТу питтево! води.
Вмiст амiаку, нiтратiв, хлоридiв в дослiджуванiй точцi № 2 дещо вищий, шж на витощ, що сввдчить про потрапляння у воду стоив побутово! канал1зацй. Дос-лвдження якост води за iндексом видового багатства зоопланктону та ростовими показниками проростков рiпаку також сввдчить, що комплексне забруднення води у рiчцi Зубра в дослiджуванiй точщ № 2 е вищим.
Вмнст забруднюючих речовин у водi рiчки Зубра
Таблиця 3
1нград1енти
Норма за ГОСТом 287482, вода питтева
М!сце вщбору проб № 1
Мтсце вщбору проб № 2
Запах, бали
не > 2
Реакщя середовища (рН)
6,0-9,0
7,55
7,6
Кольоровють в градусах
не > 20°
15°
15°
Муттсть (в мг/дм ) Ам1ак (в мг/дм3)
не > 15 мг/дм
1,0
1,1
не гостуеться
0,7
1,3
Штрити (в мг/дм3)
не гостуеться
0,01
0,01
Штрати (в мг/дм )
не > 45,0 мг/дм
2,21
Зал1зо загальне (в мг/дм )
не > 0,3 мг/дм3
0,50
0,55
Твердють загальна (в молях/дм )
не > 7,0 моль/дм3
3,85
3,5
Лужшсть (в молях/дм )
не > 7,0 моль/дм3 не > 350,0 мг/дм3
3,3
3,2
Хлориди (в мг/дм3)
0,3-0,5 мг/дм3
12,5
17,5
Залишковий хлор (в мг/дм )
Характер осаду
тщаний
землистий
Окистсть М2О2/л
не > 5,0 М,О,/л
6,4
6,8
1
1
Висновки
1. Тест-об'ектом для визначення сумарно! якосп води у р. Зубра можуть слугувати рослини ршаку озимого (B. napus).
2. Бюшдикатором якосп води може бути видовий склад зоопланктону р1ки Зубра, який характеризуе значне оргашчне забруднення дослвджуваних д1лянок водойми.
3. Забруднення р. Зубра призводять до зменшення видового багатства пдробюнлв.
У перспектив1 мониторинг стану р1ки Зубра за до-помогою метод1в бшндикацп та бютестування дозволить простежити динамшу р1вня забруднення водних шлях1в м. Львова з метою фшсаци найбшьш несприя-тливих перюд1в для дано! водно! екосистеми. Це дасть можливють вжити превентивних заход1в щодо забруднення р1чки Зубра.
Бiблiографiчнi посилання
Аbаkуmоv, V.A. (1983). Rukоvоdstvо ро mеtоdаm hidrоbiоlоhichеskоhо anаlizа pоvеrhnоstnyh vоd i dоnnyh оtlоzhеniy. L.: Hidrometeoizdat (in Russian). Ananyeva, U.S., Davydov, A.S. (2009). Ekologicheskaya otsenka vozdeistviya osadkov stochnyh vod na pochvu po phytotestirivaniyu. Vestnik Altaiskoho gosudar-stvennoho agrarnoho universiteta (in Russian). Arsan, O.M., Davydov, O.A., Dyachenko, T.M. (2006). Metody hidroekolohichnyh doslidgen poverhnevyh vod. К.: LOHOS (in Ukrainian). Zvit pro resultaty monitorynhu pryrodnoho dovkillya Lvivshchyny za I pivrichchya 2016 r. (2016). Rezhym dostupu: http://ekologia.lviv.ua/images/files/zvit/
monit_piv2016.pd (in Ukrainian). Diduh, Ya.P. (2012). Osnovy bioindykatsii. K.: Naukova
dumka (in Ukrainian). Kutikova, L.A. (1970). Kolovratki phauny SSSR. М.:
Nauka (in Russian). Lisovitskaya, O.V., Terehova, V.A. (2010). Phytotestirovaniye: osnovnyye podhody, problemy
laboratornoho metoda I sovremennyye resheniya. Doklady po ekologicheskomu pochvovedeniyu (in Russian).
Manuilova, V.Ph. (1964). Venvistousyye rachki (Cladocera) phauny SSSR L.: Nauka (in Russian).
Monchenko, V.I. (1973). Phauna Ukrainy. Tsyklopy. K.: Naukova dumka (in Ukrainian).
Romanenko, V.D., Ghukinskyy, V.N. (2003). Aktualnyye problemy I dostigheniya ukrainskoi hidroecologii v oblasti ekologicheskoi otsenki sostoyaniya poverhnostnyh vodnyh obyektov. Hidrobiol. Ghurnal (in Russian).
Slavinskiy, D.A. (2006). Zakonomernosti krizisnyh etapov razvitiya ecosystem na primere dinamiki strukturno-funktsionalnyh izmeneniy: avtoreph. dis. na soiskaniye uch. stepeni kand.biol, nauk: spets. 03.00.16 -«ecologyya» (in Russian).
Khamar, I.S., Prokopiv, A.I. (2005). Bioindykatsiyni metody vstanovlennya ekologichnoho stanu ta yakosti vody ozera Pisochne Shatskoho natsionalnoho pryrodnoho parku. Nauk.zap. Ternopilskoho nats.ped. ins-tu im. Volodymyra Gnatyuka. Ser.: Biolohiya (in Ukrainian).
Yalynskaya, N.S., Oleksiv, I.N., Andrushchyshyn, O.P., Dumych, O.Ya., Edynak, O.P., Savitskaya, O.N. Zabytivskyy, Yu.M. (2002). Hidrobiologicheskiye indikatory toksiphikatsyyi prudov Zapadnoho regiona Ukrainy. Hidrobiol.zhurnal (in Russian).
Holt, E.A., Miller, S.W. (2010). Bioindicators: using organisms to measure environmental impacts nature education. Available from: https://www.nature.com/scitable/ knowledge/library/bioindicators-using-organisms-to-measure-environmental-impacts-16821310
Kaza, M. (2007). Toxicity assessment of water samples from rivers in Central Poland using a battery of microbiotests - a pilot study. 16(1), 81-89.
Received 18.09.2017 Received in revised form 13.10.2017 Accepted 23.10.2017
