Изучение влияния сточных вод Марийского целлюлозного бумажного комбината на Daphnia magna

Вид материала

Реферат

Содержание 2. Материалы и методы 3. Результаты исследования 3.2. Острые опыты со стоками цехов МЦБК Таблица №8 3.3. Изменение токсичности стоков цехов МЦБК Таблица №10

Подобный материал:

• Методы очистки сточных вод, 28.89kb.
• Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков, 327.09kb.
• Контроль различных форм азота в процессе очистки сточных вод, 76.68kb.
• IV. обесфеноливание сточных вод, 255.32kb.
• Н. Л. Великанов, М. Н. Великанова,, 107.31kb.
• Очистка сточных вод, 34.57kb.
• Содержание список литературы, 60.55kb.
• Вопросы к зачету по дисциплине «Водоотведение и очистка сточных вод» для специальности, 19.74kb.
• Реферат установка для очистки сточных вод, 11.06kb.
• Ном переработка сбросов и бытовых и промышленных отходов в г. Москве, 167.96kb.

Министерство образования Республики Марий Эл

Муниципальное учреждение отдела образования

Волжский детский экологический центр.

Изучение влияния сточных вод Марийского целлюлозного бумажного комбината на Daphnia magna.

Исполнитель: Кондратьева Виктория, СШ – 9, 9 кл.

Руководитель: Мичукова М.В., методист, п.д.о. ВДЭЦ

Волжск

2003

Содержание

Введение……………………………………………………..............……...3


1.Обзор литературы…………………………………................…………..5


2.Материал и методы…………………………………………..........……..6


3.Результаты исследования………………………………...............……12


3.1Хронические опыты со сточной водой пруда- отстойника и водотока залива о. Лопатинский................................................................….....…..12


3.2.Острые опыты со стоками цехов МЦБК.....................................…..19


3.3. Изменение токсичности стоков цехов МЦБК после дополнительного отстаивания волокна…………………………………21


Выводы……………………………………………..............…...……...23


Список литературы…………………………………...........…...….…..24

Введение

Развитие промышленности, внедрение в производство технологических процессов, требующих большого количества воды, широкое применение в производстве химически вредных веществ и гидроудаление жидких отходов сопровождаются увеличением количества сточных вод, создающих опасность загрязнения водоёмов. До сих пор, водоемким производством остаётся целлюлозно-бумажная промышленность. Сточные воды сульфат-целлюлозной промышленности содержат большое количество сильно загрязняющих веществ, в том числе органические и минеральные соединения, ядовитые для людей, теплокровных животных, рыб и других водных организмов. Эти стоки отличаются сильным неприятным запахом, трудно окисляются как на очистных сооружениях, так и в природных водоёмах, куда они поступают, вредно влияют на санитарный режим водоемов.

Одним из практических мероприятий, направленных на оздоровление водной среды от загрязнения, является повышение эффективности эксплуатации очистных сооружений промышленных предприятий. Показателями степени очистки производственных вод служат данные физико-химических анализов. Однако, применение химических методов контроля за степнью загрязнения водоёмов стоками сульфат-целлюлозных предприятий и сравнение полученных результатов анализа с предельно допустимыми концентрациями отдельных компонентов этих стоков не дают полной картины загрязнения. Остаётся нерешенным вопрос воздействия химических факторов в их взаимодействии на живые объекты. Только регистрация соответствующих аномальных состояний организма, популяции и сообщества позволяет судить о качестве водной среды с биологической позиции. Поэтому качество очистки сточных вод должно оцениваться не только по гидрохимическим показателям, но и по конечному эффекту: наличию и отсутствию токсического действия данной комбинации загрязняющих веществ в нормативно очищенной или неочищенной сточной воде для водных биоценозов.

Неочищенные сточные воды МЦБК представляют собой многокомпонентные смеси лигнина, продуктов частичной деградации целлюлозы и многих других веществ. Сточные воды МЦБК проходят механическую очистку в прудах-отстойниках о. Лопатинского. Основное назначение прудов - осаждение волокна. За многие годы эксплуатации объем отстойника сильно уменьшился. Осадок в нем разлагается в результате протекания анаэробных процессов (гниение), что приводит к вторичному загрязнению сточных вод. Биологическая и химическая отчистка на МЦБК отсутствуют[3]. Сточные воды МЦБК поступают в р. Волгу, их качество регулярно контролируется Центральной лабораторией МЦБК. Проводится традиционный химический анализ сточных вод, поступающих в реку после отстойника и ниже их выпуска на 500-800 метров. Определяется содержание токсических веществ. Полученные результаты сравниваются с нормами, а также с фоном (вода в районе Курочкино).

Целью нашего исследования явилось изучение влияния сточных вод МЦБК на Daphnia magna St.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить токсичность сточных вод МЦБК в пруде-отстойнике и водотоке – заливе о.Лопатинский.
   
2. Выявить цех МЦБК с наиболее токсичными стоками.
   

. В соответствии с поставленными задачами была принята следующая программа исследования.

1. Обосновать и наметить точки отбора проб

2. Произвести отбор проб

3. Подготовить культуру тест-объекта Daphnia magna St

4. Провести оценку качества проб воды при помощи токсикологиче­ского анализа в пруде-отстойнике и водотоке – заливе о. Лопатинский, а также проб сточных вод варочного, отбельного, химического цехов и общего стока из дюкера МЦБК.

5. Изучить влияние дополнительного отстаивания стоков цехов МЦБК на изменение их токсичности

6. Обобщить и проанализировать полученные данные.


1.Обзор литературы.


Практический опыт введения биотестирования для определения токсичности сточных вод более чем скромен, т.к. затрудненно с помощью биотестов количественное определение концентрации какого-либо одного или нескольких токсичных компонентов в сложной смеси..

Экономический механизм регулирования водопользования основывался только на данных гидрохимического анализа и регламентировался «Инструктивно-методическими указаниями по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды». До последнего времени не было общепринятых подходов к этой проблеме и обоснованной системы биотестов многоцелевого назначения, пригодных для введения в практику контрольной службы и заводских лабораторий. Хотя подходы к решению проблемы комбинированного действия химических веществ известны в мировой и отечественной гидробиологии достаточного давно[11].

В качестве объектов для биотестирования применяются разнообразные организмы-бактерии, водоросли, высшие растения, пиявки, дафнии, моллюски, рыбы и др. [4]. Каждый из этих объектов заслуживает внимания и имеет свои преимущества, но ни один из организмов не мог бы служить универсальным объектом, самым чувствительным ко всем веществам и применимым для разных целей в равной степени. Оптимальной может быть система, включающая в качестве тест - объектов по одному виду водных растений, беспозвоночных и рыб (всего 3-5 видов), состояние которых оценивается по параметрам, относящимся к разным уровням интегральности. Для каждого уровня могут быть выделены частные и интегральные тест - функции. Интегральные параметры характеризуют состояние системы соответствующего уровня наиболее обобщенно, давая суммарный ответ о состоянии системы. Для организма к интегральным могут быть отнесены характеристики выживаемости, роста, плодовитости, а физиологические, биохимические, гистологические и прочие параметры относятся к частным. Надежность ответа снижается по мере удаления системного уровня тест – функции от уровня моделируемого процесса или явления. Биохимический параметр организма, например, надежно характеризует функцию конкретной ферментной системой, с некоторой вероятностью может оценивать состояние организма в целом, и практически бесполезен для оценки экологической ситуации в водоеме[6] .

Сопоставление методов биотестирования может быть проведено с различных точек зрения. Срочность ответа связана с концентрацией действующего вещества. Возрастание концентрации обычно сокращает срок наступления ответной реакции . Наиболее быстрые индивидуальные реакции на токсические воздействия равных концентраций удается регистрировать у простых организмов – водорослей и инфузорий . Наступление таких реакций ограничивается часами и сутками . Днями измеряется проявление ответных реакций у гидр , дафний и рыб по физиолого – биохим . параметрам . Сточки зрения технического оснащения наиболее доступными оказываются методы , основание на регистрации общебиологических характеристик гидробионтов , хотя и они нуждаются в простейшем стационаре .

Доступность тест – объектов также приходится принимать во внимание при выборе соответствующих методов для целей биотестирования. Наиболее просто культивирование высших водных растений , возможное на отстоянной водопроводной воде . На воде из водоема или биологизированной водопроводной воде возможно культивирование дафний . На специальных средах рекомендовано культивировать для биотестирования водоросли , инфузорий и др. Доступность тест–объектов также приходится принимать во внимание при выборе соответствующих методов для целей биотестирования. Наиболее просто культивирование высших водных растений, возможное на отстоянной водопроводной воде. На воде из водоема или биологизированной водопроводной воде возможно культивирование дафний. На специальных средах рекомендовано культивировать для биотестирования водоросли, инфузорий и др.

Кроме того, возникает сложность при сопоставлении результатов биотестирования сточных вод т.к. большинство работ по оценке токсичности проведено с использованием тест-объекта Daphnia magna St Этот метод является достаточно чувствительным и наиболее разработанным.

Планктонные ракообразные относящиеся к роду дафний активные фильтраторы. Пропуская через свой организм большие объёмы воды, они способны накапливать значительные количества токсических веществ, способствуя тем самым естественному самоочищению воды. Скорость аккумуляции загрязняющих веществ у этой группы организмов очень велика [1]. Дафнию в качестве тест-объекта при изучении загрязнений водоёма предложил использовать Науманн ещё в 1934г. В настоящее время в США тест на выживаемость дафний в 48 часовом опыте взят за эталон токсичности водной среды. В некоторых странах (Франция, Германия, Венгрия) дафния принята как стандартный тест-организм. В природных условиях этот вид живет в различных мелких водоёмах, питается бактериями, фитопланктоном и дейтритом. По своей экологической валентности он относится к  мезасапробам. В течение большей части года самки дафний продуцируют партеногенетические яйца [6].

При определении токсичности водной среды проводят кратковременные острые опыты, где основным показателем служит St является наиболее выживаемость гидробионтов. Длительность таких опытов может составлять 2 ч., 24 ч., 48 ч., 96 ч., в зависимости от методики и цели исследования.

По симптомам гибели и физиологическому состоянию дафний можно определить предполагаемые «загрязнители» (токсические вещества) сточных вод. Согласно определительной таблицы токсического действия веществ и физиологического состояния дафний Л.А.Лесникова (1971) [2] можно определять причину смерти дафний.

В конце 1995 года приказом Мин природы РФ № 533 от 27.12.95г. в Российской Федерации был начат эксперимент по внедрению методов биотестирования при оценке качества возвратных вод и взиманию платы с учетом их токсичности.[8]

Таким образом биотестирование сточных и природных вод на Daphnia magna является хорошо разработанным методом.

Изучение влияния сточных вод целлюлозно-бумажного производства на различных гидробионтов описано в ряде работ. Например, в работе Баклановой М.В. «Действие сточных вод целлюлозно-бумажного комбината Усть-Илимского ЛПК на Gamarus lacustris.» Опыты по биотестированию сточных вод Целлюлозного завода и его цехов проводились с целью их контроля, выявления цеха с наиболее токсичными стоками, степени зависимости токсичности сточных вод Целлюлозного завода от поступающих в них стоков. Результаты этих опытов показали, что наиболее токсичными являются стоки от промывного цеха. На протяжении всего периода исследований выживаемость гаммарусов в них была равна 0. Часто токсичными были стоки варочного, отбельного цехов(II).Токсичность стоков отбельного(I), сушильного низка.

Изучение влияния сточных вод Усть-Илимского ЛПК на Daphnia magna показало, что сопостовление результатов ежедневного биоконтроля токсичности сточных вод с данными химического анализа не позволило выявить зависимость между токсичностью и изменением какого-либо контролируемого гидрохимического параметра. Ни один из контролируемых гидрохимических показателей не является существенным для определения токсичности стока. Таким образом контроль за качеством сточных вод необходимо сопровождать специальными токсикологическими исследованиями, в которых учитывается действие всего сложного комплекса веществ на гидробионтов.


2. Материалы и методы


Объекты и методы исследования


Исследование токсичности сточных вод МЦБК проводилось методом биотестирования по методикам Л.А.Лесникова.(1971) (хронические опыты) и Строгонова Н.С. (острые опыты) на дафниях.[6] Хронические опыты ставились со сточной водой МЦБК и пробами воды, взятой из пруда-отстойника о. Лопатинский и после него. Острые опыты ставились со сточными водами варочного, отбельного, химического цехов и стоками целлюлозного производства МЦБК из дюкера. В ходе опыта регистрировались следующие показатели: выживаемость дафний, и физиологическое состояние.

Рассмотрим биологические особенности использованного нами тест- объекта – Daphnia magna St.

В природных условиях этот вид живет в различных мелких водоемах, питается бактериями , фитопланктоном и детритом. По своей экологической валентности относится к мезосапробам. Легко культивируется в лабораторных условиях в любое время года.

Морфология: При малом увеличении микроскопа заметно, что рачек имеет овальное тело , заключенную в прозрачную раковину. Двигается в воде скачками при помощи антенн, развитых несоразмерно с телом. Тело дафнии небольшое – 1,3 – 1,7 мм , а яйценосные самки крупнее – до 3-5 мм. Тело овальное, сжато с боков и неявственно сегментировано на головной , грудной и брюшной отделы. Самцы меньше самок в 2-2,5 раза. Снаружи туловище покрыто прозрачным двустворчатым хитиновым панцирем (раковиной),состоящим из двух слоев и несущим защитную функцию туловища вместе с 5 парами конечностей. Пространство между верхней и верхне-боковой стенками раковины и спиной туловища образуют выводковую камеру, в которой вынашиваются яйца и протекает их эмбриональное развитие.[7]

Культура дафний для проведения опытов выращивалась следующим образом. У наиболее плодовитой дафнии отбиралась молодь одного помета и помещалась в аквариум. В опыте использовали однопометную молодь второго поколения, после подращивания ее в течение 6 суток. Подращивание происходило в банках объемом 3 литра с плотностью посадки 50 мл на одну особь. Для культивирования рачков использовали биологизированную воду. В качестве корма использовали пекарские дрожжи из расчета 2 мл суспензии дрожжей 1-процентного раствора на 3 литра воды, где содержится 60 штук дафний а также не стерильная культура одноклеточной протококковой водоросли Chlorella vulgaris. По методу дозировки корма для дафний из расчета 2 мл/л суспензии водорослей хлореллы с плотностью 25-35млн кл/мл.

Оптимальный режим для выращивания водорослей создается при соблюдении следующих условий: питательная среда Тамийя (таблица 1), круглосуточное освещение лампами дневного света и постоянное продувание атмосферным воздухом[13].

Таблица №1

Состав питательной среды для культивирования зеленых водорослей.

Соли	Среда Тамийя, г/л дист. воды	Среда Успенского №1
KNO3	5.000	0.025
KH2PO4	1.250	0.025
MgSO4*7H2O	2.500	0.025
FeSO4*7H2O	0.003	-----
ЭДТА (Трилон Б)	0,037	-----
CaCl2	-----	0.100
K2CO3	-----	0.037
Микроэлементы* А3 , В2 (мл)	1,0	1,0

*Состав раствора микроэлементов:

А₃(г/л дистиллированной воды) – Н₃ВО₃ 2,86; МnСl₂*4Н₂О 1,80; ZnSO₄*7Н₂О 0,222;NH₄MoO₄ 0.23; NH₄VO₃ 0,023

В₂(мг/л дистиллированной воды) - Н₃ВО₃ 17,64; МnСl₂*4Н₂О 22,96.

Острые опыты с неразбавленными стоками варочного , отбельного, химического цехов и производственными стоками из дюкера ставились в 3 повторностях в банках емкостью 300 мл, после выравнивания температур в пробе воды и маточной культуре дафний. В каждый сосуд помещалось по 6 дафний. Длительность острых опытов составила 24, 48 и 72 часа. У погибших и иммобилизованных дафний регистрировались симптомы гибели. Время гибели рачков отмечалось по наступлению неподвижности: дафнии лежат на дне, плавательные движения отсутствуют и не возобновляются при покачивании.

В хронических опытах со сточной водой из пруда отстойника и водотока-залива о. Лопатинский регистрация физиологического состояния фиксировалась каждые двое суток. При просмотрах у дафний регистрировались: окраска тела, наполненность кишечника, состояние фильтровального аппарата, количество линек. (Таблицы №2, 3). Продолжительность хронических опытов 15 суток.


Таблица 2

Окраска содержимого кишечника и ее обозначение для сокращенной записи

Окраска содержимого кишечника	Обра-зование	Окраска содержимого кишечика	Образование
Оливковая (буровато-зеленая) Зеленая Охристо-желтая («песчаная»)	О З Ох	Коричневая Серая Черная	К С Ч

Таблица 3


Шкала для оценки степени наполнения кишечника дафний и характера его содержимого.

Характеристика содержимого кишечника

Балл

Отсутствует (кишечник пуст) Содержимое заполняет меньше половины кишечника, часто не прилегает к его стенкам Содержимое рыхло заполняет кишечник, от 1\2 до 3\4 его протяжения Кишечник заполнен более, чем на 3\4 или весь , но когда местами отстает от стенок , или если его содержимое просвечивает (передняя часть кишечника может просвечивать и при следующем балле). Кишечник весь забит пищей , которая может просвечивать только в его передней части . Кишечник заполнен весь или почти весь , но очень прозрачным , едва заметным содержимым . Содержимое заполняет кишечник сплошь , оно явно окрашено, но просвечивает на всем протяжении кишечника . Примечание: Балл к1а не дается из-за малого различия с баллом к1

к1 к2 к3 к4 к5 к2а к3а

. Параллельно с данными опытами проводились наблюдения состояния дафний в биологизированной водопроводной воде ( контроле ) для сравнения полученных результатов. Для количественной оценки токсичности проб воды применялась четырехбальная система Н.С.Строганова( 1971 )[16].( Таблица № 4 ).


Таблица 4

Шкала токсичности по Н.С. Строганова

Количественная оценка ( балл )	Продолжительность жизни 50% дафний ( дни )	Оценка токсичности
1	до 20	Слабая токсичность или ее отсутствие
2	до 10	Средняя токсичность
3	до 5	Сильная токсичность
4	до 2	Весьма сильная токсичность

3. Результаты исследования

3.1.Хронические опыты со сточной водой пруда-отстойника и водотока – залива о. Лопатинский.


В период 6.10.00г. по 21.10.00г. нами были поставлены хронические опыты на дафниях по изучению токсичности сточных вод МЦБК и проб воды взятых из водотока - залива о. Лопатинский. Пробы воды пруда-отстойника были взяты в точках расположенных по мере удаления от места сброса сточных вод МЦБК. На рис. №1 показана карта-схема района сброса сточных вод МЦБК с указанием точек отбора проб воды.

В ходе эксперимента оценка токсичности проводилась по следующим критериям: выживаемость и физиологическое состояние дафний. Срок проведения опытов по методике Л.А. Лесникова 10-15 суток. Наш эксперимент длился 15 суток. Результаты опыта представлены в таблице №5

.

Выживаемость дафний в опыте со сточной водой МЦБК и в пробах воды из водотока-залива о.Лопатинский.

Таблица№5

Сутки	1	2	3	4	6	8	10	12	14	15
К	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
№1	100	0	-	-	-	-	-	-	-	-
№2	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
№4	100	100	88	88	88	88	88	88	88	88
№5	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
№6	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
№7	100	100	100	100	100	100	100	100	100	90

К – контроль

№1 – производственные сточные воды МЦБК

№2– условно чистые воды производства МЦБК.

№4 – вода после отстойника

№5 – вода на выходе из водотока-залива о. Лопатинский

№6 – вода из устья залива р.Волги.

№7 – условно чистые воды р. Волги


Рис.№1 Карта-схема района сброса сточных вод МЦБК в пруд-отстойник о. Лопатинский.




№1 – производственные сточные воды МЦБК

№2– условно чистые воды производства МЦБК.

№3- вода из пруда - отстойника

№4 – вода после отстойника

№5 – вода на выходе из водотока-залива о. Лопатинский

№6 – вода из устья залива р.Волги.

№7 – условно чистые воды р. Волги

По данным таблицы была построена диаграмма №1.(Рис.2)


Рис. 2. Диаграмма №1. Выживаемость дафний в опыте со сточной водой МЦБК и водой из водотока -залива о.Лопатинский

К – контроль

№1 – производственные сточные воды МЦБК

№2 – условно чистые воды производства МЦБК.

№3 – вода после пруда - отстойника

№4 – вода на выходе из залива о. Лопатинского

№5 – вода из устья залива.

№6 – условно чистые воды р. Волги

Из диаграммы видно, что величина выживаемости дафний в стоке МЦБК равна 0. Гибель дафний произошла уже через сутки. Мертвые дафнии плавали на поверхности воды и имели помутневшее тело, покрытое обрастаниями, фильтровальный аппарат дафний был несколько выдвинут вперед, окраска тела имела розоватый оттенок. Все это признаки кислородного голодания и большого содержания органических веществ в воде. Стоки имели резкий, неприятный запах, на дне сосуда наблюдался волокнистый осадок (целлюлоза).Таким образом , производственные стоки МЦБК по шкале Н.С. Строгонова обладают «весьма сильной токсичностью».

Выживаемость дафний в пробе воды №3 (после отстойника) снизилась на 3-и сутки до 88%. У погибших дафний были раскрыты створки панциря, забит фильтровальный аппарат, кишечник заполнен прозрачным содержимым. Следовательно, гибель дафний наступила в результате комбинированного действия загрязняющих веществ: большое содержание органических веществ привело к невозможности функционирования фильтровального аппарата; раскрытые створки панциря говорят о наличии органических токсических веществ с раздражающим типом действия .

Выживаемость дафний в пробе воды взятой с середины Волги к концу опыта составила 90 %. Погибшие особи имели все признаки голодания: окраска тела постепенно бледнела, у них исчезали капли жира, число яиц в выводковых камерах сокращалось до 1-2, многие самки становились бесплодными. Гибель наступает через 5-10 дней, но отдельные особи живут и дольше. По данным определительной таблицы Л.А. Лесникова проба воды взята с олигосапробного участка водоёма.

Выживаемость дафний в остальных пробах не отличалась от контроля. Физиологическое состояние дафний было в норме.

В связи с тем, что в первом хроническом опыте нами не были взяты пробы воды из пруда-отстойника о. Лопатинского 13.10.00.г. был поставлен хронический опыт со сточной водой пруда-отстойника(проба №3). Результаты этого опыта приведены в таблице №6.

Таблица № 6

Выживаемость дафний в опыте со сточной водой пруда-отстойника о.Лопатинский

№ пробы	15.11.	16.11.	18.11.	20.11.	23.11.	25.11.	27.11.	29.11.
К	100	100	100	100	100	100	100	100
Сток	100	96,7	90	90	83,3	40	40	40

По данным таблицы № 2 был построен график «Выживаемость дафний в опыте со сточной водой пруда-отстойника о.Лопатинский».( Рис.3)

Рис. 3. Выживаемость дафний со сточной водой пруда – отстойника.

Из графика видно, что выживаемость дафний мало отличается от контроля в течение первых пяти суток. Затем она снижается в течение следующих пяти суток до величины 83,3%и далее до 40% за последующие семь суток. Мертвые дафнии имели следующие признаки: фильтровальный аппарат забит сгустками, т.е. смерть наступила в результате избытка органического вещества в пробе воды. Сточные воды пруда-отстойника обладают слабой токсичностью по шкале Н.С. Строганова, т.к. продолжительность жизни 50% дафний была более 10 суток.

По результатам, проведенных хронических экспериментов, нами была построена диаграмма «Выживаемость дафний в различных пробах воды» (Рис. №4). Диаграмма показывает изменение токсичности стоков МЦБК по мере удаления от места сброса. Из рисунка видно, что наибольшей токсичностью обладают неразбавленные стоки МЦБК, а наименьшей токсичностью – вода в пробах №5,6.

Рис.4 Диаграмма №2 Выживаемость дафний в пробах воды по мере удаления от места сброса. стоков МЦБ.

Проба №1 – производственный сток МЦБК

Проба № 2 – условно-чистые воды производства МЦБК

Проба № 3 – вода из пруда - отстойника

Проба № 4 – сточная вода после пруда-отстойника

Проба № 5 – вода на выходе из водотока-залива о.Лопатинский

Проба №6 – вода из устья залива

Проба№7 – условно чистая вода р.Волги

Данные опытов подверглись статистической обработке. Была произведена оценка достоверности различий величин выживаемости дафний в контроле и в пробах. Определение достоверности отклонения осуществлялся методами вариационной статистики[12]. При этом вычислялись:

1. Среднеарифметическое значение показателя М по формуле

где V сумма показателей выживаемости в пробах в каждой повторности

2.Ошибка среднего арифметического m по формуле

где– квадратичное отклонение по формуле:

С- дисперсия, или сумма квадратов центральных отклонений, т.е. квадратов разности каждой даты и среднеарифметической по формуле:

3. Критерий достоверности различий td:

где М₁ и М₂ – сравниваемые средние величины, m₁ и m₂ – ошибки среднего арифметического

Критерий достоверности сравнивается со стандартным значением критерия Стьюдента. В данном случае различия достоверны, если критерий достоверности больше чем 2,78 при уровне значимости Р = 0,05 и степени свободы v =n₁+n₂-2. Значения критерия достоверности различий между контролем и тестируемыми пробами приведены в таблице № 7.

Таблица№7

Критерий достоверности различий значений выживаемости дафний в пробах и контроле

Сутки	1-е сутки	3-и сутки	4-е сутки	6-е сутки	8-е сутки	10-е сутки	12-е сутки	14-е сутки	15-е сутки
Проба №1	Н	Д	-	-	-	-	-	-	-
Проба №2	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н
Проба №3	Н	0,82	1,43	1,43	4,14	4,28	4,28	4,28	4,28
Проба №4	Н	Н	0,82	0,82	0,82	0,82	0,82	0,82	0,82
Проба №5	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н
Проба №6	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н
Проба №7	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н	Н

Примечание: Н-разность не достоверна

Д – разность достоверна.

Таким образом, выживаемость дафний в эксперименте с пробой №1 достоверно отличается от контроля. Различие значений выживаемости дафний в пробе воды из пруда – отстойника и контрольной пробы статистически достоверно уже через 7 суток т.к. вычисленное значение td>tst=2,78, для уровня значимости p=0,05. В остальных пробах воды величина выживаемости дафний статистически неотличима от контроля.

Нами были исследованы работы по биотестированию стоков МЦБК 1994 года [13] и 1995г.[8] По этим данным «водоток-залив» оказывает благоприятное влияние на качество проходящих через него сточных вод, однако, при этом их токсичность сохраняется.

Сравнивая данные 1994, 1995 и 2000 гг. можно сказать , что токсичность стоков пруда – отстойника значительно снизилась от «гипертоксичности» до «слабой токсичности» по шкале Н.С.Строганова. Вода в устье залива стала нетоксичной по шкале Н.С. Строганова. Все работы были проведены осенью и весной что исключает возможность влияния на результаты исследований более высокой температуры воды летнего периода. Вероятно, отличия результатов исследований имеют другую причину. Возможно, что изменилось соотношение и количество загрязняющих веществ в стоках, или изменился объём стоков МЦБК, в связи с уменьшением объема производства.


3.2. Острые опыты со стоками цехов МЦБК


В период с 12. 02. по 14.02.2002 года нами были поставлены острые опыта на дафниях по изучению токсичности неразбавленных стоков варочного, отбельного, химического цехов и производственных стоков МЦБК. В ходе эксперимента оценка токсичности проводилась по следующим критериям: выживаемость и симптомы гибели дафний. Длительность опытов 72 часа. Выживаемость фиксировалась через каждые сутки.

Результаты опытов представлены в таблице№8

Таблица №8

Выживаемость дафний в острых опытах в %.

Сутки	Контроль	Проба№1	Проба№2	Проба№3	Проба№4
12.02	100	100	100	100	100
13.02	100	94,4	66,7	100	27,7
14.02	100	61,9	44,4	100	27,7

Проба№1 – варочный цех

Проба№2 – отбельный цех

Проба№3 – химический цех

Проба№4 – производственные стоки из дюкера

По данным опытов нами была построена диаграмма (рис.6)

Рис. 6 Выживаемость дафний в острых опытах.

П
роба№1 – варочный цех

Проба№2 – отбельный цех

Проба№3 – химический цех

Проба№4 – производственные стоки из дюкера


Острые опыты показали, что цехом с наиболее токсичными стоками является отбельный цех. Выживаемость в стоках отбельного цеха на третьи сутки опыта составила 44,4%, что по шкале Строганова Н.С говорит о наличии «очень сильной токсичности». К категории «сильной» токсичности относятся стоки варочного цеха. Выживаемость в данной пробе воды составила 62% на конец опыта.

В производственных стоках МЦБК из дюкера наблюдается усиление токсичности. Выживаемость дафний уже на вторые сутки опыта составила 27,7 %.

Анализ симптомов гибели дафний показал, что гибель дафний в стоках варочного цеха наступала из-за наличия большого количества взвешенных частиц, волокон целлюлозы. Фильтровальный аппарат дафний, поскольку они относятся к тонким фильтраторам не может функционировать в данных условиях. Состояние кишечника погибших особей оценивается по шкале Лесникова Л.А. в 2 балла, т.е. содержимое его прозрачно, часто не прилегает к стенкам кишечника. Таким образом можно говорить о голодании дафний.

В стоках отбельного цеха погибшие особи имели желто-розовую окраску тела, имелось помутнение плазмы в области грудных ножек, кишечник дафний был сжат и имел волнообразную форму. Таким образом, гибель дафний возможно происходила в результате действия токсических веществ с раздражающим действием и низкого содержания кислорода в стоках.

В производственных стоках МЦБК из дюкера у дафний наблюдались следующие симптомы гибели: в области грудных ножек имелись красные точки (гемоглобин), что говорит о дефиците кислорода в стоках, фильтровальный аппарат дафний забит сгустками, кишечник имел волнообразную форму. Таким образом, здесь действовала совокупность факторов, что и сказалось на увеличении токсичности стоков.Данные по выживаемости дафний были статистически обработаны. Результаты представлены в таблице № 9.

Статистические показатели	(контроль)	проба 1	проба 2	проба 3	проба 4
среднее арифм. М	100	61,1	44,43333	100	27,8
Сумма квадратов	30000	12496,67	6666,67	30000	3057,78
С-Дисперсия	0	1297,04	743,7067	0	739,26
сигма (среднекв. откл)	0	25,46606	19,2835	0	19,22576
m - ошибка ср. арифм	0	18,00722	13,63549	0	13,59467
критерий достоверности,td		2,160245	4,075149		5,310906

Таким образом, выживаемость дафний в производственных стоках МЦБК из дюкера и стоках отбельного цеха достоверно отличается от контроля. О токсичности стоков варочного цеха можно только предполагать, необходимо проверить токсичность стоков варочного цеха повторными опытами.


3.3. Изменение токсичности стоков цехов МЦБК

после дополнительного отстаивания волокна.


В период с 20.06.02. по 22.06.02 года нами были поставлены острые опыта(48 часов) на дафниях по изучению влияния дополнительного отстаивания стоков цехов МЦБК на изменение их токсичности. Для эксперимента были отобраны следующие стоки: с бумажной фабрики №1(проба№1), бумажной фабрики №2 (проба №2), из очистного отдела промывного цеха (проба №3)и общий производственный сток из дюкера(проба№4).

Перед постановкой опыта стоки были разделены на две части, одна из которых отстаивалась в течение 1 часа. Затем декантированные стоки (без осадка) и стоки не подвергшиеся отстаиванию использовались в опытах с дафниями. Токсичность стоков определялась по выживаемости дафний.

Результаты опытов представлены в таблице№1.


Выживаемость дафний в опыте по изучению влияния дополнительного отстаивания стоков на изменение их токсичности.

Таблица №10

Сутки	Контроль	Проба №1	Проба №2	Проба№3	Проба №1*	Проба№2*	Проба№3*
21.06	100	100	100	91,6	93,3	93,3	88,3

Проба№1-стоки с бумажной фабрики №1

Проба№2-стоки очистного отдела промывного цеха

Проба№3-общие производственные стоки из дюкера

Проба№1*- стоки с бумажной фабрики №1 после отстаивания в течение 1 часа

Проба№2*- стоки очистного отдела промывного цеха после отстаивания в течение 1 часа

Проба№3*- общие производственные стоки из дюкера после отстаивания в течение 1 часа


По результатам опыта была построена диаграмма (Рис7.):


а
нные опыта были статистически обработаны. Был вычислен критерий достоверности разности td между выживаемостью дафний в пробах с отстоянными стоками и пробах с не отстоянными стоками. Данный анализ показал, что различия между выживаемостью дафний в стоках после отстаивания и без него не достоверны. Следовательно, можно предположить, что дополнительное отстаивание стоков не влияет на изменение их токсичности.


Выводы


Анализируя результаты проведенных хронических и острых опытов по изучению влияния сточных вод МЦБК можно сделать следующие выводы:

1. Производственные стоки МЦБК обладают весьма сильной токсичностью по шкале Н.С.Строганова,
   
2. Условно чистые воды производства МЦБК не обладают токсичностью.
   
3. Сточные воды пруда-отстойника обладают слабой токсичностью по шкале Н.С. Строганова, т.к. продолжительность жизни 50% дафний была более 10 суток.
   
4. Вода, взятая после пруда-отстойника, не обладает токсичностью, т.к. величина выживаемости в конце опыта статистически не отличалась от контрольной.
   
5. Проба воды, взятая с середины реки Волги соответствует олигосапробно-мезосапробному участку водоема по определительной таблице физиологического состояния дафний Л.А. Лесникова.
   
6. Токсичность стоков МЦБК снижается в пруде-отстойнике от гипертоксичности до категории «слабая токсичность». Это может происходить за счет следующих факторов:
   

а)Разбавление сточных вод МЦБК условно чистыми водами с ТЭЦ (проба №2).

б)Снижение токсичности в результате процессов самоочищение пруда-отстойника.

7). Процессы самоочищения продолжаются в заливе о.Лопатинского,

и при выходе в р.Волгу вода не отличается по токсичности от контрольной.

8). Стоки отбельного цеха обладают «сильной токсичностью по шкале

Н.С. Строганова.

9). Токсичность производственных стоков в большей степени

определяется сточными водами отбельного цеха.

10. Дополнительное отстаивание стоков из цехов МЦБК от волокна не влияет на изменение их токсичности.


Список литературы.

1. Брагинский Л.П., Величко И.М., Щербань Э.П. Пресноводный планктон в токсической среде. Киев. Изд. Наукова думка. 1987г.
   
2. Гелалашвили Д.Б., Лукичев Ю.Ф. и др. «Итоги и перспективы применения методов биотестирования для оценки токсичности возвратных вод: нижегородский опыт» // «Экология и промышленность России»- 1998г №10.с.33-36.
   
3. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Марий Эл в 1995г., Й-Ола,1996г.
   
4. Гусев А.Г. Влияние сточных вод и лесосплава на рыбохозяйственные водоёмы и ущерб, наносимый загрязнением рыбной промышленности СССР. Известия Гос. НИОРХ т.66. 1967г.
   
5. . Карюхина Г.А, Чурбанова И.Н. Контроль качества воды, М.,1977г.
   
6. Лесников Л.А. Методика оценки влияния воды из природных водоёмов на дафний. В кн.: «Методики биологических исследований по водной токсикологии. Изд-во «Наука».1971г.
   
7. Мануйлова Е.Ф. Ветвистоусые рачки фауны СССР. 1964г.
   
8. Мариева Т. Биотестирование сточных вод МЦБК, СШ-1, г. Волжск
   
9. Муратов С.Р., Муратова С.С. Как оформлять научно-исследовательские работы учащихся, готовить доклады и тезисы к публикациям Казань, 1997г.
   
10. Окружающая природная среда России /Краткий обзор/ М., 1995г.
    
11. Патин С.А. Биотестирование как метод изучения и предотвращения загрязнения водоемов. Ленинград. 1987г.
    
12. Плохинский Н.А. Биометрия. Изд-во МГУ, 1970г.
    
13. Самойлов К., Вальтер Е. О загрязненности и роли залива на о.Лопатинском в обезвреживании промышленных сточных вод.// «Экобраз» – 1996г. №2
    
14. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнений №4630-88
    
15. . Строганов Н.С. Методика определения токсичности водной среды. Ленинград.1987г.
    
16. Строганов Н.С., Исакова Е.Ф., Колосова Л.В.. Метод биотестирования качества вод с использованием дафний. В кн.: Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. Ленинград, Гидрометиоиздат, 1971г, выпуск 1.
    
17. Филенко О.Ф. Водная токсикология. Черноголовка.1988г.