Повна версія

Головна arrow Екологія arrow ОЦІНКА ЯКОСТІ ВОДИ ВОДОЙМ РИБОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ВСТАНОВЛЕННЯ ГРАНИЧНО ДОПУСТИМИХ КОНЦЕНТРАЦІЙ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН

Одним з найголовніших питань нормування є встановлення біологічно обґрунтованих ГДК шкідливих речовин у воді рибогосподарських водойм. До 1974 р було встановлено ГДК шкідливих речовин для води рибогосподарських водойм близько 70, що в кілька разів менше запитів промисловості за кількістю.

Роботи по встановленню ГДК дуже трудомісткі, вимагають великої чіткості і покладають на дослідників велику відповідальність. Невеликі помилки в бік завищення або заниження можуть привести до підриву рибних запасів або до економічних втрат. Труднощі встановлення ГДК шкідливих речовин у воді рибогосподарських водойм обумовлюється ще й тим, що ми не завжди знаємо, що вважати нормальним станом організму, до яких меж організм, змінюючись від впливу середовища, може перебувати в нормальному стані. Це відноситься не тільки до риб, але і до інших гідробіонтів. Проблема норми організму залишається ще «запеклій фізіологічної та біологічної проблемою». У той же час при проведенні токсикологічних дослідів з водними організмами для встановлення ГДК шкідливих речовин завданням дослідників є вміння відрізняти норму від патології, защітнофізіологіческіе реакції організмів від патологічних реакцій, які свідчать про порушення нормальної життєдіяльності організмів, порушення нормальної діяльності окремих органів, тканин і т.д .

Біологічне і, зокрема, рибогосподарська нормування ставить перед собою більш широкі цілі, ніж гігієнічний. З біологічних позицій, вода повинна бути не тільки придатною для водокористування населення, але і нормальним середовищем для життя риб та інших гідробіонтів і мати властивості, що забезпечують нормальний хід біологічних процесів і збереження господарських якостей промислових гідробіонтів і їх потомства. Тому іншим повинен бути і критерій токсичності.

Питання про критерії токсичності найбільш повно висвітлений Н.С. Строгановим (1975). Виходячи з висловлених вище вимог до якості води з біологічних позицій, він рекомендує вважати біологічним критерієм токсичності водного середовища збереження виду, плодючість і якість потомства. Абсолютно ясно, що якщо надходять у водойму забруднення в результаті нормування будуть доведені до таких кількісних концентрацій, що не справляють негативного впливу на плодючість організмів і якість їх потомства, то не буде порушена і життя в водоймах. У плодючості і якості потомства в цих двох проявах життя сконцентрована вся основа існування виду. «У них виявляються в інтегральної та опосередкованій формі все біохімічні та фізіологічні процеси організму». Мірилом цього критерію може бути тільки порушення біологічної норми, а також господарської норми, якщо розуміти під останньою нормальні якості промислових гідробіонтів як продуктів, що використовуються людиною.

Н.С. Строганов пише, що біологічна норма «в кінцевому підсумку забезпечується фізіологічною нормою». Однак порушення останньої не може бути мірилом критерію токсичності, «так як при багатьох порушеннях фізіологічної норми організми розмножуються і дають життєздатне потомство».

На противагу даним поглядам висловлюються і інші, які отримали найбільшу освітлення в роботах В.І. Лук'яненко (1967). Він вважає, що «при проведенні дослідів з біологічного нормування шкідливих речовин для рибогосподарських водойм та визначення порогового токсичного ефекту стічних вод, першорядне значення має фізіологічна норма організму, а не біологічна». Одночасно він зазначає, що «фізіологічна норма лежить в основі біологічної». Біологічний критерій, на його думку, «має цілком певне значення для оцінки правильності та ефективності біологічного нормування шкідливих речовин в природних водоймах, але не має безпосереднього значення в методичному відношенні» і «дуже обмежене значення в практичному відношенні, оскільки може бути використаний тільки в дослідах з гідробіонтами з коротким біологічним циклом (в основному безхребетні) ». До риб цей критерій мало можна застосувати не тільки через значну тривалість їх біологічного циклу. Плодючість і якість потомства - функція багатьох змінних, яка визначається нормальним перебігом різноманітних фізіологічних процесів. Хід цих процесів може бути порушений лише масованим токсичним впливом ... ». В.І. Лук'яненко звертає також увагу на те, що «чутливість різних функціональних систем організму до токсичного впливу неоднакова, при різних отрути й порушення діяльності одних настає пізніше, ніж інших». Тому порушення ряду функціональних систем може наступити і «надати згубну дію на організм задовго до того періоду, коли можна буде судити про плодючості і якості потомства».

Таким чином, при рибогосподарському нормуванні встановлення ГДК шкідливих речовин у воді водойм має проводитися не тільки з метою запобігання патологічних змін в організмах, а й з метою збереження високих якостей навколишнього організми водного середовища і протікають в ній біологічних процесів.

Гранично допустимі концентрації для рибогосподарських водойм повинні захистити водні організми і від цих глибоких наслідків, викликаних забрудненою середовищем, тобто оберегти від погіршення якості потомства.

Висока біологічна продуктивність рибогосподарських водойм може бути збережена тільки в тому випадку, якщо в них нс буде порушуватися відтворення. Тому з рибогосподарських позицій критерієм токсичності, безумовно, слід вважати збереження виду, плодючості, якості потомства і якості продукції, одержуваної з гідробіонтів, тобто господарської норми. Тільки такий підхід до нормування забруднень в рибогосподарських водоймах може забезпечити збереження необхідної чистоти води як середовища існування водних організмів, високі запаси риб і інших промислових гідробіонтів і певний рівень їх видобутку.

У практиці рибогосподарського нормування були прийняті наступні показники шкідливості: органолептичний, загальносанітарна і токсикологічний (або санітарно-токсикологічний) і, крім цього, ще рибогосподарський (псування якостей промислових гідробіонтів). Той показник шкідливості, який характеризується найменшою концентрацією токсичної речовини, називається лімітуючим показником шкідливості.

Встановлення гранично допустимих концентрацій практично зводиться до виявлення порогів шкідливої і нешкідливого дії токсичних речовин з тих чи інших лімітуючим показниками шкідливості. Найменша концентрація речовини, при якій починають з'являтися незначні мінімальні зміни в організмах або в водному середовищі з того чи іншого показника шкідливості (органолептическому, загальносанітарною, токсикологічних, рибо- господарському), називається порогової концентрацією або мінімально діючої концентрацією речовини.

Максимально нешкідливу концентрацію, при якій сучасними методами досліджень не виявляється ніяких змін в середовищі і в організмах, у гігієністів прийнято називати подпороговой концентрацією. Досліди по встановленню ГДК ведуться з різними організмами (риби, кормові безхребетні та ін.), Що володіють різною чутливістю до токсичних речовин. Під час проведення цих дослідів виявляють найбільш слабке біологічне ланка серед випробовуваних організмів і встановлюють максимально недіючі концентрації для досліджуваних токсичних речовин з того чи іншого показника шкідливості. Слабким біологічним ланкою можуть бути риби, водорості, представники бентосу і т.д. До більшості токсичних речовин зазвичай більш чутливі тварини, а не водорості, гриби і бактерії.

Максимально недіюча (нешкідлива) концентрація з найбільш слабкого біологічного ланки по відношенню до досліджуваного речовини приймається за гранично допустиму концентрацію (ГДК) у воді рибогосподарських водойм. Пояснимо це на прикладі встановлення ГДК цинку. Так, наприклад, було виявлено, що лімітуючим показником шкідливості цинку є токсикологічний. Встановлено, що концентрація цинку 0,5 мг / л не робить негативного впливу на риб, не порушує їхніх розвинена і не впливає негативно на личинок риб і їх розвиток. Але ця концентрація негативно позначається на представниках планктону (дафнії). Більш низька концентрація цинку 0,1 мг / л не впливає негативно на виживання дафній і на хід процесів самоочищення, але гальмує їх розвиток.

У розчинах, що містять 0,05 мг / л цинку, розвиток дафній йде нормально до третього покоління, але особини цього покоління робляться безплідними і потомства не дають. Тільки концентрація 0,01 мг / л Zn не викликає ніяких порушень і в наступних поколіннях. Таким чином, найбільш слабким біологічним ланкою по відношенню до цинку є планктон. Максимально недіючої концентрацією для планктону по токсикологическому показником шкідливості є 0,01 мг / л. Це означає, що за іншими показниками шкідливості (органолептическому, загальносанітарною, рибогосподарського) нешкідлива концентрація знаходиться на даному рівні або вище його, але ні в якому разі не нижче. Цим самим створюється запас надійності для запобігання негативного впливу цинку на організми і водойма за іншими показниками шкідливості.

Іноді лімітуючим показником шкідливості є не токсикологічний і не загальносанітарна, а органолептичний або рибогосподарський. Наприклад, вміст у воді 0,1 мг / л розчинних і емульгування нафтопродуктів стічних вод нафтопереробних підприємств нешкідливо для водних організмів, їх розвитку і потомства, але при тривалій дії викликає псування товарних і смакових якостей риби. При вмісті у воді 0,05 мг / л нафтопродуктів цього не спостерігається. Тому ця концентрація була прийнята за ГДК шкідливих речовин у воді рибогосподарських водойм. Лімітуючим показником шкідливості в даному випадку виявився рибогосподарський.

За цим же показником шкідливості була встановлена гранично допустима концентрація у воді фенолу, рівна 0,001 мг / л.

У тих випадках, коли встановлюють ГДК речовини, що має запах або смак, доцільно починати досліди з визначення нешкідливою концентрації по органолептичними показниками, визначення якого відносно нескладно. Це значно полегшує подальші дослідження за іншими показниками шкідливості, так як їх можна починати з нешкідливої концентрації, отриманої по органолептичними показниками шкідливості. Слід лише враховувати, що запахи, а іноді і забарвлення, можуть маскувати присутність у воді продуктів розкладання тваринних і рослинних матеріалів. Можуть вони також зникати при відстоюванні, аерація, підвищенні температури.

Встановлена нешкідлива, недіюча концентрація того чи іншого речовини по лімітуючий показник шкідливості є практично нешкідливою для життя водойми в цілому. Ця концентрація може бути прийнята за гранично допустиму для води рибогосподарських водойм, якщо у даної речовини відсутні кумулятивні властивості. При наявності кумулятивних властивостей слід внести поправку на акумуляцію.

Викладене показує, що не можна встановити ГДК шкідливих речовин у воді рибогосподарських водойм на підставі проведення експериментальних робіт по впливу токсичних речовин тільки на представників одного біологічного ланки і тим більше на основі робіт з будь-яким одним організмом.

Рекомендується вважати гранично допустимою концентрацією шкідливих речовин у воді рибогосподарських водойм таку концентрацію речовини (або комплексу речовин), яка не робить негативного впливу на режим водойм, на водні організми (за найбільш слабким біологічному Евен), на їх розвиток і потомство.

У більш широкому формулюванні це можна викласти наступним чином. Гранично допустима концентрація - це така концентрація речовини або комплексу речовин, короткочасне або тривалий вплив якої на водні організми прямо чи через що змінилася під її впливом водне середовище не викличе у них протягом всього циклу їх розвитку змін, що виходять за межі фізіологічних пристосувальних реакцій, не порушить нормальний хід біологічних процесів формування якості воли у водоймі і не позначиться негативно на плодючості і якості потомства водних організмів, а для промислових х гідробіонтів і на товарних, смакових і промислових якостях. Іншими словами, це така концентрація, яка нс буде викликати порушень фізіологічної, біологічної та рибогосподарської норм в сьогоденні і майбутньому.

Н.С. Строганов (1972) рекомендує вважати за ГДК води водойм ту максимальну концентрацію речовини, при якій не порушується (не погіршується) жоден з наступних показників: процеси мінералізації органічних речовин; органолептичні властивості води і промислових організмів (риби, раки, молюски); життєдіяльність (виживаність, ріст, розмноження, плодючість і якість потомства) основних груп водних організмів (рослини, безхребетні тварини, риби), що грають важливу роль у формуванні якості води, створення і трансформації органічної речовини. ГДК повинна забезпечувати нормальний хід біологічних процесів, що формують якість води, і не погіршувати товарні якості промислових організмів,

У практиці нормування доводиться встановлювати ГДК синтетичних речовин з недостатньо вивченим складом і властивостями і з невідомими-змінами, що відбуваються з речовиною в подальшому в воді і в організмах. Вони можуть піддаватися різним перетворенням під впливом окислення, відновлення, гидролитического розпаду і т.д., можуть взаємодіяти з іншими речовинами, утворюючи нерозчинні сполуки, що відкладаються і накопичуються з плином часу в органах і тканинах організмів. Правда, в більшості випадків перетворення токсичних речовин і їх взаємодія з іншими речовинами призводить до утворення менш отруйних речовин, але буває і зворотне явище, коли утворюються і більш отруйні речовини. Тому доцільно встановлену нешкідливу концентрацію по лімітуючий показник шкідливості для найбільш слабкого біологічного ланки приймати за ГДК води рибогосподарських водойм з деяким запасом надійності. Введення «коефіцієнта безпеки» буде служити гарантією від можливого несприятливого впливу даної речовини в майбутньому на водойму і водні організми.

Це необхідно і з інших причин. Ступінь впливу того чи іншого речовини на організми залежить не тільки від його властивостей, але і від ряду зовнішніх чинників (температура, насиченість води киснем, її мінералізація, час впливу, наявність у воді інших токсичних речовин або природних речовин, що підсилюють або послаблюють вплив токсичної речовини - таннидов, гумінових кислот і т.д.). Внаслідок цього встановлені в досвіді нешкідливі концентрації можуть не відображати повністю шкідливої дії досліджуваного токсичної речовини, що може бути усунуто введенням коефіцієнта безпеки. Ретельне проведення експериментальних робіт з урахуванням усіх факторів, що впливають на їх точність, також сприяє точному встановленню ГДК.

У м'якій воді токсичність ряду металів проявляється значно сильніше, ніж в жорсткій. Токсичність, наприклад, таких металів, як кадмій, тривалентний хром, алюміній, мідь, нікель, кобальт, в м'якій воді значно вище, ніж в жорсткій. Те ж спостерігається і щодо цинку. Стійкість же риб до детергентів не залежить від жорсткості.

Різні отрути діють на водні організми неоднаково. Наприклад, органічні отрути діють головним чином на нервову систему. Для дорослих риб вони більш токсичні, ніж неорганічні. Останні, навпаки, більш токсичні для ікри, личинок, молоді, кормових безхребетних. Токсичність отрути в більшій мірі залежить не від концентрації, а від тривалості дії. Тому при встановленні ГДК попередньо необхідно добре вивчити природу і фізико-хімічні властивості досліджуваних забруднень (речовин), а експеримент вести, виходячи з найгірших умов досвіду. Найбільш доцільно використовувати в експериментах для приготування розчинів м'яку воду, а досвід вести при температурі, близькій до кімнатної, так як токсичність сильніше проявляється при високих, ніж при низьких температурах. Зрозуміло, що це положення не може бути поширене на досліди з організмами, що живуть при низьких температурах, і на які відбуваються при цих температурах процеси. Зокрема, спостереження за впливом токсичних речовин на розвиток ікри риб повинні проводитися при тих температурних показниках, при яких ікра розвивається в природних умовах.

Дія будь-якого токсикологічного фактора на організми в залежності від концентрації токсиканта відбувається через наступні фази: байдужість, коли організм не реагує на дію токсиканту навіть при тривалій дії; стимуляція обміну речовин і всієї життєдіяльності організму; пригнічення (депресія) обміну речовин, а при великій концентрації наступ загальної депресії; смерть. Іноді четверту фазу поділяють на дві: часткового відмирання і повної загибелі. Якщо концентрація токсиканту невелика, то вплив його може не доходити до кінцевої фази.

Байдуже ставлення організмів до дії тих чи інших речовин не говорить про повну відсутність у них токсичності і не вказує, що дані речовини не справляють негативного впливу на середовище існування водних організмів. Точно так же стимулювання не завжди є позитивним показником, як можна було б думати. У кожному окремому випадку необхідно встановити його характер і виявити, відбувається або не відбувається під впливом стимулювання порушення біологічної та рибогосподарської норм.

Залежно від природи токсичної речовини (або речовин), ступеня його концентрації у водному середовищі, тривалості впливу, а для комплексу речовин також і від їх поєднання, негативна дія на водні організми може бути швидким і уповільненим. Швидкі, гострі отруєння, як правило, відбуваються при великих концентраціях токсичних речовин. При цьому уражаються найбільш чутливі органи і тканини - кровоносна і нервова системи, дихальні органи і т.д., припиняється життєдіяльність і настає загибель організмів, що часто спостерігається при аварійних скиди стічних вод. Зазвичай це супроводжується легко спостерігаються реакціями організму на вплив токсиканту (збудження, порушення нормального руху, вискакування з випробуваного розчину, перевертиваніе; задуха і т.п.).

Вплив малих концентрацій проявляється при тривалому впливі токсичних речовин. Пошкодження органів і тканин відбувається поступово, і відповідні реакції організмів можуть бути мало помітними. Загибель організмів може відбуватися після тривалого перебування їх в токсичної середовищі, а іноді її і взагалі не спостерігається. Однак негативний вплив може позначатися не тільки на окремих органах і тканинах організмів, але і на їх розвиток і потомство, причому деякі речовини, поступово накопичуючись в організмі, надають на нього токсичну дію тільки при погіршенні умов проживання. Так, наприклад, негативний вплив на риб хлорорганічсскіх пестицидів проявляється при зниженні температури води, що характерно не для всіх токсичних речовин.

При тривалому впливі деяких слаботоксіческіх речовин в результаті адаптаційних здібностей водні організми пристосовуються до даної середовищі, відбувається, як пише Н.С. Строганов (1941), «вирівнювання, і стан організму кілька наближається до первісного стану». Це відбувається внаслідок пристосування його до даної концентрації токсичної речовини, а не в результаті зміни її, тому вирівнювання можна розглядати як одну з фаз дії речовини, що відповідає концентрації середньої токсичності, як це пише О.Н. Крилов (1969).

У тих випадках, коли у водойми надходить кілька шкідливих речовин, ГДК яких встановлені по одному лімітуючий показник шкідливості, кількісне їх зміст нормується за принципом сумації: величина гранично допустимої концентрації кожної речовини, що входить в комплекс, зменшується у стільки разів, скільки шкідливих речовин в комплексі , а сума концентрацій всіх речовин, виражених у відсотках від відповідних гранично допустимих концентрацій для кожної речовини окремо, не повинна перевищувати 100%.

Пояснимо це наступними прикладами. У воді містяться нафту, фенол, ціаніди, бензол, мідь, кобальт. Гранично допустимі концентрації фенолу 0,001 мг / л і нафти - 0,05 мг / л встановлені по органолептичними показниками шкідливості, а ГДК ціанідів, рівна 0,05 мг / л, бензолу 0,5 мг / л, міді 0,01 мг / л і кобальту 0,01 мг / л встановлені по токсикологическому показником шкідливості. При спільному їх присутності кількість кожного з них має бути зменшено в стільки разів, скільки речовин знаходиться в комплексі, тобто:

CN = 0,05 / 4 = 0,0125 (25%), бензол = 0,5 / 4 = 0,125 (25%),

Сі 2 * = 0,01 / 4 = 0,0025 (25%),

З 2 * = 0,01 / 4 = 0,025 (25%)

АБО

фенол = 0,001 / 2 = 0,0005 (50%), нафта = 0,05 / 2 = 0,025 мг / л (50%).

Такий підхід дуже важливий для оцінки ефективності проведених заходів щодо зменшення забруднення водойм і для контролю за скиданням забруднень у водойми.

Припустимо, що на ділянці водойми, де розташований контрольний створ, було виявлено 0,05 мг / л ціанідів, 0,4 мг / л бензолу, 0,001 мг / л фенолу і 0,05 мг / л нафти, тобто в кількостях, рівних або менших ГДК цих речовин. Для того щоб вирішити питання, чи все в даному випадку благополучно, перш за все потрібно розподілити речовини за показниками шкідливості, а потім провести розрахунок. ГДК ціанідів та бензолу, як зазначено вище, встановлені по токсикологическому показником шкідливості, а фенолу і нафти - по органолептическому. Ціаніди виявлені у воді в кількості, що дорівнює ГДК, а бензол в кількості, меншій ГДК, і відповідно до принципу сумації ціанідів має бути: 0,05 / 2 = 0,025 мг / л; бензолу - 0,5 / 2 = 0,25 мг / л. Фенол і нафту перебувають в кількостях, рівних їх ГДК. При спільному ж присутності фенолу має бути: 0,001 / 2 = 0,0005 мг / л, а нафти - 0,05 / 2 = 0,025 мг / л.

Отже, все певні тут речовини знаходяться в кількостях, що перевищують висунутий принцип сумації.

В іншому випадку у водоймі виявлено 0,02 мг / л нафти і 0,0006 мг / л фенолу. При спільному їх присутності за принципом сумації наявність нафти можна допустити: 0,05 / 2 = 0,025 мг / л, а фенолу: 0,001 / 2 = 0,0005 мг / л.

У розглянутому прикладі вміст у воді нафти одно 0,02 мг / л, що становить 40% від її ГДК, а фенолу 0,0006 мг / л, тобто 60% від ГДК. Таким чином, сума концентрацій цих речовин не перевищує 100% і, отже, спільне утримання в воді зазначених вище кількостей нафти і фенолу знаходиться у відповідності з нормативними вимогами.

 
<<   ЗМІСТ   >>