БИОФИЗИКА, 2020, том 65, № 5, с. 994-1002

БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

УДК 577.0;57.042;57.033

ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ШЛАМОВЫХ

ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ НА ФИТОПЛАНКТОН

Донецкий национальный университет, 283050, Донецк, ул. Щорса, 46

Е-mail: ChufitskyiSergey@yandex.ru

Поступила в редакцию 29.11.2019 г.

После доработки 29.04.2020 г.

Принята к публикации 07.05.2020 г.

Представлены результаты биомониторинга реки Ольховая (Донецкая область). Показано воздей-

ствие шахтных шламовых отходов на состояние поверхностных вод. Оценка физико-химических

показателей дает возможность охарактеризовать воду в р. Ольховая как грязную, загрязненную

большим количеством взвешенных угольных частиц, содержание которых значительно превышало

предельно допустимые нормы. Флуориметрическим методом установлено снижение содержания

хлорофилла в пробах воды, отобранных после попадания шламовых стоков в русло реки. Представ-

лены результаты анализа кривых индукции флуоресценции хлорофилла. Установлено, что загряз-

нение шламовыми стоками приводит к нарушению протекания первичных фотосинтетических ре-

акций в клетках фитопланктона.

Ключевые слова: флуориметрия, фитопланктон, шламонакопители, биоиндикация.

DOI: 10.31857/S0006302920050178

фитопланктон [8, 9]. Высокая чувствительность к

Большое количество предприятий горнодобы-

изменениям окружающей среды делает фито-

вающей промышленности Донецкого региона, а

планктон универсальным индикатором, способ-

также высокая интенсивность их работы приво-

ным реагировать на внесение малых концентра-

дит к значительному ухудшению состояния окру-

ций загрязнителей. Одним из наиболее информа-

жающей среды [1, 2]. Попадание шахтных сточ-

тивных экспресс-методов по оценке состояния

ных вод, а также воды из шламонакопителей в

фитопланктона является метод флуориметрии,

природные водоемы делает их непригодными да-

позволяющий не только определять биомассу в

же для хозяйственного использования

[3-5].

исследуемом образце, но и анализировать функ-

Суммарное содержание растворенных солей в

циональную активность фотосинтетического ап-

шахтных стоках изменяется в широких пределах

парата биообъекта [10-13].

и может достигать 10 г/л [6, 7]. Значительная сте-

пень минерализации, насыщенность взвешенны-

Интенсивному загрязнению сточными водами

ми угольными частицами различного размера, а

угольных шахт подвергается изучаемая нами река

также высокая мутность воды приводят к гибели

Ольховая [14], которая является левым притоком

биоты, прежде всего клеток фитопланктона, а

р. Крынка (притока р. Миус, впадающей в Азов-

также к необратимым изменениям в водном био-

ское море). Вода из р. Ольховая попадает в Оль-

ценозе [5]. Следовательно, при проведении био-

ховское водохранилище, которое является ре-

мониторинга поверхностных вод в регионах с вы-

зервным. Следовательно, загрязнение реки шахт-

сокой антропогенной нагрузкой, обусловленной

ными водами, кроме гибели водного биоценоза,

деятельностью предприятий горнодобывающей

может сделать непригодными для использования

промышленности, необходим контроль степени

водные ресурсы водохранилища.

воздействия данных предприятий на состояние

При рассмотрении воздействия угольного

природных вод.

шлама на фитопланктон данный загрязнитель

В качестве биоиндикатора, который позволяет

представляют как коллоид, состоящий из частиц

оценить степень негативного антропогенного

различного диаметра. При достаточной плотно-

воздействия на окружающую среду, выделяют

сти такой взвеси частиц образуется слой, препят-

ствующий прохождению солнечного света в вод-

Сокращения: УКИЗВ - удельный комбинаторный индекс

загрязненности воды, ПДК

- предельно допустимая

ные горизонты под ним, что и оказывает наи-

концентрация, ФС - фотосистема.

большее воздействие на клетки фитопланктона.

994

ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ШЛАМОВЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ

995

Рис. 1. Карта расположения мониторинговых точек на участке русла р. Ольховая, загрязненного притока и шламона-

копителей.

Затемнение водного горизонта взвешенными ча-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

стицами угольного шлама может снижать ско-

Принимая во внимание все источники загряз-

рость фотосинтетических процессов, подавлять

нения шламовыми отходами, а также шахтными

таким образом развитие фитопланктона и, как

стоками, по ходу русла реки, был выбран ряд мо-

следствие, зоопланктона. Кроме того, попадание

ниторинговых точек. Начальная точка № 1 распо-

угольных частиц в донные отложения может при-

лагалась у предполагаемого истока реки, точки

водить к более длительному действию данного за-

№ 2 и 3 - в местах накопления биомассы фито-

грязнителя на биоту [15]. В исследованиях, опи-

планктона до попадания в поверхностные воды

санных в работе [16], было показано, что предста-

каких-либо источников загрязнения, № 4 - после

вители родов Ulotrix, Pinnularia и Frustulia могут

попадания стоков из шламонакопителей, № 5 -

проба из внешнего притока со шламовыми отхо-

выступать в качестве биоиндикатора, отражая

дами, № 6 - после попадания шламовых отходов

степень загрязнения поверхностных вод шламо-

из внешнего притока, № 7 - проба, отобранная

выми отходами. Однако, согласно данным биоте-

на территории поселка Ольховчик, в непосред-

стирования на клетках Chlorella vulgaris, содержа-

ственной близости к приусадебным участкам

щиеся в шламовых отходах гуминовые кислоты

местного населения, № 8 - переход в широкое за-

могут оказывать и стимулирующее действие на

иленное русло, место скопления угольных отхо-

рост числа клеток, что возможно при относитель-

дов, попавших в русло реки. Мониторинговые

но низком содержании загрязнителя [17]. Также

точки нанесены на карту и представлены на

рис. 1.

следует отметить, что данных по воздействию

данного загрязнителя на функционирование фо-

Для оценки качества воды р. Ольховая прово-

тосинтетического аппарата, а также на флуорес-

дили измерение температуры, мутности, показа-

ценцию клеток микроводорослей в литературе

теля рН, а также содержания растворенного кис-

недостаточно.

лорода. Концентрацию растворенного кислоро-

да, а также температуру проб воды определяли с

Целью исследования являлось изучение воз-

помощью прибора oxi::lyser Е-501 (Scan Messtech-

действия угольных шламовых стоков на состоя-

nik GmbH, Австрия). Мутность проб определяли

ние фитопланктона р. Ольховая с применением

с помощью мутномера ИМП-2А (НПП «Аква-

метода флуориметрии.

стандарт-юг», Севастополь). Показатель рН в

БИОФИЗИКА том 65

№ 5

2020

996

БЕСПАЛОВА и др.

пробах воды измеряли с помощью прибора рН-

Проводили измерение содержания хлорофил-

3500 производства фирмы «ЭкоЮнит» (Москва).

ла в пробах воды, а также базовых показателей

флуоресценции: уровней минимальной (F₀), мак-

Химический анализ проб воды проводили на

базе кафедры аналитической химии химического

симальной (F_m) и переменной (F_v = F_m - F₀) флу-

оресценции хлорофилла, а также квантового вы-

факультета ДонНУ. Определяли содержание Na⁺,

хода флуоресценции (F₀ = (F_m - F₀)/F_m) [10, 12,

K+, Pb²⁺, NO_3-, NO_2-, PO₄₃₊, Mg²⁺, Ca²⁺, Cl^-,

22, 23].

Co²⁺, Cd²⁺, Fe_общ, Mo_общ, Hg_общ, HCO_3-, SO_42-.

С помощью флуориметра ФС-2 получали кри-

Полученные значения сравнивали с предельно

вые индукции флуоресценции хлорофилла. На

допустимыми концентрациями согласно норма-

основании полученных кривых (см. рис. 2) и па-

тивным документам [18, 19].

раметров OJIP-теста [22, 24] проводили анализ

Для оценки качества воды определяли класс

состояния микроводорослей.

загрязненности воды на основании определения

При анализе индукционных кривых получали

удельного комбинаторного индекса загрязненно-

следующие параметры:

сти воды (УКИЗВ), а также количество критиче-

tFm - время, необходимое для достижения

ских показателей загрязненности [18]. Для этого

максимального уровня флуоресценции (милли-

рассчитывали:

секунды);

- баллы кратности превышения предельно до-

A₀ или Area - площадь над индукционной кри-

пустимой концентрации (ПДК): K_i = C_i/ПДК_i,

вой;

- баллы повторяемости случаев превышения

ϕp0 = (F_m - F₀)/F_m - максимальный кванто-

ПДК: H_i = N_ПДК

/N_i,

вый выход;

- общий оценочный балл: B_i = K_i⋅H_i,

S_M = A₀ /(F_m - F₀) - нормированная общая

площадь над кривой OJIP (отражающая емкость

пула электронных акцепторов до полного восста-



- УКИЗВ: УКИЗВ

новления Q_a);

Vt = (Ft - F0)/(Fm - F0^{) - относительная вели-}

где C_i - концентрация i-го вещества в пробе воды;

чина переменной флуоресценции в момент вре-

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i-го

мени t;

вещества в пробе воды; N_ПДК

- число превыше-

V_J = (F_J - F₀)/(F_m - F₀) - относительная вели-

ний значения ПДК для i-го вещества; N_i - общее

чина переменной флуоресценции в фазе J (после

число измерений содержания i-го вещества в сре-

2 мс освещения); отражает количество закрытых

де [18].

реакционных центров по отношению к общему

числу реакционных центров, которые могут быть

Класс загрязненности определяли согласно

закрыты;

коэффициенту, вычисленному из следующего со-

отношения: УКИЗВ/k, где k - коэффициент запа-

V_I = (F_I - F₀)/(F_m - F₀) - относительная вели-

са, который рассчитывается в зависимости от

чина переменной флуоресценции во время фазы I

числа критических показателей загрязненности

(30 мс), связанная с промежуточным стационар-

F, согласно выражению: k = 1 - 0.1F. По значению

ным уровнем восстановления пула пластохино-

полученного коэффициента определяли класс за-

нов; отражает способность фотосистемы (ФС) I и

грязненности воды [18].

ее акцепторов окислять PQH₂;

Сбор фитопланктона осуществляли общепри-

Φ_E

= (F_v/F_m)×(1 - V_J) - квантовая эффектив-

нятыми методами [20]. Из реки в мониторинго-

ность переноса электронов от Q_А- (при t = 0);

вых точках отбирали по 2 дм³ воды. Изучение ка-

чественного состава фитопланктона проводили в

Ψ₀ = (1 - V_J) - вероятность транспорта элек-

препаратах раздавленной капли с помощью све-

тронов за пределы Q_А- (при t = 0), т. е. эффектив-

тового микроскопа Primo Star (Carl Zeiss, Герма-

ность, с которой экситон, захваченный реакци-

ния). При определении видовой принадлежности

онным центром, движет электрон по цепочке по-

микроводорослей использовали классификаци-

сле Q_А;

онные схемы, общепринятые в специализиро-

ванной литературе [21].

PI = (VJ×ϕp0/M₀)×(ϕ_p0/(1 - ϕ_p0))×(Ψ₀/(1 - Ψ₀)) -

Флуориметрический анализ проб воды прово-

тотальный индекс производительности - показа-

дили с помощью двух импульсных флуориметров:

тель функциональной активности ФС II, ФС I и

Phyto-PAM (Walz, Германия), а также разрабо-

цепи переноса электронов между ними [22, 24].

танного на базе СКТБ «Турбулентность» (До-

Статистическую обработку полученных ре-

нецк) макета флуориметра ФС-2.

зультатов исследования проводили с помощью

БИОФИЗИКА том 65

№ 5

2020

ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ШЛАМОВЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ

997

Рис. 2. Некоторые параметры кривой индукции флуоресценции (кривая измерена в мониторинговой точке 3).

программ Statistica 8 (StatSoft Inc., США) и Excel

N. longissima не изменилось в сравнении с резуль-

2003 (Microsoft, США). Достоверность отличий

татами, полученными в точках № 3 и № 5. Наибо-

средних значений полученных данных определя-

лее широко представлен отдел Chlorophyta, для

ли с использованием t-теста и критерия Вилкок-

которого были определены представители трех

сона [0].

классов (Chlorophyceae, Trelouxiophyceae, Ulvo-

phyceae), 3 порядков (Sphaeropleales, Сhlorellales,

Ulotrichales), пяти семейств (Scenedesmaceae, Hy-

РЕЗУЛЬТАТЫ

drodictyaceae,

Selenastraceae,

Chlorelaceae,

Видовой состав альгофлоры. Анализ видового

Ulotrichaceae) и семи родов (Coelastrum, Scened-

состава проводили в следующих мониторинговых

esmus, Tetraedron, Monoraphidium, Closteriopsis,

точках: № 3, которую принимали за контроль-

Chlorella, Ulotrix), видовую принадлежность уда-

ную, содержащую наибольшее количество био-

лось установить лишь для шести видов.

массы фитопланктона; №№ 5, 7 и 8 - для оценки

Таким образом, в точке № 3 были обнаружены

видового состава фитопланктона в загрязненном

представители рода Amphora, Nitzshia, Chlorella и

русле реки в условиях загрязнения при различной

длительности экспозиции клеток фитопланкто-

Monoraphidium, до вида были определены Nitzshia

на. Следует отметить достаточно низкое содержа-

longissima и Chlorella vulgaris; в точке № 5 - пред-

ние клеток фитопланктона в исследуемых образ-

ставители родов Ulotrix и Merismopedia; в точке

цах воды даже после концентрирования отобран-

№ 7 - представители родов Pinnularia, Chlorella,

ных проб.

Nitzshia, Stephanodiscus, Closteriopsis, Amphora,

Coelastrum, Tetraedron, Scenedesmus, до вида были

Наиболее многочисленными в мониторинго-

определены Nitzshia longissima, Chlorella vulgaris,

вых точках № 3 и № 5 являлись представители ро-

Closteriopsis longissima, Coelastrum micronium, Tet-

да Nitzshia, в частности N. longissima. Также были

raedron minimum, Scenedesmus quadricauda; в точке

обнаружены клетки рода Chlorella, в частности

C. vulgaris. В мониторинговых точках № 7 и № 8

№ 8 - представители родов Chlorella, Nitzshia,

(после впадения притоков) наиболее многочис-

Stephanodiscus и Scenedesmus, до вида были опре-

ленными являлись представители рода Chlorella, в

делены Nitzshia longissima, Chlorella vulgaris и

частности C. vulgaris. Однако количество клеток

Scenedesmus quadricauda.

БИОФИЗИКА том 65

№ 5

2020

998

БЕСПАЛОВА и др.

Перечень физико-химических параметров проб воды р. Ольховая

Наименование

Точка

ПДК, мг/л

УКИЗВ

показателя

№ 1

№ 3

№ 4

№ 5

№ 6

№ 7

[19]

Температура, °C

24.6

24.2

24.9

22.2

23.2

Мутность, отн. ед.

2.52

4.88

5.02

4.92

6.6

Растворенный O₂,

5.08

5.44

5.45

5.46

5.43

5.42

мг/л

рН

8.00

8.35

8.40

8.20

8.40

8.5

Na⁺, мг/л

510

482

462

494

508

516

200

2.48

K⁺, мг/л

134

127

122

130

134

136

Pb²⁺, мкг/л

<0.2

0.01

NO_–, мг/л

<10

NO_–, мг/л

3.3

PO₃₊, мг/л

0.1

0.2

0.33

0.18

0.36

0.26

3.5

Mg²⁺, мг/л

1.17

HCO_3-, мг/л

952

909

878

805

903

Fe_общ, мг/л

0.11

0.1

0.08

0.09

0.11

0.3

Ca²⁺, мг/л

SO_42-, мг/л

632

609

612

784

655

729

500

1.34

Cl^-, мг/л

145

148

145

130

159

148

отс.

Co²⁺, мкг/л

<0.3

0.1

Cd²⁺, мг/л

0.009

0.007

0.008

0.009

0.01

0.009

0.001

8.7

Mo_общ, мкг/л

<10

0.25

Hg_общ, мкг/л

<0.5

0.0005

Примечание. Полужирным шрифтом выделены значения, превышающие ПДК для соответствующих веществ.

В мониторинговой точке № 8 биоразнообра-

Физико-химические показатели проб воды. Ре-

зие значительно снижалось. Однако основные

зультаты анализа физико-химических парамет-

доминантные виды сохранились, что указывает

ров проб воды представлены в таблице.

на их устойчивость к воздействию шламовых сто-

Для всех проб была характерна высокая сте-

ков, тогда как остальные виды являются чувстви-

пень минерализации. Показатели рН не превы-

тельными к данному типу загрязнения, которое

шали нормы, однако в точках № 6 и № 7 колеба-

вызывало их гибель.

лись около максимальной границы. Содержание

растворенного кислорода не изменялось по ходу

Таким образом, снижение биомассы фито-

русла реки и не выходило за границы нормальных

планктона по ходу русла р. Ольховая связано с ги-

значений. Содержание ионов тяжелых металлов

белью представителей родов Coelastrum, Tet-

было значительно ниже предельно допустимых,

raedron, Monoraphidium, Closteriopsis, Ulotrix, Am-

кроме концентраций Cd²⁺. Содержание ионов

phora, Pinnularia, Merismopedia, обладающих

Cd²⁺ превышало показатели ПДК в семь-десять

чувствительностью к загрязнению шламовыми

раз (см. таблицу).

стоками, тогда как представители рода Nitzshia,

Chlorella и Scenedesmus обладают некоторой

В сравнении с первым этапом исследования

устойчивостью к данного рода загрязнениям.

[14] сохранилось превышение ПДК по сульфатам

БИОФИЗИКА том 65

№ 5

2020

ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ШЛАМОВЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ

999

и количеству взвешенных частиц. Также превы-

шение предельных концентраций наблюдалось

для натрия и магния (см. таблицу). Наблюдалось

двукратное повышение мутности проб при попа-

дании шламовых загрязнений. Следует отметить

повышение мутности пробы в точке № 7, которое

обусловлено накоплением угольной взвеси в

донных отложениях реки, а также скопления

шламовых отходов на водных растениях. В лите-

ратурных источниках не указан четкий механизм

воздействия угольной взвеси на клетки фито-

планктона. Однако значительное повышение

мутности проб приводит к снижению количества

солнечного света, потребляемого клетками фито-

планктона, что приводит к снижению их фото-

синтетической активности [15].

Согласно нормативному документу [19], не

Рис. 3. Изменение содержания суммарного хлоро-

филла в мониторинговых точках р. Ольховая.

установлены нормы контроля для K⁺ и Ca²⁺. Од-

нако содержание K⁺ оставалось высоким во всех

мониторинговых точках. Содержание биогенных

кривой индукции флуоресценции происходило

веществ (NO_–, NO_2- и PO₄₃₊) оставалось низ-

сходно с изменением содержания хлорофилла в

пробах воды - нарастание показателей в монито-

ким на протяжении всего исследуемого участка

ринговой точке № 3, затем снижение в точке № 4

русла, что может обуславливать лимитирование

под воздействием загрязнения, с последующим

скорости нарастания биомассы фитопланктона.

снижением всех параметров в точках №№ 6-8

Согласно полученным значениям УКИЗВ для

после впадения загрязненного притока в русло

каждого из веществ, воду в русле реки можно ха-

реки (см. рис. 4а).

рактеризовать как очень грязную (класс

разряд б) [18].

Снижение уровня максимальной флуоресцен-

ции (F_m) связано как со снижением общей интен-

Флуориметрический анализ проб воды. Содер-

сивности сигнала флуоресценции в результате

жание суммарного хлорофилла в пробах воды

гибели части клеток фитопланктона, так и с

возрастало от мониторинговой точки № 1 до № 3

уменьшением числа реакционных центров ФС II,

(см. рис. 3).

способных передавать поглощенную световую

В начальной точке, у истока реки содержание

энергию по электрон-транспортной цепи. Сни-

хлорофилла было низким - около 0.2 мг/л. Зна-

жение уровня минимальной флуоресценции (F₀)

чительное нарастание биомассы фитопланктона

может быть связано с уменьшением содержания

обусловлено двумя русловыми водоемами, в ко-

хлорофилла в пробах воды (см. рис. 4а). Измене-

торых значительно снижалась скорость течения,

ние параметра Area связано со снижением интен-

создавая благоприятные условия для размноже-

сивности сигнала флуоресценции также в резуль-

ния микроводорослей (см. рис. 1 - мониторинго-

тате уменьшения содержания хлорофилла в про-

вые точки № 2 и № 3). Снижение исследуемого

бах воды (см. рис. 4б).

показателя в точке № 4 обусловлено воздействи-

ем шламовых сбросов. Пробы воды в мониторин-

Уменьшение параметра tFm, времени нараста-

говой точке № 5 (загрязненный приток) характе-

ния флуоресценции до пика Р (соответствующего

ризовались низким содержанием хлорофилла.

значению F_m), указывает на снижение амплитуды

После впадения загрязненного шламовыми и

данного пика (см. рис. 5а). Снижение показате-

шахтными водами притока в р. Ольховая проис-

лей квантовой передачи (Ψ₀) и эффективности

ходило постепенное снижение концентрации

переноса (ΦE0) электронов от первичного акцеп-

суммарного хлорофилла от точки № 6 до точки

№ 8 (см. рис. 3).

тора по электрон-транспортной цепи в сравне-

нии со значениями в мониторинговой точке № 3

В результате анализа кривых индукции флуо-

указывает на ингибирование функций реакцион-

ресценции с помощью OJIP-теста был получен

ных центров [22] (см. рис. 5б). Переносчики элек-

ряд показательных тест-функций: F₀, F_m, Area,

тронов Q_А под воздействием факторов внешней

Φ₀, tFm, Ψ₀, PI, ΦE0. Изменения остальных пара-

среды не способны эффективно передавать по-

метров статистической значимости не имели.

глощенную световую энергию, что приводит к за-

Изменение уровней минимальной и макси-

медлению протекания фотосинтетических реак-

мальной флуоресценции, а также площади над

ций и усилению процессов тепловой диссипации.

БИОФИЗИКА том 65

№ 5

2020

1000

БЕСПАЛОВА и др.

Рис. 4. (а) - Изменение уровня минимальной (F₀, треугольники) и максимальной (F_m, кружки) флуоресценции хло-

рофилла; (б) - изменение общей площади под кривой индукции флуоресценции.

Показатели общей фотосинтетической про-

Все полученные в результате OJIP-теста пара-

дуктивности в исследуемых пробах воды - кван-

метры согласуются между собой, а также с резуль-

товый выход флуоресценции клеток фитопланк-

татами анализа химического состава проб воды и

тона (Φ₀), а также тотальный индекс производи-

указывают на негативное воздействие шламовых

загрязнений на фитопланктон р. Ольховая, вызы-

тельности (PI)

- снижались относительно

вая угнетение фотосинтетической активности.

значений, полученных в точке № 3 (см. рис. 5а,б).

Значения Φ₀ и PI в точке № 8 соответствовали

ВЫВОДЫ

таковым в загрязненном шламовыми стоками

притоке (точка №5). Несмотря на попадание фи-

Снижение биомассы фитопланктона по ходу

топланктона из чистых притоков, между точками

русла реки Ольховая связано с гибелью предста-

№ 6 и № 7 происходило быстрое угнетение функ-

вителей родов Coelastrum, Tetraedron, Monoraphid-

ционирования клеток. Индекс производительно-

ium, Closteriopsis, Ulotrix, Amphora, Pinnularia, Mer-

сти (PI) фитопланктона принимал достаточно

ismopedia, обладающих чувствительностью к за-

низкие значения во всех отобранных пробах

грязнению шламовыми стоками, тогда как

воды.

представители рода Nitzshia, Chlorella и Scened-

Рис. 5. (а) - Изменение значений квантового выхода (Φ₀) и параметра tFm в мониторинговых точках; (б) - изменение

показателя вероятности передачи электронов от первичного переносчика (Ψ₀), тотального индекса производительно-

сти (PI), а также показателя квантовой эффективности переноса электронов от первичного переносчика Φ в мони-_E

торинговых точках.

БИОФИЗИКА том 65

№ 5

2020

ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ШЛАМОВЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ

1001

esmus обладают некоторой устойчивостью к шла-

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

мовым загрязнениям.

Настоящая работа не содержит описания ка-

ких-либо исследований с использованием людей

В сравнении с первым этапом исследования

[14] сохранилось превышение ПДК по сульфатам

и животных в качестве объектов.

и количеству взвешенных частиц. Также превы-

шение предельных концентраций наблюдалось

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

для натрия, магния и кадмия. Пробы воды содер-

жали низкие концентрации биогенных веществ.

1. А. И. Гавришин, Успехи современного естество-

Согласно значениям УКИЗВ для каждого из ве-

знания 10, 102 (2016).

ществ, воду в русле реки можно характеризовать

2. А. И. Гавришин, Фундаментальные исследования

как очень грязную (класс 4, разряд б).

11, 2465 (2014).

3. E. G. Gorlov, O. G. Safiev, and A. I. Seregin, Solid fuel

Наибольшее

содержание

хлорофилла

chemistry 42 (1), 46 (2008).

(1.60 ± 0.03 мг/л) наблюдалось в мониторинговой

точке № 3 (до попадания шламовых стоков), то-

4. Е. И. Захаров, Н. М. Качурин и И. И. Мохначук,

гда как после впадения загрязненного притока, а

Изв. Тульского гос. университета. Науки о земле 2,

также попадания загрязнения в русло реки из

58 (2012).

шламонакопителей происходило постепенное сни-

5. А. П. Красавин, Защита окружающей среды в уголь-

жение концентрации суммарного хлорофилла до

ной промышленности (Недра, М., 1991).

0.462 ± 0.013 мг/л (в загрязненном притоке данный

6. Г. А. Солодов, Е. В. Жбырь, А. В. Папин и др., Изв.

показатель не превышал 0.266 ± 0.012 мг/л).

Томского политехнич. университета 310 (1), 139

(2007).

Попадание шламовых отходов приводило к

7. А. В. Папин, Г. А. Солодов, А. Н. Заостровский

снижению уровня максимальной (F_m) и мини-

и др., Вестн. Кузбасского гос. технич. университе-

мальной (F₀) флуоресценции, что может быть

та 2 (39), 86 (2004).

связано со снижением общей интенсивности сиг-

8. K. Trishala Parmar, D. Rawtani, and Y. K. Agrawal,

нала флуоресценции в результате гибели части

Front. Life Sci. 9, 110 (2016).

клеток фитопланктона, а также уменьшением

9. Д. Н. Маторин и А. Б. Рубин, Флуоресценции хлоро-

числа реакционных центров ФС II, способных

филла высших растений и водорослей (ИКИ-РХД,

поглощать и передавать поглощенную световую

Ижевск, 2012).

энергию по электрон-транспортной цепи. Кроме

того, загрязнение приводит к снижению показа-

10. G. C. Papageorgiou and Govindjee, Chlorophyll fluo-

телей эффективности функционирования фото-

rescence: a signature of photosynthesis (Springer, The

синтетического аппарата клеток фитопланктона,

Netherlands, Dordrecht, 2004).

что указывает на ингибирование функций реак-

11. U. Schreiber, W. Bilger, and C. Neubauer, Ecophysiol.

ционных центров.

Photosynthesis 100, 49 (1994).

12. Д. Ю. Корнеев, Информационные возможности ме-

Поскольку в исследуемых мониторинговых

тода индукции флуоресценции хлорофилла (Альтер-

точках не происходило смены доминантных

прес, Киев, 2002).

форм фитопланктона, снижение параметров кри-

вых индукции флуоресценции хлорофилла связа-

13. В. А. Осипов, Г. М. Абдурахманов, А. А. Гаджиев и

но, прежде всего, с воздействием шламового за-

др., Юг России: экология, развитие 7 (2), 93 (2012).

грязнения.

14. С. В. Беспалова, С. В. Чуфицкий, С. М. Романчук

и др., Проблемы экологии и охраны природы тех-

ногенного региона 3-4, 152 (2018).

БЛАГОДАРНОСТИ

15. C. Jaffrennou, L. Stephan, P. Giamarchi, et al., J. Flu-

orescence 17, 564 (2007).

Коллектив авторов выражает благодарность

16. 16. T. E. Weaks, Hydrobiologia 97, 97 (1982).

старшему преподавателю кафедры ботаники и

17. S. L. Hoeffner and S. E. Manahan, J. Environ. Sci.

экологии биологического факультета Донецкого

Health. Part A: Environmental Science and Engineer-

национального университета Э. И. Мирненко за

ing 15 (2), 149 (1980).

помощь в определении видового состава фито-

планктона в исследуемых пробах воды.

18. РД 52.24.643-2002 Метод комплексной оценки сте-

пени загрязнения поверхностных вод по гидрохимиче-

ским показателям (Федеральная служба по гидро-

метеорологии и мониторингу окружающей среды,

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

2013).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

19. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентра-

интересов.

ции (ПДК) химических веществ в воде водных объек-

БИОФИЗИКА том 65

№ 5

2020

1002

БЕСПАЛОВА и др.

тов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового

приложение в исследовании растений (Институт

водопользования (2003).

компьютерных исследований, М.-Ижевск, 2014).

20. И. Г. Радченко, В. И. Капков и В. Д. Федоров, Ру-

23. K. Maxwell and G. N. Johnson, J. Exp. Bot. 51 (345),

ководство по сбору и анализу проб морского фито-

659 (2000).

планктона (Мордвинцев, М., 2010).

24. R. J. Strasser, A. Srivastava, and M. Tsimilli-Michael,

21. А. В. Топачевский и Н. П. Масюк, Пресноводные

Probing Photosynthesis: Mechanism, Regulation & Adap-

водоросли Украинской СССР (Наук. думка, Киев,

tation (Taylor & Francis, London, 2000).

1984).

22. В. Н. Гольцев, М. Х. Каладжи, М. А. Кузманова

25. Д. А. Новиков и В. В. Новочадов, Статистические

и др., Переменная и замедленная флуоресценция хло-

методы в медико-биологическом эксперименте

рофилла а - теоретические основы и практическое

(ВолГМУ, Волгоград, 2005).

Fluorescence Analysis of Coal Slurry Pollution Effects on Phytoplankton

S.V. Bespalova, S.M. Romanchuk, S.V. Chufitskiy, V.V. Perebeinos, and B.A. Gotin

Donetsk National University, ul. Schorsa 46, Donetsk, 283050

This paper reports the results of biomonitoring of pollutant inputs to the Olkhovaya river. Coal slurry pollu-

tion effects on the state of surface waters are shown. The results obtained after the analysis of physico-chem-

ical parameters of the Olkhovaya river show that the water has poor quality, is contaminated with a large num-

ber of suspended coal particles, the content of which significantly exceeded the threshold limit values. A de-

crease in the chlorophyll content in water samples, taken after water pollution from coal slurry spilled into the

river bed, was observed using the fluorescence analysis. The paper presents the results of the analysis of chlo-

rophyll fluorescence induction curves. It was found that contamination with coal slurry leads to alterations in

primary photosynthetic reactions of phytoplankton cells.

Keywords: fluorimetry, phytoplankton, slurry accumulators, bioindication

БИОФИЗИКА том 65

№ 5

2020