22.3. Гідротоксикометрія
При кількісній оцінці дії отрут на гідробіонтів основним є питання критерію токсичності, тобто, що приймати за одиницю вимірювання токсичності.
Вважається, що таким первинним критерієм є смертність (летальність). У токсикології йдеться про її використання як кількісного показника можливого зменшення природної популяції або лабораторної культури під впливом певних концентрацій хімічної речовини за визначений проміжок часу перебування у токсичному середовищі. Оскільки гідробіонти одного виду мають різну чутливість і стійкість до однієї і тієї ж речовини, їх загибель настає протягом різних проміжків часу. Статистичне отримана концентрація, яка відповідає 50%-ній смертності піддослідних тварин, називається медіанною летальною концентрацією. Користуються також оберненим показником — виживаністю.
При спостереженнях за рослинними організмами критерієм токсичності найчастіше служить пригнічення або повне призупинення фотосинтезу.
Під чутливістю розуміють видову властивість реагувати на мінімальні концентрації токсиканта в навколишньому середовищі, під стійкістю (резистентністю) — здатність витримувати максимальні концентрації токсичних речовин, а під витривалістю (толерантністю) — діапазону коливань концентрації токсичних речовин, яку може витримувати гідробіонт. Для визначення цього діапазону (зони токсичної дії) вводяться такі поняття, як мінімальна смертельна (летальна) концентрація токсиканта (LC0) і максимальна смертельна концентрація (LC100). Істотне значення має також поняття «летальний час». Систему основних токсикометричних одиниць подано в табл. 15.
Таблиця 15. Основні токсикометричні одиниці
Позначення одиниці вимірювання | Повна назва | Зміст поняття | |
латинське | українське | ||
LC0 | CK0 | Мінімальна смертельна (летальна) концентрація | Концентрація, при якій починається відмирання організмів |
LC50 | CK50 | Медіанна смертельна (летальна) концентрація | Концентрація, при якій гине 50% піддослідних гідробіонтів |
LC100 | CK100 | Максимальна смертельна (летальна) концентрація | Концентрація, нри якій гине 100 % піддослідних гідробіонтів |
LT0 | СЧ0 | Час початку відмирання піддослідних гідробіонтів | |
LT50 | СЧ50 | Час, протягом якого гине 50 % піддослідних гідробіонтів | |
LT100 | СЧ100 | Час 100 %-ї загибелі піддослідних гідробіонтів | |
LC024(48,96...) | CK024(48,96...) | Об'єднаний індекс, характеризує мінімальну смертельну концентрацію і кількість гідробіонтів, які відмирають протягом 24, 48 год і більше | |
LC5024(48,96...) | CK5024(48,96...) | Об'єднаний індекс, одночасно характеризує медіанну смертельну концентрацію, 50 %-ну смертність гідробіонтів і час (24, 48, 96 год тощо), протягом якого відбувається така загибель | |
LC10024(48,96...) | CK10024(48,96...) | Об'єднаний індекс, характеризує абсолютну смертельну концентрацію токсиканта і час, при якому спостерігається 100 %-на загибель гідробіонтів |
При кількісній оцінці дії токсикантів на живі організми враховуються концентрація токсиканта та його доза. Під концентрацією токсиканта розуміють масу речовини, розчинену в певному об'ємі води, її звичайно виражають у міліграмах на дециметр кубічний, а при дуже малих значеннях — у мікрограмах (мкг) на дециметр кубічний. Доза - це маса токсиканта, яка припадає на одиницю маси (в міліграмах або мікрограмах на грам або у грамах на кілограм) тваринного або рослинного організму. Тому токсичність будь-якої речовини нероздільно пов'язана з індивідуальною біомасою організму, на який вона діє. Концентрація, нетоксична для великого організму, може бути смертельною для маленького.
Біомаса популяцій великих за розмірами водяних тварин може бути набагато більшою біомаси дрібних. Відповідно одна і та ж концентрація токсиканта має різне значення, скажімо, для певної популяції риб і планктонних рачків, якими вони живляться. Проте в природних умовах встановити фактичне дозове навантаження на певну популяцію гідробіонтів практично неможливо, і навіть в умовах експерименту з особинами одного виду це теж непросте завдання, оскільки в одній експериментальній групі тварин можуть бути особини з різною біомасою (наприклад, у дафній дозрілі самиці перевищують за біомасою молодь у сотні разів). Тому звичайно наводяться дані щодо концентрації токсичних речовин у воді, а методика перерахунку на дози для водяних тварин не розроблена. Саме концентрації токсикантів враховуються при розробці екологічних і водоохоронних нормативів, що регламентують скидання стічних вод та інших забруднюючих речовин у водні об'єкти.
Для встановлення летальних концентрацій токсикантів проводяться спеціальні досліди, в яких використовують не менше 50 піддослідних тварин (риб або безхребетних) однакового розміру і маси, часом також однакових віку і статі. Для токсикологічних дослідів з дрібними тваринами звичайно відбирають нащадків однієї самиці-матері.
Піддослідних тварин витримують при різних розведеннях досліджуваних речовин (1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100 і так далі). Смертність (відповідно зворотний показник — виживаність) виражається у відсотках до контрольної кількості, тобто до чисельності таких же організмів, що експонуються в чистій воді без токсиканта. Тривалість таких гострих токсикологічних дослідів становить, як правило, 24 або 48 год. На їх підставі можна визначити медіанні смертельні концентрації. Досліди, які тривають 72 і 96 год, вважаються підгострими, а ще триваліші — хронічними.
Результати дослідів опрацьовують статистичне за спеціальними формулами та графіками. У водній токсикології найчастіше використовують простий графічний метод Дудорова [59]. Класифікація токсичних речовин звичайно подається за величиною СК5024 або СК5048, яка встановлюється переважно на рибах. Якщо СК50 дорівнює 1 мг/дм3, речовина вважається високотоксичною, при 1—10 мг/дм3 — сильнотоксичною, при 10—100 мг/дм3 — помірно токсичною, при концентраціях вищих 100 мг/дм3 — слаботоксичною. Дуже слаботоксичні речовини характеризуються значенням СК50 понад 1 000 мг/дм3.
Токсичність речовини кількісно визначається як величина, зворотна медіанній смертельній концентрації, тобто Т = 1/СК50. Проте такий підхід може бути застосований тільки для розчинів деяких чистих речовин за дією на окремі види гідробіонтів в умовах лабораторного експерименту. Він застосовується для попередньої оцінки токсичності різних речовин, зокрема нових продуктів органічного синтезу. При дослідженні токсичності складних багатокомпонентних розчинів, стічних та забруднених природних вод розрахувати концентрацію діючих речовин, яка викликає смертельний ефект, практично неможливо. У таких випадках доцільно користуватися розведенням досліджуваної води, при якому має місце 50%-на або мінімальна смертність піддослідних організмів. Такий показник, в якому не враховуються ні хімічна природа діючих речовин, ні їх концентрація, а тільки біологічна дія, називається інтегральною токсичністю.
Для різноманітних представників тваринного населення водойм величини смертельних концентрацій токсикантів можуть суттєво відрізнятись. Але в порівняльному біологічному плані оцінювати токсичність навіть однієї речовини — завдання дуже складне. Тому вибрані стандартні об'єкти, на яких звичайно проводяться досліди з визначення токсичності води. Це переважно гіллястовусі рачки Daphnia magna та Ceriodaphnia affinis, які відрізняються досить високою чутливістю до токсикантів.
У міжнародній практиці для контролю токсичності різних речовин, які імпортуються, застосовують три тест-об'єкти: зелену (хлорококову) водорость (Selenastrum capricornutum), дафнію (Daphnia magna) та рибу гупі (Lebistes reticulatus).
Враховуючи необхідність проведення експериментів у реально прийняті строки, досліди проводяться найчастіше на безхребетних з коротким життєвим циклом (гіллястовусі рачки, коловертки), у яких покоління змінюються через 5—20 діб. У водній токсикології вони відіграють таку ж роль, як білі миші, щури або морські свинки в медичній та ветеринарній токсикології. Для токсикологічних досліджень використовують деякі види акваріумних риб з коротким життєвим циклом, зокрема гупі і золоту рибку.
- Основні одиниці виміру, що застосовуються в гідроекології
- Глава 1. Гідросфера та її екологічна зональність
- Загальна характеристика гідросфери
- Запаси (розподіл) води в гідросфері
- Екологічна зональність Світового океану та морів
- 1.3. Екологічна зональність континентальних водойм
- 1.4. Екологічна зональність річкових систем
- 2.1. Екосистема як структурно-функціональна складова біосфери
- 2.2. Угруповання гідробіонтів окремих екологічних зон водних екосистем
- Глава 3 Бактерії і віруси
- 3.1. Бактерії
- 3.2. Віруси.
- Глава 4. Водорості (Algae)
- 4.1. Екологічні форми водоростей
- 4.2. Синьозелені водорості (Cyanophyta)
- 4.3. Діатомові водорості (Bacillariophyta)
- 4.4. Зелені водорості (Chlorophyta)
- 4.5. Харові водорості (Charophyta)
- 4.6. Динофітові водорості (Dinophyta)
- 4.7. Криптофітові водорості (Cryptophyta)
- 4.8. Евгленофітові водорості (Euglenophyta)
- 4.9. Золотисті водорості (Chrysophyta)
- 4.10. Жовтозелені водорості (Xanthophyta)
- 4.11. Червоні водорості, або багрянки (Rhodophyta)
- 4.12. Бурі водорості (Phaeophyta)
- 4.13. Рафідофітові водорості (Raphydophyta)
- Глава 5. Вищі водяні рослини
- 5.1. Загальна характеристика
- 5.2. Екологічні угруповання
- Глава 6. Водяні безхребетні тварини
- 6.1. Найпростіші (Protozoa)
- 6.2. Губки (Porifera)
- 6.3. Кишковопорожнинні (Coelenterata)
- Плоскі черви (Plathelminthes). Турбелярії (Turbellaria )
- 6.6. Круглі черви, або первиннопорожнинні (Nemathelminthes). Нематоди (Nеmatoda) і коловертки (Rotatoria)
- 6.8. Водяні членистоногі (Arthropoda)
- 6.9. Молюски (Mollusca)
- 6.10. Щупальцеві, або червоподібні, організми (Tentaculata, або Vermoidea)
- 6.11. Щетинкощелепні, або морські стрілки (Chaetognatha)
- 6.12. Голкошкірі (Echinodermata)
- Глава 7. Рибоподібні та риби (Pisces)
- 7.1. Екологічні особливості формування іхтіофауни
- 7.2. Рибоподібні
- 7.3. Хрящові риби (Chondrichthyes)
- 7.4. Хрящові ганоїди (Chondrostei)
- 7.5. Справжні кісткові риби (Teleostei)
- Глава 8. Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах
- 8.1. Водні маси як компонент гідрологічної структури водойм і водотоків
- 8.2. Типізація водних об'єктів та їх гідрологічна характеристика
- 8.3. Роль течій у формуванні структури біоценозів та функціонуванні водних екосистем
- Глава 9. Гідрофізичні фактори у водних екосистемах
- 9.1. Фізико-хімічні властивості води та їх екологічне значення
- 9.2. Термостабільні властивості води
- 9.3. Щільність води
- 9.4. В'язкість води і поверхневий натяг
- 9.5. Забарвлення води
- 9.6. Температурний та термічний режим водних об'єктів
- 9.7. Льодовий режим
- 9.8. Світло та його роль у функціонуванні водних екосистем
- 9.9. Седиментація, осадоутворення та формування донних ґрунтів
- 9.10. Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідро біонтів
- Глава 10. Сольовий склад вод та адаптація до нього гідробіонтів
- 10.1. Класифікація природних вод за сольовим складом
- 10.2. Сольовий склад океанічних і морських вод
- 10.3. Сольовий склад континентальних вод
- Класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв за критеріями іонного складу [34]
- 10.4. Евригалінні і стеногалінні гідробіонти
- 10.5. Осмотичні фактори середовища та осморегуляція у гідробіонтів
- 10.6. Адаптація гідробіонтів до водно-сольових умов середовища
- Глава 11 Іонні компоненти та їх екологічна роль
- 11.1. Неорганічні елементи океанічних, морських і прісних вод
- 11.2. Натрій, калій і цезій у водних екосистемах
- 11.3. Кальцій у водних екосистемах
- Метаболічна роль кальцію та шляхи його надходження в організм гідробіонтів
- 11.4. Магній у морських і континентальних водах
- 11.5. Сірка природних вод та процеси сульфатредукції
- Глава 12. Мікроелементи водних екосистем та їх біологічна роль
- 12.1. Гідробіонти як біоконцентратори мікроелементів
- Вміст заліза у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (г на 1 кг сухої маси) водойм Дністра і
- Роль заліза у ферментативних реакціях та процесах дихання гідробіонтів
- Вміст міді у воді (мкг/дм3) і одних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних водних об'єктів України [31, 73, 74]
- 12.4. Марганець
- 12.5. Цинк
- Вміст цинку у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних об'єктів України [31, 73, 74]
- 12.6. Кобальт
- 12.7. Кадмій, хром, алюміній
- Вміст хрому у воді (мкг/дм3) і донних відкладеннях (мг на 1 кг сухої маси) деяких водних об'єктів України [73, 74]
- Глава 13 Кисень гідросфери та його роль у водних екосистемах
- 13.1. Кругообіг. Формування кисневого режиму
- 13.2. Розкладання органічних речовин та формування якості води
- 13.3. Роль кисню у життєдіяльності гідробіонтів.
- 13.4. Особливості використання гідробіонтами кисню з води
- Глава 14. Діоксид вуглецю у водних екосистемах
- 14.1. Хімічні та біологічні перетворення
- Відносна об'ємна розчинність газів у воді (долі одиниць) при парційному тиску 1 атм
- Молярна частина, %, окремих форм вугільної кислоти у воді залежно від її рН
- 14.2. Фіксація автотрофними і гетеротрофними організмами. Фотосинтез.
- 14.3. Адаптація риб до змін вмісту діоксиду вуглецю у воді
- 15.1. Кругообіг азоту в біосфері
- 15.2. Азотфіксація у водних екосистемах
- 15.3. Засвоєння азоту в біосинтетичних процесах водоростей
- 15.4. Алохтонний і автохтонний азот водних екосистем
- 15.5. Амоніфікація, нітрифікація і денітрифікація та їх роль у кругообігу азоту у водних екосистемах
- 16.1. Неорганічний та органічний фосфор водних екосистем
- 16.2. Вміст фосфору в організмах гідробіонтів і його метаболічна роль
- 17.1. Загальне уявлення про популяцію
- 17.2. Статево-вікова структура популяцій
- 17.3. Внутрішньопопуляційна різноякісність
- 17.4. Внутрішньопопуляційні взаємини гідробіонтів
- 17.5. Чисельність та біомаса популяцій гідробіонтів. Методи їх встановлення
- 17.6. Регуляція чисельності популяції
- 17.7. Функціональні та інформаційні зв'язки в популяціях гідробіонтів
- 17.8. Щільність популяції гідробіонтів
- Глава 18. Гідробіоценози як біологічні системи гідросфери
- 18.1. Загальна характеристика гідробіоценозів
- 18.2. Видова різноманітність гідробіоценозів
- 18.3. Гідробіоценози перехідних екологічних зон (екотопів)
- 18.4. Структура гідробіоценозів
- 18.6. Роль вищих хребетних тварин у біологічних процесах водних екосистем
- 19.1. Біологічна продукція та потік енергії у водних екосистемах
- 19.2. Деякі положення продукційної гідроекології
- 19.3. Методи визначення первинної продукції
- 19.4. Методи визначення вторинної продукції
- 19.5. Розрахунки потенційної і промислової рибопродуктивності
- Глава 20 Органічне забруднення
- 20.1. Органічні речовини та їх кругообіг у водних екосистемах
- 20.2. Сапробність водних об'єктів
- 20.3. Самозабруднення та самоочищення водойм
- Глава 21. Евтрофікація, її причини і наслідки для водних екосистем
- 21.1. Природна і антропогенна евтрофікація
- 21.2. «Цвітіння» води як гідробіологічний процес, зумовлений евтрофікацією
- Глава 22. Токсичне забруднення та його наслідки для водних екосистем
- 22.1. Джерела токсичного забруднення
- 22.2. Реакція гідробіонтів на токсичні впливи
- 22.3. Гідротоксикометрія
- 22.4. Фактори, що впливають на токсичність хімічних речовин для гідробіонтів
- 22.5. Методи оцінки і контролю токсичності водного середовища для гідробіонтів
- 22.6. Фізіолого-біохімічні механізми дії токсикантів на водяні організми
- Реакція гідробіоти на токсичну дію хімічних речовин у природних умовах
- 22.8. Біологічна індикація та моніторинг токсичних забруднень водних екосистем
- 22.9. Біологічна детоксикація та буферність водних екосистем
- 22.10. Нормування рівня токсичного забруднення
- Глава 23. Радіонуклідне забруднення водних екосистем та його вплив на гідробіонтів.
- 23.1. Природна радіоактивність водних об'єктів
- 23.2. Радіаційне опромінення гідробіонтів природними джерелами іонізуючої радіації
- 23.3. Забруднення водних об'єктів штучними радіонуклідами
- 23.4. Забруднення водних об'єктів у Чорнобильській радіонуклідній аномалії
- 23.5. Форми радіонуклідів у природних водах
- 23.6. Розподіл та міграція радіонуклідів у водних екосистемах
- 23.7. Накопичення радіонуклідів у організмах гідробіонтів
- 23.8. Вплив радіонуклідного забруднення на гідробіонтів
- Глава 24. Якість води
- 24.1. Екологічні та водогосподарські підходи до визначення якості води
- 24.2. Фактори, що впливають на сольовий склад вод як життєвого середовища гідробіонтів
- 24.3. Вплив внутрішньоводоймних процесів на якість води
- 24.4. Методи оцінки якості природних вод
- Класи та категорії якості поверхневих вод суші та естуаріїв України за екологічною класифікацією [21]
- 24.5. Картографування екологічного стану поверхневих вод
- 25.1. Загальна гідрографічна характеристика
- Структура річкової мережі України [20]
- 25.2. Геоморфологічні та ландшафтні особливості території України, що визначають формування річкової мережі
- Глава 26. Екологія дніпровських водосховищ
- 26.1. Морфометпрична та гідрологічна характеристика зарегульованої частини Дніпра
- Характеристика водосховищ Дніпровського каскаду [90]
- 26.2. Особливості формування екосистем
- 26.3. Основні угруповання водоростей та їх роль в екосистемах
- 26.4. Бактеріальне населення
- 26.5. Угруповання вищих водяних рослин в екосистемах
- 26.6. Основні угруповання тваринного населення
- 26.7. Забруднення, водосховищ і його вплив на формування якості води та рибопродуктивність Дніпра.
- Глава 27. Екологія української частини басейну Дунаю
- 27.1. Загальна гідролого-гідрохімічна характеристика екосистеми Кілійської дельти
- Вміст деяких важких металів у воді Кілійської дельти Дунаю, мкг/дм3 [74]
- 27.2. Біота Кілійської дельти
- 27.3. Басейни приток Дунаю, що стікають з Українських Карпат
- Глава 28. Екологія Дністра
- Гідрографічна характеристика, водність якість води
- 28.2. Угруповання гідробіонтів різних екологічних зон Дністра
- 28.3. Вплив зарегулювання на екологічний стан Дністра
- 29.1. Гідрологічний та гідрохімічний режим річки
- 29.2. Біота Південного Бугу
- 29.3. Вплив енергокомплексів на водні екосистеми
- Глава 30. Екологія Сіверського Дінця
- 30.1. Гідрографічна мережа та водний стік ріки
- 30.2. Гідрохімічний режим та формування якості води
- 30.3. Біота Сіверського Дінця
- Глава 31. Екологія Західного Бугу
- Глава 32. Екологічні особливості малихрічок
- 32.1. Формування водного стоку та якості води малих річок
- 32.2. Вплив сільськогосподарського освоєння земель на екосистеми малих річок.
- 32.3. Вплив промислових підприємств та міських конгломератів на стан малих річок
- 33.1. Загальна характеристика озер України
- 33.2. Екосистема Шацьких озер
- Глава 34. Екологічні особливості боліт
- 34.1. Загальна характеристика
- 34.2. Гідробіонти болотних екосистем
- Глава 35. Стави рибогосподарського призначення
- 35.1. Загальна характеристика
- 35.2. Гідрохімічний режим ставів
- 35.3. Гідробіологічний режим ставів рибогосподарського призначення
- 35.4. Ставкове рибництво
- Глава 36. Екосистеми водойм-охолоджувачів енергетичних об'єктів
- 36.1. Загальна характеристика
- Водойми-охолоджувачі теплових і атомних електростанцій України [23]
- 36.2. Гідрохімічний режим водойм-охолоджувачів
- 36.3. Гідробіологічний режим водойм-охолоджувачів
- 36.4. «Теплове забруднення» (термофікація) водного середовища
- 36.5. Рибогосподарське використання водойм-охолоджувачів
- Глава 37. Екосистеми каналів
- 37.1. Загальна характеристика каналів України
- Основні магістральні канали України та їх призначення
- 37.2. Особливості гідрологічного режиму каналів та їх вплив на формування гідро біоценозів
- 37.3. Гідробіоценози каналів
- 37.4. Формування якості води в каналах
- Глава 38. Екосистеми причорноморських лиманів
- 38.1. Екосистеми відкритих лиманів
- Характеристика відкритих причорноморських лиманів
- 38.2. Екосистеми закритих лиманів
- Характеристика закритих лиманів Дунай-Дністровського межиріччя
- Показники зовнішнього водообміну закритих лиманів [88]
- 38.3. Біологічні ресурси лиманів та їх народногосподарське значення
- Глава 39. Екосистема Чорного моря
- 39.1. Водний баланс і якість води
- 39.2. Газовий режим
- 39.3. Рослинний і тваринний світ
- 39.4. Іхтіофауна і рибний промисел
- 39.5 Проблеми екологічного оздоровлення Чорного моря
- Глава 40. Екосистема Азовського моря
- 40.1. Формування водного балансу
- Середній багаторічний водний баланс Азовського моря (1923—1976 pp.)
- Зміни річкового стоку в Азовське море під впливом господарської діяльності при середніх кліматичних умовах [38]
- 40.2. Гідрохімічний режим
- Щорічний баланс азоту і фосфору в Азовському морі, тис. Т [38]
- 40.3. Флора і фауна
- 40.4. Іхтіофауна Азовського моря
- 40.5. Вплив антропогенного навантаження на екосистему Азовського моря
- Глава 41. Законодавче регулювання водоохоронної діяльності