Спосіб прогнозування вмісту кадмію (cd) в екосистемі рибницьких ставів (пеп-cd)

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб прогнозування вмісту кадмію (Cd) в екосистемі рибницьких ставів (ПЕП-Cd), який відрізняється тим, що спочатку хімічним методом визначають вміст кадмію (Cd)y воді рибницьких ставів та на основі проведених аналізів води проводять розрахунки по формулі:

Мо=К×Мв+В,

де Мо - концентрація кадмію (Cd) в об'єкті, мг/кг; Мв - концентрація кадмію (Cd) у воді, мкг/л; К - кутовий коефіцієнт для рівняння лінійної регресії між двома значеннями концентрації кадмію (Cd) у воді та об'єкті; В - поправний коефіцієнт; причому кутові та поправні коефіцієнти використовують з таблиці:

Таблиця

Кутові (К) та поправні (В) коефіцієнти для рівняння лінійної регресії між двома значеннями концентрації кадмію (Cd) у воді та ланками екосистеми ставу

Ланки екосистеми ставу

К

В

донні відклади

-0,02

0,206

зообентос

-0,43

2,91

зоопланктон

0,51

-0,252

фітопланктон

-3,39

22,847

водна рослинність

-0,002

0,205

короп 1+, 2+

м'язи

0,003

0,02

зябра

-0,0075

0,059

нирки

0,01

0,13

печінка

0,005

0,03

шкіра

-0,04

0,12

товстолоб 1+, 2+

м'язи

0,003

0,017

зябра

-0,001

0,07

нирки

-0,006

0,09

печінка

0,008

0,02

шкіра

0,004

0,003

Текст

Спосіб прогнозування вмісту кадмію (Cd) в екосистемі рибницьких ставів (ПЕП-Cd), який відрізняється тим, що спочатку хімічним методом визначають вміст кадмію (Cd)y воді рибницьких ставів та на основі проведених аналізів води проводять розрахунки по формулі: Мо=К×Мв+В, де Мо - концентрація кадмію (Cd) в об'єкті, мг/кг; Мв - концентрація кадмію (Cd) у воді, мкг/л; К кутовий коефіцієнт для рівняння лінійної регресії між двома значеннями концентрації кадмію (Cd) у воді та об'єкті; В - поправний коефіцієнт; причому кутові та поправні коефіцієнти використовують з таблиці: 2 (19) 1 3 прямою токсичною дією на організми важкі метали викликають небезпечні біологічні наслідки (мутагенний, ембріотоксичний, гонадотоксичний та ін.). Антропогенний вплив на водні екосистеми має глобальний характер і в цілому приводить до різкого погіршення умов існування переважної більшості видів тварин і рослин. Водні екосистеми в цьому відношенні є найуразливішими, оскільки нагромаджують забруднювачі - токсиканти із всього водозбірного басейну. Токсикологічна обстановка в багатьох рибогосподарських ставах України залишається складною унаслідок забруднення промисловими, господарчопобутовими і сільськогосподарськими стічними водами. Найбільшу небезпеку представляє забруднення водоймищ такими важкими металами, як Fe, Zn, Mn, Cu, Ni, Co, Pb, Cd та інших. Як відомо, ці метали навіть у малих кількостях можуть негативно впливати на гідробіонтів, у тому числі і на риб. Біологічні наслідки забруднення водних екосистем важкими металами виявляються, в першу чергу, в прямій токсичній їх дії на риб, що приводить до накопичення в органах і тканинах і поразки фізіологічних систем. У санітарно-гігієнічному плані риба є важливою ланкою у передачі важких металів і інших токсичних речовин людині по харчовому ланцюгу. Відомо, що на відміну від забруднюючих органічних речовин, метали не руйнуються під впливом природних чинників, їх видалення з водойм можливо лише за рахунок випаровування або акумулювання у донних відкладах, або ж поступового накопичення в різних компонентах екосистеми, у тому числі і в рибі. У зв'язку з широким використанням кадмію (Cd) в багатьох галузях промисловості збільшилось надходження цього елементу в довкілля, у тому числі і у водойми. Кадмій не належить до життєво необхідних організму елементів. Його біологічна роль вивчена недостатньо. У літературі є досить суперечливі відомості про токсичність цього металу. Проте можна стверджувати, що низькі концентрації кадмію (25-100мкг/л) можуть стимулювати клітинне ділення, і лише більші концентрації (500мкг/л і вище) інгібують зростання, ділення і фотосинтетичну активність клітин фітопланктону. Кадмій розподіляється по всій клітині, але в оболонці накопичується у меншій мірі, ніж у середині клітини. Він може зв'язуватися з внутріклітинними мезосомоподібними гранулами, найбільша кількість цього металу знаходиться в цитоплазмі. Ймовірно, це викликано специфічним зв'язуванням кадмію цитоплазматичними білками, ємкість яких досить велика. Вивчення реакції водорості Anabeana на дію кадмію показало, він включається в цитоплазму і клітинні поліфосфатні тільця, викликає втрату Мg і Са поліфосфатними тільцями, внаслідок чого змінюється їх іонна структура. Причому всі досліджуванні концентрації кадмію визивали значне зменшення поверхні тілакоїдів. Показано, що кадмій пригнічує поглинання марганцю і фосфору рослинами. В той же час поглинання кадмію зменшується із 45878 4 збільшенням вмісту селену або алюмінію, калію, кальцію та фосфору. Кадмій так само, як і ряд інших елементів (Zn, Cu, Pb), активно акумулюється одноклітинними водоростями, морськими і прісноводими простішими та макрофітами. Ця обставина поряд із здібністю вказаних організмів до швидкого розмноження і створення величезної біомаси, робить водорості і простіші активними учасниками біогеохімічних процесів у природних водах. Міра негативної дії кадмію визначається в основному видовим складом фітопланктону і його фотосинтетичною активністю. При розвитку синьозелених водоростей із збільшенням продукції фітопланктону зростає негативна дія кадмію. В той же час негативна дія кадмію слабшає в період розвитку зелених і діатомових водоростей. Дія кадмію на риб в цілому знижує їх здатність до осмотичної регуляції. Хоча за даними деяких вчених у райдужної форелі, що піддавалася дії концентрації кадмію 4мкг/л протягом 10 тижнів, не спостерігалося негативної дії на ріст, життєздатність та структуру тканин, при хронічній дії відбувається ослаблення ензиматичної активності печінки та нирок. У струмкової форелі геморагічний некроз може спостерігатися при вмісті Cd 1мкг/л. Це у свою чергу затримує швидкість дозрівання і продукцію тестостерону та кетотестостерону. У фундулюса під впливом води з вмістом Cd 28мг/л спостерігався некроз і злущення слизистого шару дихального епітелію зябрових ниток та пластин. Це веде до зменшення поглинання кисню і зростанню частоти дихання у хронічно уражених риб. В період обмеженої фінансової допомоги фахівці з водної біоти якнайгостріше відчувають потребу у розробці досконаліших методів визначення вмісту важких металів у ланках водної екосистеми, що не потребують великої кількості хімічних реагентів, обладнання та інших затрат. Відомі способи визначення вмісту речовин шляхом розрахунку [О.А.Алекин, А.Д.Семенов, Б.А.Скопинцев. Руководство по химическому анализу вод суши, Гидроеметеоиздат, Ленинград, 1973, 272с.]. Серед них - розрахунок вмісту двоокису вуглецю (СО2) по величині рН і концентрації НСО3- та розрахунок вмісту карбонатних іонів (СО32-) по величині рН та лужності води. Недоліками вищезазначених способів є обмеження умов при розрахунку. Так, при розрахунку вмісту карбонатних іонів, мінералізація досліджуваної води повинна мати мінералізацію не вище 3-4г/кг, так як вище цієї межі розрахунок коефіцієнтів активності стає не надійним. Також недоліком цих способів слід вважати не універсальність знайдених формул, тобто формули здатні розрахувати тільки один показник. Складність розрахунку також є недоліками цих способів. Прототипом корисної моделі служить технічне рішення, згідно якого розрахунок вмісту іонів магнію (Mg2+) визначається по різниці між знайденою хімічним аналізом величиною суми кальцію і магнію [О.А.Алекин, А.Д.Семенов, Б.А.Скопинцев. Руководство по химическому 5 анализу вод суши, Гидроеметеоиздат, Ленинград, 1973, с.217.], тобто величиною загальної твердості (Н), та вмістом Са2+, що виражені в мг-екв: Mg2+=12,15(Н-Са2+)мг/л. При доволі простому розрахунку даний спосіб має недоліки. Розрахунок іонів магнію припустимий лише для вмісту магнію у воді, а для вмісту у всіх ланках водної екосистеми даний спосіб не може бути застосованим. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб прогнозування вмісту кадмію (Cd) в екосистемі рибницьких ставів (ПЕП-Cd). У назві корисної моделі є абревіатура ПЕП, що означає прогнозування екосистемних показників. Для зручності, в подальшому замість вищезгаданого словосполучення буде використовуватися ПЕП. Так, наприклад, якщо мова буде йти за спосіб ПЕП-Cd, то це буде значити, що були проведені розрахунки з прогнозування екосистемних показників кадмію (Cd). Згідно запропонованого способу прогнозування вмісту кадмію (Cd) здійснюється шляхом розрахунку вмісту кадмію (Cd) у донних відкладах, зоопланктоні, зообентосі, фітопланктоні, водній рослинності, органах і тканинах коропа та товстолоба за допомогою визначеній хімічним методом концентрації кадмію (Cd) у воді рибоводних ставів. Хімічний метод визначення вмісту кадмію (Cd) у всіх ланках водної екосистеми довготривалий і не дає можливості оперативно оцінювати стан екосистеми водойм за стресових ситуацій. Отримані нами розрахунки дають можливість оперативно контролювати вміст кадмію (Cd) у водній екосистемі. Розрахунковий метод прогнозування вмісту кадмію (Cd) у екосистемі водойм рекомендовано при екстремальних ситуаціях, моніторингових дослідженнях, коли їх визначення поряд з іншими показниками є оцінкою фізіологічного стану риб та інших гідробіонтів. Технічне рішення щодо розробки способу прогнозування вмісту кадмію (Cd) в екосистемі рибницьких ставів ґрунтується на результатах досліджень. Протягом 1990-2008 років дослідження вмісту кадмію (Cd) у воді, донних відкладах, зоопланктоні, зообентосі, фітопланктоні, водній рослинності, органах і тканинах коропа та товстолоба проводили у ставах дослідних господарств «Нивка» (м. Київ) та «Великий Любінь» (Львів. обл.), а також у ставах ВАТ «Сумирибгосп» (Сум. обл.) та «Донрибкомбінат» (Дон. обл.). Визначення вмісту кадмію (Cd) у воді, донних відкладах, зоопланктоні, зообентосі, фітопланктоні, водній рослинності, органах і тканинах коропа та товстолоба проводили за допомогою атомно-адсорбційного спектрофотометра С-115-м. При розробках способу прогнозування вмісту кадмію (Cd) в екосистемі рибницьких ставів використовували програму «Statistica 6.0» з урахуванням особливостей біологічних об'єктів. 45878 6 На основі математичного аналізу розраховані середньостатистичні дані вмісту кадмію (Cd)в екосистемі рибницьких ставів. Встановлена кореляція між вмістом кадмію (Cd) у воді та кожною окремою ланкою екосистеми ставів (донних відкладах, зоопланктоні, зообентосі, фітопланктоні, водній рослинності, органах і тканинах коропа та товстолоба, що вирощувались при різних технологіях за дво- та трилітнім циклом). Для оперативної оцінки якості рибної продукції, а також встановлення причин різкого погіршення фізіологічного стану риб розроблений спосіб прогнозування вмісту кадмію (Cd) у донних відкладах, зоопланктоні, зообентосі, фітопланктоні, водній рослинності, органах і тканинах коропа та товстолоба у органах і тканинах коропів та товстолобиків. Для цього розраховані кутові та поправні коефіцієнти щодо рівняння лінійної регресії між двома значеннями вмісту кадмію (Cd) у воді та ланками екосистеми ставів табл.. Для цього необхідно хімічним методом визначити вміст кадмію (Cd) у воді рибницьких ставів. На основі проведених аналізів води проводять розрахунки, де використовується формула: Мо= К×Мв+В, де Мо - концентрація кадмію (Cd) в об'єкті, мг/кг; Мв - концентрація кадмію (Cd) у воді, мкг/л; К - кутовий коефіцієнт для рівняння лінійної регресії між двома значеннями концентрації кадмію (Cd) у воді та об'єкті; В - поправний коефіцієнт. Похибка між розрахованою величиною та визначенням концентрації кадмію (Cd) хімічним методом є близькою 15-30%. Таблиця Кутові (К) та поправні (В) коефіцієнти для рівняння лінійної регресії між двома значеннями концентрації кадмію (Cd) у воді та ланками екосистеми ставу Ланки екосистеми ставу Донні відклади Зообентос Зоопланктон Фітопланктон Водна рослинність М'язи Зябра Короп 1+, 2+ Нирки Печінка Шкіра М'язи Зябра Товстолоб 1+, 2+ Нирки Печінка Шкіра К -0,02 -0,43 0,51 -3,39 -0,002 0,003 -0,0075 0,01 0,005 -0,04 0,003 -0,001 -0,006 0,008 0,004 В 0,206 2,91 -0,252 22,847 0,205 0,02 0,059 0,13 0,03 0,12 0,017 0,07 0,09 0,02 0,003 Приклад. Хімічним методом було розраховано концентрацію кадмію (Cd) у воді рибогосподарського ставу, яка була на рівні 0,06мкг/л. Для прогнозування вмісту кадмію (Cd) у 7 45878 всіх ланках екосистеми рибницьких ставів проводимо слідуючі розрахунки. Мдонні відклади= -0,02×0,06+0,206=0,20мг/кг; Мзообентос= -0,43×0,06+2,91=2,88мг/кг; Мзоопланктон=0,51×0,06+(-0,252)=-0,22мг/кг; Мфітопланктон= -3,39×0,06+22,847=22,64мг/кг; Мводна рослинність= -0,002×0,06+0,205=0,20мг/кг; Мм’язи коропа=0,003×0,06+0,02=0,02мг/кг; Мзябра коропа= -0,0075×0,06+0,059=0,06мг/кг; Мнирки коропа=0,01×0,06+0,13=0,13мг/кг; Мпечінка коропа=0,005×0,06+0,03=0,03мг/кг; Мшкіра коропа= -0,04×0,06+0,12=0,12мг/кг; Мм'язи товстолоба=0,003×0,06+0,017=0,017мг/кг; Мзябра товстолоба= -0,001×0,06+0,07=0,07мг/кг; Мнирки товстолоба= -0,006×0,06+0,09=0,09мг/кг; Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 8 Мпечінка товстолоба=0,008×0,06+0,02=0,02мг/кг; Мшкіра товстолоба=0,004×0,06+0,003=0,003мг/кг. Проведеними дослідженнями встановлено, що вміст кадмію (Cd) у ланках екосистемі ставів можна розрахувати за концентрацією їх у воді. Контрольні розрахунки показали, що концентрації кадмію (Cd) визначені хімічним та розрахунковим методом відрізняються у незначній мірі. Розроблений спосіб прогнозування вмісту кадмію (Cd) є доцільним та необхідним у моніторингових дослідженнях, а також у рибоводних та іхтіологічних дослідженнях, коли визначення концентрацій важких металів у ланках екосистеми є оцінкою екологічного стану рибогосподарських ставів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method to forecast content of cadmium (cd) in ecosystem of fishery ponds (pep-cd)

Автори англійською

Lytvynova Tamara Heorhiivna, Kolesnyk Natalia Leonidivna, Hrynzhevskyi Mykola Vasyliovych

Назва патенту російською

Способ прогнозирования содержания кадмия (cd) в экосистеме рыбоводческих прудов (пеп-cd)

Автори російською

Литвинова Тамара Георгиевна, Колесник Наталья Леонидовна, Грициняк Игорь Иванович

МПК / Мітки

МПК: A01K 61/00

Мітки: пеп-cd, вмісту, спосіб, ставів, рибницьких, кадмію, прогнозування, екосистеми

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-45878-sposib-prognozuvannya-vmistu-kadmiyu-cd-v-ekosistemi-ribnickikh-staviv-pep-cd.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб прогнозування вмісту кадмію (cd) в екосистемі рибницьких ставів (пеп-cd)</a>

Подібні патенти