Спосіб зниження вмісту плюмбуму у фітопланктоні водойм рибогосподарського призначення

Реферат: Спосіб зниження вмісту плюмбуму у фітопланктоні водойм рибогосподарського призначення передбачає застосування сорбенту. Як сорбент використовують клиноптилоліт розміром 1,0-4,0 мм, який вносять по поверхні водного дзеркала з розрахунку 281,7 кг/га. UA 122551 U (12) UA 122551 U UA 122551 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі рибництва, зокрема до способів зменшення вмісту важких металів у водоростях і може бути використана для зниження вмісту плюмбуму у фітопланктоні водойм рибогосподарського призначення та одержання екологічно безпечної продукції аквакультури. Фітопланктон (від грец. слів φυτoν або "рослина", та πλαγκτ - ширяючий) - частина планктону, що представлена переважно рослинними організмами, що мають пристосування для ширяння у товщі водної маси [1]. Перш за все, це одноклітинні мікроскопічні водорості представники відділів Cyanophyta, Bacillariophyta, Dinophyta та Chlorophyta [2]. Разом із фітобентосом, представники фітопланктону є найголовнішими продуцентами у водоймі, асимілюючи сонячну радіацію та перетворюючи її в органічну речовину в процесі фотосинтезу [3]. Від розвитку фітопланктону залежить продуктивність водойми в цілому. Також за показниками видового багатства і первинної продукції фітопланктону можна оцінити якість води у водоймі та рівень її евтрофікації [4]. В сучасних умовах фітопланктон, зокрема в ставах рибних господарств, знаходиться під постійним токсикологічним пресом. Так, зазвичай у воді реєструється суттєве перевищення рибогосподарських гранично допустимих концентрацій плюмбуму [5]. Плюмбум має потужні інгібіторні властивості у клітинному метаболізмі та може збільшувати токсичність інших важких металів. Він сприяє зменшенню швидкості поділу клітин навіть за найнижчої концентрації. При вивченні дії солей плюмбуму на мітохондрії рослин виявлено інгібування транспорту електронів, особливо за відсутності фосфору [6]. Показано, що концентрації плюмбуму в інтервалі 100-300 3 мкг/дм впливають на інтенсивність фотосинтезу та швидкість поділу клітин синьозелених 3 водоростей (Cyanobacteria). Виявлено, що вже за концентрації плюмбуму 500 мкг/дм у клітинах харових водоростей (Charophyta) реєструються незворотні зміни [7]. Досліджено, що він знижує вміст хлорофілу, пригнічує фіксацію молекулярного азоту та трансформує ультраструктуру клітин. Тим самим, плюмбум та його сполуки перешкоджають повноцінному розвитку фітопланктону у водоймах [8]. Акумулюючись у фітопланктоні він переміщується трофічними ланцюгами до організму риб і, зрештою - до організму людини. Крім того, його накопичення у фітопланктоні, який слугує природною кормовою базою для більшості видів об'єктів аквакультури спричинює інгібування ферментативних процесів в їх організмах, змінює інтенсивність та спрямованість обміну речовин, суттєво впливаючи на біоенергетичні процеси та функціонування репродуктивної системи гідробіонтів [9]. Риба, ослаблена поїданням токсичного фітопланктону, втрачає імунітет, менш стійка до паразитарних, грибкових, бактеріальних та вірусних захворювань. Таким чином, разом з токсикологічною загрозою підвищується і можливість біологічних захворювань і змішаних патологій (токсикопаразитозів, токсикоінфекцій тощо) [10]. Отже, плюмбум та його сполуки належать до одних з найнебезпечніших забруднюючих речовин, оскільки вони мають тривалий характер дії. Накопичення цього елементу у фітопланктоні, який є базовою ланкою трофічного ланцюга у водоймах спричинює комплексний негативний вплив на екосистему водойм [11]. Таким чином, корегування вмісту плюмбуму у фітопланктоні є актуальним завданням. Найбільш близьким за принципом дії до способу, що заявляється є використання для очищення води рибогосподарських водойм цеоліту [Україна, Пат. № 41084, Бюл. № 9, 2009 р. Інститут рибного господарства НААН "Спосіб очищення рибогосподарських водойм за допомогою цеоліту"], який використовують у фільтраційних місткостях на водонапусках ставів, перед заповненням останніх водою. Недоліком відомого способу є необхідність реконструкції системи фільтрації. Крім того, даний спосіб не вирішує питання коригування вмісту плюмбуму у фітопланктоні під час вегетаційного сезону, коли здійснюється рибогосподарська експлуатація водойм. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб зниження вмісту плюмбуму у фітопланктоні водойм рибогосподарського призначення. У відповідності до запропонованого способу зниження вмісту плюмбуму у фітопланктоні здійснюється за допомогою адсорбційних властивостей клиноптилоліту. Він належить до + + 2+ 2+ алюмосилікатів, в яких містяться лужні та лужноземельні катіони (К , Na , Ca , Mg ), що компенсують негативний заряд каркасу цеоліту, а також молекули води у вільному і зв'язаному стані [12]. У процесі оброблення його кислотою ці катіони заміщуються іонами гідрогену, що покращує сорбційні властивості клиноптилоліту і змінює розміри вхідних каналів у пори сорбента. Спосіб здійснюється наступним чином. Клиноптилоліт фракції 1,0-4,0 мм вносять по поверхні води, з розрахунку 281,7 кг/га. Він опускається на дно водойм, адсорбуючи плюмбум та його сполуки, тим самим значно зменшуючи їх концентрацію у фітопланктоні. Технічне рішення 1 UA 122551 U 5 10 15 щодо розроблення способу зниження вмісту плюмбуму у фітопланктонних угрупуваннях водойм ґрунтується на результатах досліджень. Приклад. У червні-вересні 2015 р. на базі ДП ДГ Львівської дослідної станції Інституту рибного господарства НААН проводили апробацію запропонованої корисної моделі. Заміри виконували у ставу № 24 (12) площею 0,14 га, який постачається водою річки Верещиці. Глибина ставу становить 1-1,5 м. Впродовж місяця щотижня проводили забори зразків фітопланктону. Вміст плюмбуму визначали методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії після сухого озолення на спектрофотометрі C-115M1. Результати опрацьовували статистично, об'єднавши у групи по чотири заміри (п=12-16): група І - чотири заміри у період 02-23.06.2015 до внесення цеоліту, група II - три наступні заміри (30.06-14.07), група III - три подальші заміри (21.07-04.08), група IV - чотири останні заміри (11.08-01.09). Для статистичного опрацювання даних використовували t-критерій Стьюдента для порівняння середнього значення вибірки із значенням нормативного показника. При внесенні клиноптилоліту відмічено зменшення концентрації плюмбуму у фітопланктоні (табл. 1). Таблиця 1 Динаміка вмісту плюмбуму у фітопланктоні, мг/кг Група І 21,1±5,5 20 25 30 35 40 45 50 II 18,7±3,3 III 13,2±4,5 IV 17,3±7,3 З даних таблиці видно, що порівнюючи з групою І, у групах II-IV спостерігається зниження середніх величин вмісту плюмбуму у фітопланктоні. З результатів вищезазначених досліджень випливає, що запропонований спосіб можна рекомендувати для коригування вмісту плюмбуму у фітопланктоні. Перевагами даного способу є можливість проводити необхідні маніпуляції протягом вегетаційного сезону під час рибогосподарської експлуатації водойм. Джерела інформації: 1. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов / Винберг Г.Г. - Минск, 1960. - 202 с. 2. Константинов А.С. Общая гидробиология: учебник для биологических специальностей университетов / Константинов А.С. - М.: Высшая школа, 1979. - 480 с. 3. Костяев В.Я. Синезеленые водоросли и эволюция эукариотных организмов / Костяев В.Я. - М.: Наука, 2001. -126 с. 4. Оценка качества воды эвтрофированного водохранилища по гидрохимическим показателям / Н.И. Варенко, Ю.К. Гайдаш, А.В. Мисюра [и др.] // Изучение процесов формирования химического состава природных вод в условиях антропогенного воздействия: XXVIII Всес. гидрохимическое совещание, май 1984 г.: мат. - Москва, 1984. - С. 23. 5. Сафонова Т.А. Накопления ртути и других тяжёлых металлов водоростями и водными растениями / Т.А. Сафонова // Поведения ртути и других тяжёлых металлов в экосистемах. Новосибирск, 1989. С. 64-100. 6. Колесник Н.Л. Розподіл важких металів серед компонентів прісноводних екосистем (огляд) / Н.Л. Колесник // Рибогосподарська наука України. - 2014. - № 3. – С. 35-54. 7. Брагинский Л.П. Пресноводный планктон в токсической среде / Брагинский Л.П., Величко И.М., Щербань Э.П. - К.: Наук, думка, 1987. - 178 с. 8. Божков А.И. Проявление генотоксичности тяжелых металлов в клетках водорослей и инфузорий / А.И. Божков, Е.В. Усенко // Вторая всесоюзная конференция по рыбохозяйственной токсикологи: мат. Т. 1. - СПб., 1991. - Т. 1. - С. 54-55. 9. Грициняк І.І. Біологічне значення та токсичність важких металів для біоти прісноводних водойм (огляд) / І.І. Грициняк, Н.Л. Колесник // ибогосподарська наука України. - 2014. - № 2. - С. 31-45. 10. Колесник Н.Л. Важкі метали в екосистемі ставів та їх вплив на рибопродуктивність і харчову цінність риби в умовах інтенсивного вирощування: дис. … кандидата с.-г. наук: 06.02.03 / Колесник Наталія Леонідівна. - К., 2012. - 191 с. 11. Горкин И.Н. Эколого-физиологические аспекты биоконцентрирования микроэлементов гидробионтами в природных условиях / И.Н. Горкин // Эколого-физиологические и токсикологические аспекты и методы рыбохозяйственных исследований: Сб. науч. тр. ВНИРО. М.: Б.и., 1990. - С. 20-34. 2 UA 122551 U 12. Лазаренко С.К., Винар О.М. Мінералогічний словник, К.: Наукова думка. - 1975. - 774 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб зниження вмісту плюмбуму уфітопланктоні водойм рибогосподарського призначення, що передбачає застосування сорбенту, який відрізняється тим, що як сорбент використовують клиноптилоліт розміром 1,0-4,0 мм, який вносять по поверхні водного дзеркала з розрахунку 281,7 кг/га. Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3