Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Деградация многоклеточных водорослей под воздействием органических соединений в составе сточных вод

Научный руководитель
Экология
26.09.2024
43
Поделиться
Библиографическое описание
Капунин, И. А. Деградация многоклеточных водорослей под воздействием органических соединений в составе сточных вод / И. А. Капунин, А. С. Сафонова, К. А. Гришина. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2024. — № 9 (83). — С. 38-40. — URL: https://moluch.ru/young/archive/83/4640/.


В исследовании проверена гипотеза о негативном влиянии органических соединений в составе сточных вод на развитие водной растительности естественных экосистем. В качестве модельных представителей, на которых экспериментальным путём проводилось воздействие органическими веществами в водных растворах были выбраны нитчатые водоросли.

Ключевые слова: сточные воды, водные экосистемы, водоросли, органические вещества в стоках, деградация клеток.

Органические вещества в сточных водах, предельно допустимые концентрации которых превышают установленные законодательством РФ значения сброса, оказывают негативное воздействие на водные экосистемы, которые выступают первым звеном в попадании избытка синтетических химических соединений в природные сообщества и окружающую среду [2]. В нашем исследовании целью было проверить какое именно влияние некоторые органические соединения способны оказывать на водоросли.

Водоросли являются производителями глюкозы в водных сообществах, средообразователями и источником белка для других организмов сообщества. Превышение концентраций органических веществ в водной среде из-за деятельности недобросовестных предприятий по сбросу в водные источники сточных вод провоцирует нарушение баланса среди биологических видов, обитающих в воде, и способно оказывать деградирующее воздействие на организмы при длительном контакте вещества с организмом [1]. Заводы и производственные базы осуществляют сброс сточных вод в больших объемах в пресноводные водоёмы, тем самым нарушая жизнедеятельность их обитателей в долгосрочной перспективе.

Работа посвящена исследованию деградации и потенциальным нарушениям жизнедеятельности пресноводных нитчатых водорослей. В качестве органических веществ, которые выступали векторами воздействия, были выбраны: муравьиная кислота, дихлорметан и гексан. Гексан может попасть в сточные воды через промышленные предприятия, где он используется в качестве растворителя, топлива или сырья для производства других химических веществ. Неправильная утилизация отходов, содержащих гексан, также может привести к его попаданию в окружающую среду. Дихлорметан (метиленхлорид) может содержаться в сточных водах, образующихся при производстве и использовании различных продуктов, таких как синтетические смолы, масла, мазут, лакокрасочные материалы, продукты и отходы нефтепереработки, органический синтез, смазочно-охлаждающие жидкости и содержимое средств и систем огнетушения [3]. Муравьиная кислота попадает в сточные воды в результате биохимических процессов, например, при разложении растительных и животных организмов. Также она может поступать из промышленных стоков химической промышленности. В процессе естественной жизнедеятельности организмов обычно концентрация муравьиной кислоты в водных объектах незначительна, так как она быстро разлагается. Однако именно в стоках она встречается в виде солей — формиатов [4]. Эксперимент проводили следующим образом:

1) отбор в отдельные пробирки воды из пресноводного водоёма и нитчатых водорослей;

2) оценка морфологии водорослей до постановки эксперимента$

3) воздействие в течение 2 недель выбранными опытными веществами на водоросли в капельном соотношении: 5 мл воды в пробирке, 1 капля опытного раствора (муравьиная кислота, гексан, дихлорметан). Для сравнения результатов был поставлен отрицательный контроль (вода без содержания органики);

4) оценка морфологии водорослей в каждой пробе после эксперимента спустя 2 недели, описание полученных результатов.

Микрофотография водорослей в контрольной пробе до и после эксперимента не отличалась, деградация клеток не идентифицирована, колония развивалась дальше, прогрессировала в размерах (рис.1):

Контрольный образец нитчатых водорослей. До постановки опыта (слева, увеличение 40х) и спустя 2 недели (справа, 100х) Контрольный образец нитчатых водорослей. До постановки опыта (слева, увеличение 40х) и спустя 2 недели (справа, 100х)

Рис. 1. Контрольный образец нитчатых водорослей. До постановки опыта (слева, увеличение 40х) и спустя 2 недели (справа, 100х)

Микрофотографии опытных образцов после эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1

Микрофотографии водорослей (опытные образцы) после постановки эксперимента

Описание результата

Образец

Воздействие муравьиной кислотой. Наблюдается разрушение клеток, отслоение клеточных стенок.

Воздействие дихлорметаном. Явная реакция на воздействие, происходит отслойка клеточной стенки, форма клеток стала более вытянутая

Воздействие гексаном. Клетки видоизменены, наблюдается деградация формы клеток, частичная гибель водорослей. Хлоропласты переместились в середину клетки

Как видно в таблице 1, избыток солей муравьиной кислоты, накопленных за время экспериментального воздействие, имел максимально стрессовое воздействие на клетки, вызвав их гибель. Дихлорметан в результате длительного воздействия на клетки вызвал патологию клеток в виде отслоек клеточных стенок, видоизменение формы прямоугольных клеток (первоначальная форма) в вытянутые, овальные. Воздействие гексаном было отмечено одним из самых явных, так как была отмечена скученность хлоропластов в центре, частично клетки погибли, колония развивалась ограниченно.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1) Органические вещества оказывают негативное, разрушительное воздействие на клетки водорослей и жизнедеятельность колонии.

2) Снижается способность к полноценному фотосинтезу, потому что клетки водорослей под воздействием агрессивной органики частично теряют свой фотосинтетический аппарат или его деятельность (деятельность хлоропластов) ограничена.

3) Наибольшую степень деградации клеток водорослей наблюдается в пробе с муравьиной кислотой, где клетки подверглись практически полному разрушению (гибель колонии).

4) Все органические вещества в эксперименте оказали патологическое воздействие на водоросли.

5) Органические вещества в составе сточных вод при превышении предельно допустимых концентраций в водных объектах нарушают устойчивость экологического сообщества.

Литература:

  1. Ф. М. Шакирова. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Гилем, 2001. − 160 с.
  2. Четина О. А. Учебная практика по физиологии и биохимии растений: учеб. пособие / сост. О. А. Четина, Л. А. Чудинова; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. — Пермь, 2018. — 94 с.
  3. Ефремов, И. В. Исследование процесса очистки сточных вод с использованием ионообменных смол: методические указания / И. В. Ефремов, Л. А. Быкова, Е. Л. Горшенина; Оренбургский гос. ун-т. — Оренбург: ОГУ, 2018. — 27 с.
  4. Анализ сточных вод по перечню запрещённых к сбросу веществ. / Электронный ресурс. Режим доступа: https://lab-24.ru/catalog/analiz-stochnykh-vod-po-perechnyu-zapreshchennykh-k-sbrosu-veshchestv/
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
сточные воды
водные экосистемы
водоросли
органические вещества в стоках
деградация клеток

Молодой учёный