ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ И РОЛЬ БИОТИЧЕСКОГО САМООЧИЩЕНИЯ: НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ И РОЛЬ БИОТИЧЕСКОГО САМООЧИЩЕНИЯ: НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ.

Опубликовано в категориях: Научные публикции Просмотров: 52

Цай С.1, Матишов Г.Г. 2, Садчиков А.П.1, Остроумов С.А. 1

1 Биологический факультет Московского университета имени М.В. Ломоносова, Москва 119991, Российская Федерация;

2 Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, 344006, Российская Федерация;

ОБ АВТОРАХ:

С. Цай – аспирант МГУ, без ученой степени (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. ); КНР;

Матишов г. г. – профессор, академик РАН, Южный Федеральный Университет, Ростов - на - Дону, Российская Федерация;

Садчиков  А.П. - профессор, доктор биологических наук, Международный биотехнологический центр МГУ имени Ломоносова, биологический факультет МГУ имени Ломоносова, 119991 Москва, Ленгоры, МГУ, Российская Федерация;

Остроумов С. А. – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, биологический факультет, МГУ имени Ломоносова, 119991 Москва, Ленгоры, Российская Федерация;

АННОТАЦИЯ:

Дается краткий обзор загрязнения экосистем некоторых основных рек Китая.. Значительное загрязнение водных ресурсов как в Китае, так и во всем мире делает неотложной разработку научной основы для более эффективного смягчения последствий загрязнения водных ресурсов. Полезным шагом на пути к этой цели является  экосистемная теория самоочищения воды , разработанная в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: речные экосистемы, загрязнение воды, водные экотоксиканты, экотоксикология, биотестирование, самоочищение воды;

1.Введение.

Загрязнение речной воды является серьезной проблемой во многих частях мира, включая Китай [1] и многие другие. Среди многих типов загрязняющих веществ новым классом загрязнителей водной среды является класс синтетических поверхностно-активных веществ, детергентов и химических смесей, содержащих синтетические поверхностно-активные вещества в качестве компонентов [2-12]. Загрязнение воды является актуальной проблемой, поэтому очень важно дальнейшее развитие научных основ  смягчения последствий загрязнения водных ресурсов. Научная основа включает научно обоснованные методы оценки экотоксикологической опасности загрязнителей окружающей среды [13-15]. В Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова была разработана экосистемная теория самоочищения воды [16-18]. Изучение и применение этой теории представляется полезным для новых шагов  в разработке научных основ борьбы с загрязнением окружающей среды. Цель этой статьи - представить некоторые экотоксикологические соображения по упомянутым выше вопросам.

2. Загрязнение рек на примере основных рек Китая.

Согласно системе из 5 классов качества воды, которая используется в Китае, класс I - это вода наилучшего качества, а класс V - сильно загрязненная вода.

В 2006 году результаты мониторинга качества воды в речных экосистемах Китая были следующими [1]. Качество воды в изученных экосистемах  реки Жемчужной  и реки Янцзы было признано удовлетворительным, за исключением некоторых участков рек. Загрязнение воды в изученных экосистемах рек Сунгуа, Хуанхэ и Хуайхэ было оценено как среднее. Изученные экосистемы рек Ляохэ и Хайхэ были сильно загрязнены.

Некоторые данные о загрязнении речных экосистем в Китае обобщены в таблице 1.

Таблица 1. Данные о качестве воды в экосистемах семи основных рек, мониторинг которых проводился в Китае Национальным центром мониторинга окружающей среды (NEMC)  (Lu et al., 2008) [1].

River names

Water quality Grade I – III,

Percentage of samples

Water quality Grade IV-V,

Percentage of samples

Water quality Grade inferior to Grade V (very bad water quality), percentage of samples

Река Янцзы (the Yangtze River)

76

17

7

Р. Жемчужная (the Pearl River)

82

15

3

Р. Сонгхуа (the Songhua River)

24

55

21

Р. Желтая (the Yellow River)

50

25

25

Р.Хайхэ (the  Haihe River) 

22

21

57

Р.Хуай (the Huai River)

26

44

30

Р. Ляохэ (the Liaohe River)

35

22

43

 

3. Качественная теория экосистемного самоочищения воды и другие вопросы, связанные с качеством воды, загрязнением воды и поиском решения проблем.

В серии публикаций один из соавторов (сотрудник МГУ)  этой статьи сформулировал и представил в структурированной форме свою теорию экосистемного самоочищения воды [16-18]. Эта теория демонстрирует  и анализирует мультифункциональную роль биоты и биоразнообразия в самоочищении воды, значительный потенциал здоровых водных экосистем в улучшении качества воды.

Эта теория, разработанная в МГУ [16-18],  полезна для создания научной основы экологической инженерии, направленной на восстановление, реабилитацию и восстановление водных систем, включая загрязненные реки.

Теория [16-18] особенно полезна при планировании работ по восстановлению и рекультивации загрязненных рек. Некоторые примеры этих очень загрязненных рек приведены в таблице 1. Как видно из таблицы, примерами наиболее загрязненных рек являются: река Ляохэ и река Хайхэ. Однако даже в этих наиболее загрязненных реках есть некоторые участки, качество воды в которых соответствует I – III классу (это означает, что эти части рек не сильно загрязнены).

Представляется, что местами перспективного применения теории самоочищения воды являются те части рек, которые не сильно загрязнены, так что в этих экосистемах может обитать широкий спектр водных видов, и своим функционированием они будут способствовать поддержанию качества воды. Возможно, потребуется некоторая работа по реконструкции, восстановлению водных и прибрежных экосистем этих мест, чтобы увеличить потенциал различных групп организмов в улучшении качества воды.

Что касается сильно загрязненных речных экосистем,  то экосистемно-ориентированная теория самоочищения воды [16-18] предсказывает следующее. По-видимому,   крупномасштабное и по необходимости дорогостоящее восстановление, реконструкция и реабилитация, создание искусственных ветландов (constructed wetlands) – экологическая инженерия с большими усилиями и затратами, чем в случае умеренно загрязненных мест-   будет эффективным  средство для  улучшения качества воды.  Теория самоочищения воды позволяет более подробно и полно  (чем это делалось раньше) составить список и спецификацию  работ по реабилитации водных экосистем. Таким образом, применение теории самоочищения воды помогает составлять более реалистичные планы работ по восстановлению водных систем.

Более подробно об этих и других загрязненных реках мы планируем проанализировать в наших следующих публикациях.

Авторы надеются, что дополнительные исследования в указанных выше направлениях помогут лучше защитить водные экосистемы и, наконец, снизить заболеваемость, вызванную загрязнением. В настоящее время заболевание, вызванное загрязнением окружающей среды, является серьезной проблемой, примером которой являются смертельные случаи, вызванные раком пищеварительной системы в Китае [19].

В приведенном выше тексте были упомянуты и/или процитированы только некоторые экспериментальные данные С.Цая и С.А.Остроумова. Дополнительные данные были опубликованы в других работах ([20-21] и др.).

4. Выводы.

В этой статье дается краткий анализ проблем загрязнения рек в Китае. Приводится краткое обобщение некоторых результатов исследований экотоксикантов, представленных синтетическими химическими веществами, включая результаты их биологического анализа, полученные автором. Авторы предложили использовать инновационную теорию самоочищения воды за счет экосистем в качестве полезного вклада в научную основу борьбы с загрязнением водных ресурсов.

5.БЛАГОДАРНОСТИ

Эта работа была частично профинансирована Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова (МГУ, Российская Федерация). Авторы благодарят профессорско-преподавательский состав МГУ и ученых Российской академии наук за обсуждения и рекомендации. Особая благодарность профессору В.Б.Иванову за консультацию по методу биотестирования на проростках растений. Благодарность С.В.Кривицкому за обсуждение некоторых научных вопросов.

6. Библиография (REFERENCES)

1. Lu W.-Q., Xie S.-H.,  Zhou W.-S., Zhang S.-H., Liu A.-L. . Water pollution and health impact in China: a mini review. // Open Environmental Sciences Journal.- 2008.-Vol. 2. - P. 1-5;

2.Cai X., Ostroumov S.A. Bioassay of “Tide Color” powder laundry detergent using Lens culinaris.  // Ecologica. - 2020. - Vol. 27. - No 99. - P.395-400.

3.Cai X., Ostroumov S.A. Discovery of detergent toxicity using non-animal bioassay // Biogeochemical Innovations. - 2020. - Vol. 2. -  P. 216-219. https://www.academia.edu/44455943/;

4.Goryunova S.V., Ostroumov  S.A.   Effects of an anionic detergent  on green algae and some angiosperms. (Vozdejstvije anionnogo deterghenta na zelenuju vodorosl’i prorostki nekotorykh pokrytosemennykh rastenij; Воздействие анионного детергента на зеленую протококковую водоросль и проростки некоторых покрытосеменных растений).  // Biological Sciences (Biologicheskie Nauki).- 1986.- No.7.-  P.84-86.  https://istina.msu.ru/publications/article/1062884/

5. Cai, X., and Ostroumov, S. A. Discovery and studies of phytotoxicity of chemical mixture with membranotropic components: new data on emergent pollutants of environment. // Научные горизонты. - 2021. - No. 6. - P.94–102.

6.Ostroumov S. A. Certain Aspects  of  Evaluating   Biological   Activity  of Xenobiotics // Vestnik MGU, Series 16, Biologiya. - 1990. - № 2. - P. 27-34. https://www.researchgate.net/publication/274249853; http://5bio5.blogspot.com/2015/03/citation-16-1990-2-27.html;

7.Ostroumov S. A. Biological Effects of Action of Surfactants on Organisms, MAKS-Press,  Moscow. 2001. - 334 p. (in Rus.). [translit of the title of the book: Biologicheskiie effekty pri vozdeistvii poverkhnostno-aktivnykh veshchestv na organizmy];   https://www.worldcat.org/title/biologicheskiie-effekty-pri- vozdeistvii-poverkhnostno-aktivnykh-veshchestv-na-organizmy/oclc/263630756;

8.Ostroumov S.A. Biological   effects   of  surfactants.   CRC  Press. 2006.- 280 p. https://www.academia.edu/826799/; https://www.academia.edu/782323/;

9.Ostroumov S. A., Khoroshilov V. S. Biological activity of waters polluted with a liquid surfactant-containing detergent. // Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk, Seriya Biologicheskaya, - 1992.- No. 3: - P.452-458. https://istina.msu.ru/publications/article/1107022/  ;

10.Ostroumov S.A., Kotelevtsev S.V.     Assessing   environmental   hazards   of chemicals: the efficient method with higher plants // Black Sea Scientific Journal of Academic Research. - 2015. - Vol. 25 (7). P. 8-11. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24982545 ;

https://istina.msu.ru/publications/article/14727110/  ;

11.Ostroumov S.A., Solomonova E.A. Phytotoxicity of a surfactant-containing product towards macrophytes //  Russian Journal of General Chemistry.- 2013. – Vol. 83. - P. 2614-2617;      https://www.academia.edu/27074231/ ;   DOI https://doi.org/10.1134/S1070363213130057;

12.Poklonov V.A., Kotelevtsev S.V., Ostroumov S.A. On the effect of detergents on Vigna radiata and Lens culinaris under biotest conditions // Toxicological Bulletin. - 2012.- No. 5.- P. 49-53.  [Translit: Poklonov V. A., Kotelevtsev S. V., Ostroumov S. A. O vozdeystvii detergentov na Vigna radiata i Lens culinaris v usloviyakh biotesta // Toksikologicheskiy Vestnik. - 2012.- № 5. - P. 49-53].

13.Ostroumov, S. A., Cai, X. Variant of method for toxicity assessment of chemicals using a non-animal bioassay. // Научные горизонты.- 2022.- № 2 . - P. 1–10.

14. Ivanov V.B., Bystrova E.I., Seregin I.V. Comparative impacts of heavy metals on root growth as related to their specificity and selectivity. //Russian Journal of Plant Physiology.- 2003.- Vol.50(3). – P.398-406.

15. Seregin I.V., Shpigun L.K., Ivanov V.B. Distribution and toxic effects of cadmium and lead on maize roots. // Russian Journal of Plant Physiology. - 2004. - Vol.51(4). – P.525-533.

16      Ostroumov, S. A. On the biotic self-purification of aquatic ecosystems: elements of the theory // Doklady Biological Sciences. - 2004. -.Vol.396. -.P.206-211; https://www.academia.edu/40842047/; DOI:10.1023/B:DOBS.0000033278.12858.12 ;

17. Ostroumov, S. A. Biomachinery for maintaining water quality and natural water self-purification in marine estuarine systems: elements of qualitative theory. // Int. Journal of Oceans Oceanography. - 2006. - Vol.1. - No.1.- P. 111-118; https://www.academia.edu/44091281/ ;

18. Ostroumov, S. A. Basics of the molecular-ecological mechanism of water quality formation and water self-purification.// Contemporary Problems of Ecology. - 2008. - Vol.1. - P. 147–152; Full text free: https://www.academia.edu/1892721/

19. Ebenstein A. The consequences of industrialization: evidence from water pollution and digestive cancers in China. // Review of Economics and Statistics. - 2012.- Vol.94(1). - P. 186-201.

20. [Electronic resource] Cai X., Ostroumov S.A. Bibliography on research publications: phytotoxicity, detergents, chemicals, pollutants, membranotropic, plant seedlings, seeds, bioassay, phytotest,  ecotoxicology, Lens culinaris, Vigna radiata,  URL: https://www.academia.edu/76112776/ ;  last viewed 11.04.2022;

21. Cai X., Ostroumov S.A. Studies of interaction of the surfactant-containing chemical product with Vigna radiata // Black Sea Scientific Journal of Academic Research. 2021. Vol.58 (1). P.20-23. https://istina.msu.ru/publications/article/354540410/  ;

_

Рецензия на вышеприведенную статью:

Рецензия

на статью: Загрязнение водных экосистем: некоторые аспекты.

Цай С., Матишов Г.Г., Садчиков А.П., Остроумов С.А.

Авторы рецензируемой статьи - Цай С. (аспирант), Матишов Г.Г. (академик, профессор, Южный федеральный университет); Садчиков А.П. (доктор биологических наук, профессор МГУ), Остроумов С. А. (доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник МГУ).

В рецензируемой статье содержится краткий обзор загрязнения рек на примере некоторых рек КНР. В статье отмечается важность водных  поллютантов.  К ним относятся, в том числе,  многие  химические смесевые препараты, которые сейчас широко используются в  быту современного человека.  Эти вещества после использования попадают в окружающую среду, в том числе в воду. Они вносят вклад в химическое загрязнение биосферы. Значительное загрязнение водных ресурсов КНР  и во всем мире делает актуальной разработку научных основ более эффективного снижения загрязнения вод. В статье правильно пишется о том, что полезным шагом на пути к этой цели станет разработанная в МГУ имени М.В.Ломоносова инновационная теория экосистемного самоочищения воды. В рецензируемой статье показана связь между многими факторами, которые влияют на степень экологической опасности химического загрязнения для пресноводных ресурсов. Авторы статьи – ученые высокой квалификации. Второй соавтор – академик РАН.  Соавтор А.П. Садчиков – зам. директора Международного биотехнологического центра МГУ, вице-президент МОИП. Соавтор С.А. Остроумов – член редколлегий ряда международных журналов (издаваемых в США, Индии и других странах), автор многих статей и книг по экологической тематике. Статья вносит полезный вклад в разработку научных основ борьбы с опасностями химического загрязнения среды, в том числе водной среды. Рецензируемая статья актуальна, полезна, информативна и заслуживает публикации.

В.В. Ермаков, доктор биологических наук,

Заслуженный деятель науки Российской Федерации,

профессор, главный научный сотрудник ГЕОХИ (Институт геохимии и аналитической химии) имени В.И.Вернадского РАН.

Яндекс.Метрика