ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ И РОЛЬ БИОТИЧЕСКОГО САМООЧИЩЕНИЯ: НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ.
Опубликовано в категориях: Научные публикции Просмотров: 568
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.