Анализ корреляционной зависимости выживаемости и плодовитости тест-объекта Ceriodaphnia affinis с химическим составом воды

Place of employment: Nizhnevartovsk State University.

университет.

Биотестирование как интегральный метод оценки токсичности водной среды является необходимым дополнением к химическому анализу, однако интерпретация результатов биотестирования как по показателю выживаемости, так и по показателю плодовитости сложна. Анализ влияния химического состава воды на выживаемость и плодовитость тест-объекта Ceriodaphnia аffinis проводили с помощью корреляционного анализа.

Экотоксикологические эксперименты с использованием тест-объекта C. аffinis проведены в специализированной лаборатории Нижневартовского филиала ФГУ «Центр лабораторного анализа и технических измерений», МУП Горводоканал. Было протестировано 210 проб воды.

В течение 2004—2010 гг. проводилось обследование реки Обь методом хронического биотестирования на тест-объектах C. аffinis. Были обследованы точки: 500 м выше сброса устья протоки Б. Рязанка, 500 м ниже сброса устья протоки Б. Рязанка. Данные участки выбраны с целью отслеживания негативного влияния городских и промышленных стоков на воды реки Обь. Первая точка находится выше по течению, вторая ниже по течению относительно города Нижневартовска.

В период исследования (2004—2010 гг.) проб воды реки Обь превышение ПДК в течение всего периода отмечалось по таким показателям, как нефтепродукты, аммоний, медь, железо, фенолы, а также по таким показателям, как ХПК, АПАВ. Данные представлены в графиках поквартально (рис. 1—3). Нефтепродукты выше нормативов ПДК определялись редко — в 20% отобранных проб, превышение норм было незначительным 0,006—0,007 мг/л. Превышение нормативов ПДК по аммоний-иону отмечено в 42% случаев. В 62% проб меди определялось от 0,002 до 0,005 мг/л, аналогичное превышение уровней ПДК регистрировалось по содержанию количества фенолов от 0,002 до 0,004 мг/л. Количество железа в тестируемой воде в 100% случаев превышало допустимые пределы. Превышение нормативов ПДК по марганцу отмечено в 100% случаев за исследованный период, резкие скачки количества марганца в водах реки Обь преимущественно отмечаются в зимний период, в первых кварталах года.

Корреляционную зависимость количества молоди тест-объекта C. аffinis с количеством химических веществ в исследуемых пробах проводили с использованием функции КОР-РЕЛ программы Excel. Связь между показателями биотестирования и химического анализа воды может быть отрицательной и положительной: когда значения одной переменной убывают, значения другой возрастают, это показывает отрицательный коэффициент корреляции, при положительной корреляции увеличение одного параметра влечет за собой увеличение второго. Достоверность коррелятивной зависимости определяли, рассчитывая t-критерий и сравнивая его с табличным (t st ) значением. При t> t st для данной доверительной вероятности наличие корреляции можно считать статистически достоверным [1]. Рассчитывалась как частная корреляция, так и множественная.

Корреляционная зависимость токсичности по критериям выживаемости проб воды реки Обь с результатами химических анализов составила: железо (r = 0,08), марганец (r = 0,32), аммоний (r = 0,14), медь (r = 0,079), нефтепродукты (r = 0,01), фенолы (r = 0,04), цинк (r = 0,02), хлориды (r = 0,1), нитраты (r = 0,01), нитриты (r = 0,09). Показатели положительно коррелируют с результатами биотестирования. Корреляционная зависимость хронической токсичности по критериям плодовитости проб воды реки Обь с результатами химических анализов составила: железо (r = –0,2), марганец (r = 0,2), аммоний (r = –0,1), медь (r = –0,05), нефтепродукты (r = –0,04), фенолы (r = 0,03), цинк (r =0,01), нитраты (r = 0,04), нитриты (r = –0,07), фосфаты (r = 0,04), хлориды (r = 0,01). Кроме того, рассчитывалась множественная коррелятивная зависимость токсичности проб воды по показателю плодовитости с такими химическими веществами, как марганец и цинк. Показатель множественной корреляции составил r = 0,4, показатель достоверен, так как полученный коэффициент больше максимального из парных или частных коэффициентов корреляции 0,4 > 0,01; 0,2; –0,06.

■ Точка №2   * ПДк

Рис. 2. Концентрация железа (мг/л) в водах реки Обь в период исследования по результатам химического анализа 2004—2010 гг.

Рис. 3. Концентрация марганца (мг/л) в водах реки Обь в период исследования по результатам химического анализа 2004—2010 гг.

Рис. 4. Средняя плодовитость тест-объекта в точке № 1, в точке № 2, период с 2004 по 2010 гг.

Результаты анализов и расчетов дают основания утверждать, что железо, аммоний, медь, нефтепродукты, нитриты отрицательно коррелируют с показателями биотестирования тест-объектов, т.е. при повышении количества данных веществ в пробах воды плодовитость угнетается. Марганец, цинк, фенолы, нитраты, фосфаты при повышении концентрации, наоборот, способны вызывать стимулирующий эффект.