medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2022-101-5-511-514medlit-2269Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEМониторинг химического и биологического состава придонного ила (обзор литературы)Monitoring of chemical and biological composition of bottom silt (literature review)https://orcid.org/0000-0002-7032-1366СавостиковаО. Н.SavostikovaOlga N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2275-9010УшаковаОльга ВладимировнаUshakovaOlga V.

Канд. мед. наук, вед. науч. сотр. отд. гигиены ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва. 

e-mail: OUshakova@cspmz.ru

MD, PhD, Leading researcher of the Hygiene Department of the Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks of the Federal Medical Biological Agency, Moscow, 119121, Russian Federation.

e-mail: OUshakova@cspmz.ru

oushakova@cspmz.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2762-1192ТрегубоваЛ. Ю.TregubovaLyudmil Ju.noemail@neicon.ruФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства Российской ФедерацииРоссияCentre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks of the Federal Medical Biological AgencyRussian Federation2022070620221015511514Copyright © Савостикова О.Н., Ушакова О.В., Трегубова Л.Ю., 20222022Савостикова О.Н., Ушакова О.В., Трегубова Л.Ю.Savostikova O.N., Ushakova O.V., Tregubova L.J.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/2269

Работа посвящена изучению образования донных отложений и ила, их влиянию на состояние водных экосистем, эффективным методам исследования и их практическому применению. Из-за непрерывной антропогенной нагрузки в иле и придонных образованиях постоянно накапливаются тяжёлые металлы, полициклические ароматические углеводороды и другие загрязнения. Они подвергаются различным химическим процессам, в результате которых могут образовываться ещё более токсичные соединения. Накопление этого комплекса загрязняющих веществ становится впоследствии источником вторичного загрязнения, влияя при этом на качество воды в водоёмах, снижая видовое разнообразие водных организмов, и путём миграции и движения по пищевым цепям, негативно воздействуя на состояние растений, животных и людей, в конечном итоге нарушая процессы самоочищения. Ил и донные отложения, таким образом, становятся показателями загрязнения водоёмов. На вторичных отложениях происходит торможение биологических процессов, возникают анаэробные условия, увеличивается кислотность, что способствует постоянному выделению и поступлению в атмосферу вредных газов. Одним из главных последствий этого процесса является парниковый эффект и нарушение теплового баланса.

Одним из способов мониторинга донных отложений является биотестирование. В этом методе в качестве тест-организмов выбирают ракообразных из-за их чувствительности к загрязнениям, широкому распространению. Биотестирование может использоваться и как независимый метод оценки состояния водных экосистем, так и в их интегральной оценке. Сейчас в России пока нет системы оценки качества донных отложений, что значительно затрудняет оценку состояния поверхностных водоёмов и прогнозирование негативных процессов. Таким образом, данные о составе поллютантов в иле и донных отложениях неприменимы для экологической характеристики. Поэтому представляется необходимым создать единую методологию и наладить межведомственную коммуникацию специалистов, чтобы в полной мере производить оценку загрязнённости водоёмов и вовремя реагировать на угрожающие уровни.

Участие авторов

Участие авторов: Савостикова О.Н. — концепция и дизайн исследования, написание текста, сбор материала и обработка данных;Ушакова О.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста, сбор материала и обработка данных, редактирование;Трегубова Л.Ю. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование осуществлялось в рамках Государственного контракта № 145.001.21.6 на выполнение прикладной научно-исследовательской работы по теме «Разработка унифицированных методов, включающих отбор проб, для осуществления определения микробиологического и паразитологического загрязнения сточных вод» в ФГБУ «ЦСП» ФМБА России.

Поступила

Поступила: 29.03.2022 / Принята к печати: 12.04.2022 / Опубликована: 31.05.2022

The work is devoted to the study of the formation of bottom sediments and silt, their impact on the state of aquatic ecosystems, effective research methods and their practical application. Due to the continuous anthropogenic load, heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons and other pollutants constantly accumulate in the silt and bottom formations. They undergo various chemical processes that can produce compounds that are even more toxic. The accumulation of this complex of pollutants subsequently becomes a source of secondary pollution, affecting the quality of water in reservoirs, reducing the species diversity of aquatic organisms and, through migration and movement along food chains, negatively affecting the condition of plants, animals and people, ultimately violating the processes of self-purification. Silt and bottom sediments thus become indicators of water pollution. On secondary deposits, biological processes are inhibited, anaerobic conditions arise, acidity increases, which contributes to the constant release and entry of harmful gases into the atmosphere. One of the main consequences of this process is the greenhouse effect and the violation of the heat balance. One of the ways to monitor bottom sediments is bio testing. In this method, crustaceans are chosen as test organisms because of their sensitivity to pollution, wide distribution. Bio testing can be used as an independent method for assessing the state of aquatic ecosystems, and in their integral assessment. Now in Russia there is no system for assessing the quality of bottom sediments, which greatly complicates the assessment of the state of surface water bodies and the prediction of negative processes. Thus, data on the composition of pollutants in silt and bottom sediments are not applicable for ecological characterization. Therefore, it seems necessary to create a unified methodology and establish interdepartmental communication of specialists in order to fully assess the pollution of water bodies and respond in time to threatening levels.

Contribution

Contribution: Savostikova O.N. — the concept and design of the study, writing the text, collecting material and processing data. Ushakova O.V. — concept and design of research, text writing, material collection and data processing, editing.Tregubova L.Yu. — concept and design of the study, text writing, editing.All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. Under State Contract No. 145.001.21.6 for applied research work “Development of unified methods, including sampling, to determine microbiological and parasitological pollution of waste water” in the Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks of the Federal Medical Biological Agency, Moscow, 119121, Russian Federation. 

Received

Received: March 29, 2022 / Accepted: April 12, 2022 / Published: May 31, 2022

придонный илзагрязнениехимические веществабиологический составbottom siltpollutionchemicalsbiological compositionReferencesТроунова В.А., Соколовская И.П. Содержание микроэлементов в донных отложениях Новосибирского водохранилища как отражение его экологического состояния. Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. 2000; 448(1-2): 446-8. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(00)00234-5Trounova V.A., Sokolovskaya I.P. The content of trace elements in the bottom sediments of the Novosibirsk reservoir as a reflection of its ecological state. Yadernye pribory i metody v fizicheskikh issledovaniyakh. 2000; 448(1–2): 446–8. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(00)00234-5Решетняк О.С., Закруткин В.Е. Донные отложения как источник вторичного загрязнения речных вод металлами. Известия науки. 2016; (4): 102-9.Reshetnyak O.S., Zakrutkin V.E. Bottom sediments as a source of secondary water pollution by metals (according to the laboratory experiment). Izvestiya nauki. 2016; (4): 102–9. (in Russian)Sindermann C.J. Coastal Pollution: Effects on Living Resources and Humans. CRC Press Taylor Francis Group; 2016.Sindermann C.J. Coastal Pollution: Effects on Living Resources and Humans. CRC Press Taylor Francis Group; 2016.Hakanson L., Blenckner T. A review on operational bioindicators for sustainable coastal management - criteria, motives and relationships. Ocean Coast. Manag. 2008; 51(1): 43-72. https://doi.org/10.1016/j.cecoaman.2007.04.005Hakanson L., Blenckner T. A review on operational bioindicators for sustainable coastal management – criteria, motives and relationships. Ocean Coast. Manag. 2008; 51(1): 43–72. https://doi.org/10.1016/j.cecoaman.2007.04.005Томилина И.И., Комов В.Т. Донные отложения как объект токсикологических исследований (обзор). Биология внутренних вод. 2002; (2): 20-6.Tomilina I.I., Komov V.T. Bottom sediments as an object of toxicological research. Biologiya vnutrennikh vod. 2002; (2): 20–6. (in Russian)Нахшина Е.П. Тяжелые металлы в системе «вода - донные отложения» водоемов (обзор). Гидробиологический журнал. 1985; 21(2): 80-90.Nakhshina E.P. Heavy metals in the «water – bottom sediments» system of reservoirs (overview). Gidrobiologicheskiy zhurnal. 1985; 21(2): 80–90. (in Russian)Trujillo-Cardenas J.L. Speciation and sources of toxic metals in sediments of Lake Chapala, Mexico. Journal of the Mexican Chemical Society. 2010; 54(2): 79-87.Trujillo-Cardenas J.L. Speciation and sources of toxic metals in sediments of Lake Chapala, Mexico. Journal of the Mexican Chemical Society. 2010; 54(2): 79–87.Tarnawski M., Baran A. Use of chemical indicators and bioassays in bottom sediment ecological risk assessment. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2018; 74(3): 395-407. https://doi.org/10.1007/s00244-018-0513-2Tarnawski M., Baran A. Use of chemical indicators and bioassays in bottom sediment ecological risk assessment. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2018; 74(3): 395–407. https://doi.org/10.1007/s00244-018-0513-2Мелехов О.П., Сарапульцева Е.И. Биологический контроль окружающей среды: Биоиндикация и Биотестирование. М.: Академия; 2010.Melekhov O.P., Sarapul’tseva E.I. Biological Control of the Environment: Bioindication and Biotesting [Biologicheskiy kontrol’ okruzhayushchey sredy: Bioindikatsiya i Biotestirovanie]. Moscow: Akademiya; 2010. (in Russian)Лукьянов В.А. Разработка технологических решений восстановления малых водоемов на примере Васильевских озер. Тольятти; 2016.Lukyanov V.A. Development of Technological Solutions for the Restoration of Small Reservoirs on the Example of Vasilyevsky Lakes [Razrabotka tekhnologicheskikh resheniy vosstanovleniya malykh vodoemov na primere Vasil’evskikh ozer]. Tol’yatti; 2016. (in Russian)Искандарова Ш.Т., Усманов И.А., Хасанова М.А. Влияние донных отложений на качество воды малых рек. Экология. 2019; (3): 19-21.Iskandarova Sh.T., Usmanov I.A., Khasanova M.A. The influence of the bottom sediments on water quality of small rivers. Ekologiya. 2019; (3): 19–21. (in Russian)Rzetala M., Babicheva V.A., Rzetala M.A.Composition and physico-chemical properties of bottom sediments in the southern part of the Bratsk Reservoir (Russia). Sci. Rep. 2019; 9(1): 12790. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49228-4Rzetala M., Babicheva V.A., Rzetala M.A. Composition and physico-chemical properties of bottom sediments in the southern part of the Bratsk Reservoir (Russia). Sci. Rep. 2019; 9(1): 12790. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49228-4Бакаева Е.Н., Никаноров А.М., Игнатова Н.А. Место биотестовых исследований донных отложений в мониторинге водных объектов. Вестник Южного научного центра РАН. Биология. 2009; 5(2): 84-93.Bakaeva E.N., Nikanorov A.M., Ignatova N.A. The place of biotest researches of bottom sediments in monitoring of waters bodies. Vestnik Yuzhnogo nauchnogo tsentra RAN. Biologiya. 2009; 5(2): 84–93. (in Russian)Крамер Д.А. Оценка антропогенного воздействия на загрязнение данных отложений малых рек на примере г. Москвы: Автореф. дисс. … канд. хим. наук. М.; 2015.Kramer D.A. Assessment of anthropogenic impact on the pollution of these deposits of small rivers on the example of Moscow: Diss. Moscow; 2015. (in Russian)Штамм Е.В., Скурлатов Ю.И., Козлова Н.Б., Зайцева Н.И., Александрова Е.В. Биотестирование в оценке эффективности технологий очистки сточных вод. Водные ресурсы. 2011; 38(2): 232-8.Shtamm E.V., Skurlatov Yu.I., Kozlova N.B., Zaytseva N.I., Aleksandrova E.V. Bioassaying in the assessment of wastewater treatment process efficiency. Vodnye resursy. 2011; 38(2): 232–8. (in Russian)Berezina N., Strode E., Golubkov S., Balode M. Sediment quality of the Gulf of Finland: bioassay with amphipods. In: 8th Baltic Sea Science Congress: Book of Abstracts. St. Petersburg; 2011Berezina N., Strode E., Golubkov S., Balode M. Sediment quality of the Gulf of Finland: bioassay with amphipods. In: 8th Baltic Sea Science Congress: Book of Abstracts. St. Petersburg; 2011.Буторин Н.В., Зиминова Н.А., Курдин В.П. Донные отложения верхневолжских водохранилищ. Ленинград: Наука; 1975.Butorin N.V., Ziminova N.A., Kurdin V.P. Bottom Sediments of the Upper Volga Reservoirs [Donnye otlozheniya verkhnevolzhskikh vodokhranilishch]. Leningrad: Nauka; 1975. (in Russian)Сучкова О.А. Разработка эффективного способа утилизации илового осадка на примере ОАО «Тольяттисинтез»: Бакалаврская работа. Тольятти; 2016.Suchkova O.A. Development of an effective method for the disposal of sludge on the example of OJSC Togliattisintez: Bachelor thesis. Tol’yatti; 2016. (in Russian)Бакаева Е.Н., Корпакова И.Г. Методологические аспекты биотестирования качества донных отложений морских водных экосистем. В кн.: VIII съезд Гидробиологического общества РАН: Тезисы докладов. Том 2. Калининград; 2001: 104-5.Bakaeva E.N., Korpakova I.G. Methodological aspects of biotesting the quality of bottom sediments of marine aquatic ecosystems. In: VIII Congress of the Hydrobiological Society of the Russian Academy of Sciences: Abstracts [VIII s”ezd Gidrobiologicheskogo obshchestva RAN: tezisy dokladov]. Kaliningrad; 2001: 104–5. (in Russian)Förstner U., Salomons W. Sediment research, management and policy. J. Soil. Sediment. 2010; 10: 1440-52. https://doi.org/10.1007/s11368-010-0310-7Förstner U., Salomons W. Sediment research, management and policy. J. Soil. Sediment. 2010; 10: 1440–52. https://doi.org/10.1007/s11368-010-0310-7

The authors declare that there are no conflicts of interest present.