Скринінг перспективних тест-систем для екологічного моніторингу поверхневих вод

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorВембер, Валерія Володимирівна
dc.contributor.authorІснюк, Софія Юріївна
dc.date.accessioned2024-01-31T13:17:25Z
dc.date.available2024-01-31T13:17:25Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractМагістерська дисертація на тему: «Скринінг перспективних тест-систем для екологічного моніторингу поверхневих вод» містить: 89 сторінок, 12 рисунків, 33 таблиці, 1 додаток, 82 літературних джерела. Актуальність теми обумовлена тим, що сьогодні глобальною проблемою є збільшення кількості забруднень та виснаження водних ресурсів, тому саме моніторинг допоможе виявляти зміни у водних екосистемах та прогнозувати майбутні тенденції. За допомогою гідрохімічних, фізико-хімічних та токсикологічних (біотестування) методів моніторингу можна досліджувати різноманітні показники якості води. Використання цих методів дозволить отримати всебічне уявлення про стан водних ресурсів. Біотестування є привабливим методом оцінки інтегральної токсичності водного середовища, оскільки дозволяє виявити вплив різних токсичних речовин на живі організми. Однак, існують певні проблеми в трактуванні його результатів, повʼязані з інтерпретацією реакцій організмів, питаннями стандартизації та розробкою нормативних критеріїв. Метою дослідження є проведення скринінгових досліджень для відбору найбільш перспективних тест-систем для екологічного моніторингу поверхневих вод. Завдання: - провести літературний пошук щодо методів оцінки токсичності ксенобіотиків у водному середовищі; - навести класифікацію методів екологічного моніторингу за різними аспектами; - описати класи ксенобіотиків, надходження яких у поверхневі води призводить до підвищення рівня екологічної небезпеки; - охарактеризувати можливості оцінки рівня забрудненості водного середовища за хімічними, фізичними та гідробіологічними показниками; - дослідити динаміку надходження забруднюючих речовин у водні джерела і виявити умови, при яких можливі різкі коливання рівнів забруднення досліджуваного середовища; - оцінити можливості використання біохімічних показників в системі екологічного моніторингу; - описати найбільш розповсюджені тест-об’єкти та тест-системи, що використовують для оцінки токсичності різних речовин та матеріалів; - оцінити переваги та недоліки найбільш розповсюджених тест-систем та порівняти їхню чутливість та надійність з біохімічними методами аналізу. Об’єктом дослідження є реакція тест-об’єктів, що знаходяться на різних рівнях організації, на присутність ксенобіотиків у водному середовищі. Предметом дослідження є особливості прояву реакції біотестів на забруднення поверхневих вод. Для досягнення поставленої мети в даній роботі використовувались наступні методи досліджень: токсикологічні (ступінь виживання дафній під впливом токсикантів), біохімічні (активність антиокислювальних ферментів), фізіологічні методи оцінки життєдіяльності рослинних організмів (дослідження швидкостей ростових процесів меристематичних тканин, клітинна проникність) та статистичні методи аналізу. Наукова новизна одержаних результатів. На прикладі двох гербіцидів з різним механізмом впливу – гліфосату та клетодиму, що містилися у воді в концентраційних діапазонах від 0,5 до 2,5 ГДК – в роботі проведено порівняльний аналіз різноманітних методів, що лежать в основі біологічного моніторингу. Скринінг тест-систем проводили за критеріями чутливості та рівнем кореляції між концентрацією присутніх у воді гербіцидів та ступенем прояву тест-реакцій об’єктами дослідження. В результаті проведених досліджень отримано наступні результати: 1. В токсикологічних дослідженнях дафнії (на відміну від рослинних тест-об’єктів) проявили більшу чутливість до водорозчинного гербіциду клетодиму, ніж до гліфосату. В цілому ж тест з дафніями має цілу низку особливостей, які не дають можливості рекомендувати його в жодному з досліджених концентраційних діапазонів та експозиційних періодів. 2. Довжина корінців цибулі ріпчастої знаходиться в лінійній залежності від концентрації гліфосату в діапазоні 1 – 2,5 ГДК, що дозволяє виявляти даний гербіцид в поверхневих водах у мінімальних концентраціях. Що стосується впливу клетодиму на даний показник, то мінімальна концентрація, яка призводить до статистично значимих змін в довжині корінців цибулі в порівнянні з контролем – 2,5 ГДК. 3. Тест на біомасу корінців виявився найбільш непоказовим щодо виявлення взаємозв’язку між дозою токсиканта та тест-реакцію цибулі. 4. Під впливом гербіцидів спостерігалось явище одночасного зменшення довжини корінців цибулі та збільшення їхньої маси. 5. При дослідженні каталазної активності найбільш лінійний відгук елодеї на присутність у воді гліфосату та клетодиму було зареєстровано при 96-годинній тривалості контакту з ними. 5. В процесі пошуку найбільш перспективних тест-систем для екологічного моніторингу поверхневих вод було відібрано такі, що мали найвищий коефіцієнт кореляції та високий рівень достовірності. Серед них: ростові процеси меристематичних тканин; каталазна активність; клітинна проникність. Апробація результатів дисертації: Вембер В. В., Глушко О. В., Лавриненко О. М., Існюк С. Ю. Перспективи використання біохімічних показників в процесі екологічного моніторингу поверхневих вод // Матеріали XХIІІ Міжнародної науково-практичної конференції «Екологія. Людина. Суспільство» (07 грудня 2023 р., м. Київ, Україна) / Укладач Д. Е. Бенатов. – К.: КПІ імені Ігоря Сікорського, 2023. Публікації: Вембер В. В., Глушко О. В., Лавриненко О. М., Існюк С. Ю. Використання біохімічних показників в системі екологічного моніторингу поверхневих вод // Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2023. – № 4 (22). – C. 49 – 55. DOI: 10.20535/2617-9741.4.2023.294327uk
dc.description.abstractotherMaster's thesis on the topic: «Screening of promising test systems for environmental monitoring of surface waters» contains: 89 pages, 12 figures, 33 tables, 1 annexes, 82 literary sources. The relevance of the topic is due to the fact that today the global problem is the increase in pollution and depletion of water resources, so it is monitoring that will help identify changes in aquatic ecosystems and predict future trends. Using hydrochemical, physicochemical and toxicological (biotesting) monitoring methods, explore various indicators of water quality. Using these methods will provide a comprehensive understanding of the state of water resources. Biotesting is an attractive method for assessing the integral toxicity of the aquatic environment, since it allows us to identify the effects of various toxic substances on living organisms. However, there are certain problems in the interpretation of its results, повʼязані with the interpretation of reactions of organisms, standardization methods and the development of normative criteria. To increase the sensitivity and reliability of biotesting, various methods are used, in particular: new technologies, standardized protocols, integration of various biological models, improvement of methods for assessing toxicity at the molecular level and taking into account the complex effects of pollutants on ecosystems. The purpose of the study is to conduct screening studies of the most promising test systems for environmental monitoring of surface waters. Tasks: - conduct a literature search on methods for assessing the toxicity of xenobiotics in an aqueous medium; - classify environmental monitoring methods by various aspects; - describe the classes of xenobiotics, the entry of which into surface water leads to an increase in the level of environmental hazard; - describe the possibilities of assessing the level of pollution of the aquatic environment by chemical, physical and hydrobiological indicators; - study the dynamics of the flow of pollutants into water sources and identify conditions under which sharp fluctuations in the levels of pollution of the studied environment are possible; - evaluate the possibilities of using biochemical indicators in the environmental monitoring system; - describe the most common test objects and test systems used to assess the toxicity of various substances and materials; - evaluate the advantages and disadvantages of the most common test systems. The object of the study is the reaction of test objects located at different levels of organization, namely: molecular, cellular and organism, to the presence of xenobiotics in the aquatic environment. The subject of the study is the degree of manifestation of the reaction of biotests to surface water pollution. In this paper, the following research methods were used: survival of daphnia, investigation of growth process rates, cell wall permeability, activity of antioxidant enzymes and statistical analysis methods. The study of the survival rate of daphnia made it possible to assess their response to toxins and determine the ability to survive in a contaminated environment. Using the method of studying the rates of growth processes allowed to obtain data on the effect of toxins on the growth of test обʼєктів. Cell wall permeability analysis showed how easily substances can cross the protective barrier of the cell. The study of the activity of antioxidant enzymes made it possible to determine how much organisms can adapt to toxic substances. The use of statistical methods of analysis made it possible to objectively process the data obtained. The scientific novelty of the results obtained: On the example of two herbicides with different mechanisms of action - glyphosate and cletodim, contained in water in concentration ranges from 0.5 to 2.5 MPC - a comparative analysis of various methods underlying biological monitoring was carried out in the work. Screening of test systems was carried out by sensitivity criteria and the level of correlation between the concentration of herbicides present in the water and the degree of manifestation of test reactions by the test subjects. As a result of the studies, the following results were obtained: 1. In toxicological studies, Daphnia (unlike plant test objects) showed greater sensitivity to the water-soluble herbicide cletodim than to glyphosate. In general, the Daphnia test has a number of features that make it impossible to recommend it in any of the studied concentration ranges and exposure periods. 2. The length of the roots of bulb onions is linearly dependent on the concentration of glyphosate in the range of 1-2.5 MAC, which makes it possible to detect this herbicide in surface waters in minimal concentrations. As for the effect of cletodim on this indicator, the minimum concentration, which leads to statistically significant changes in the length of the roots of the onion compared to the control, is 2.5 MPC. 3. The root biomass test proved to be the most nondescript in identifying the relationship between toxicant dose and onion test reaction. 4. Under the influence of herbicides, the phenomenon of simultaneous decrease in the length of onion roots and increase in their weight was observed. 5. When studying catalase activity, the most linear response of elodea to the presence of glyphosate and cletodim in water was recorded with a 96-hour duration of contact with them. 5. In the process of searching for the most promising test systems for environmental monitoring of surface waters, those that had the highest correlation coefficient and a high level of reliability were selected. Among them: growth processes of meristematic tissues; catalase activity; cellular permeability. Approbation of the results of the dissertation: Vember V.V., Hlushko O.V., Lavrynenko O.M., Isniuk S.Yu. Prospects for the use of biochemical indicators in the process of environmental monitoring of surface waters//Materials of the XXIII International Scientific and Practical Conference «Ecology. Human. Society» (December 07, 2023, Kyiv, Ukraine )/Compiled by D.E. Benatov. - K.: Igor Sikorsky KPI, 2023. Publications: Vember V.V., Hlushko O.V., Lavrynenko O.M., Isniuk S.Yu. Use of biochemical indicators in the system of environmental monitoring of surface waters // Bulletin of National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute,» Series "Chemical Engineering, Ecology and Resource Conservation." – 2023. – № 4 (22). – P. 49 – 55. DOI: 10.20535/2617-9741.4.2023.294327uk
dc.format.extent89 с.uk
dc.identifier.citationІснюк, С. Ю. Скринінг перспективних тест-систем для екологічного моніторингу поверхневих вод : магістерська дис. : 101 Екологія /Існюк Софія Юріївна . – Київ, 2024. – 89 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/64146
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectповерхневі водиuk
dc.subjectекологічний моніторингuk
dc.subjectгербіцидиuk
dc.subjectбіотестуванняuk
dc.subjectклетодимuk
dc.subjectгліфосатuk
dc.subjectстартап-проєктuk
dc.subjectsurface wateruk
dc.subjectenvironmental monitoringuk
dc.subjectherbicidesuk
dc.subjectbiotestinguk
dc.subjectclathodimuk
dc.subjectglyphosateuk
dc.subjectstartup projectuk
dc.titleСкринінг перспективних тест-систем для екологічного моніторингу поверхневих водuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
Isniuk_magister.docx
Розмір:
3.99 MB
Формат:
Microsoft Word XML
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
1.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЕТРП)
Магістерські роботи