Research of different bioassays for sensitive and suitability for wastewater toxicity testing

Tiriant poveikį vandens ekosistemoms labai svarbu yra įvertinti ne tik nuotekų cheminius rodiklius, bet taip pat įvertinti kompleksinį toksinių medžiagų poveikį jautriems organizmams, kurie reprezentuotų tiriamai ekosistemai sukeliamą poveikį. Šiame darbe buvo atliktas Vilniaus miesto nuotekų kokybės tyrimas, nustatant nuotekų cheminę kokybę, bei toksiškumą vertinant sausumos ir vandens augalais, sėjamąja salota (Lactuca sativa L.), mažąja plūdena (Lemna minor L.) bei dafnijų (Daphnia magna) judrumo slopinimo testu. Darbo tikslas buvo palyginti skirtingų biotestų: sausumos augalų – sėjamosios salotos (Lactuca sativa L.) ir vandens augalų – mažosios plūdenos (Lemna minor L.) augimo slopinimo ir dafnijų (Daphnia magna) judrumo slopinimo testų jautrumą ir tinkamumą bendram nuotekų toksiškumui vertinti. Atlikus cheminę analizę gauta, kad nevalytose nuotekose pH= 7, NH4+ – 100 mg/l, NO2- – 0,03 mg/l, NO3- – 1 mg/l , PO4-3 – 18 mg/l, o nuotekose po išvalymo pH = 7,5, amonio koncentracija sumažėjo 10 kartų (NH4+ – 10 mg/l), nitritų koncentracija padidėjo 16,7 karto (NO2- - 0,5 mg/l), nitratų 20 kartų (NO3- –20 mg/l), o fosfatų koncentracija sumažėjo 30 kartų (PO4-3 – 0,6), tačiau nors ir amonio jonų koncentracija valytose nuotekose sumažėjo, ji viršijo nuotekoms taikomą DLK 1,5 karto. Atlikus sėjamosios salotos (Lactuca sativa L.) biotestavimą, nustatyta, kad šaknelės augimo slopinimas buvo jautriausias galutinis rodiklis. Mažosios plūdenos (Lemna minor L.) testas parodė, jog jautriausias rodiklis buvo plūdenų sausa masė. Dafnijų (Daphnia magna) mirtingumas neskiestose nevalytose nuotekose po 48h siekė 100%, o valytose nuotekose – 40%. Atlikus palyginamąjį tyrimą nustatyta, kad pagrindinis agentas nuotekose sukėlęs toksiškumą dafnijoms yra amonis. Palyginus testo organizmų jautrumą gauta, kad tik mažosios plūdenos (Lemna minor L.) biotestas neatskleidė jokių toksiškumo požymių valytose nuotekose, skirtingai nei sėjamoji salota (Lactuca sativa L.) ir dafnija (Daphnia magna). Palyginus sėjamosios salotos (Lactuca sativa L.) ir mažosios plūdenos (Lemna minor L.) testų rezultatus, gauta kad toksiškumo atsakas sėjamajai salotai (Lactuca sativa L.) gautas didesnis, salotos šaknelė buvo slopinima prie mažesnių koncentracijų nei plūdenos masė. Palyginus sėjamosios salotos (Lactuca sativa L.) ir dafnijos (Daphnia magna) jautrumą gauta, kad nors ir valytose nuotekose toksiškumo atsakas dafnijai sumažėjo, tačiau salotos šaknelių slopinimas išliko visose tirtose koncentracijose. Nevalytos nuotekos sėjamosios salotos (Lactuca sativa L.) šaknelės augimui (TU=2,1) bei mažosios plūdenos (Lemna minor L.) lapelių formavimuisi (TU=1,6) ir masės augimui (TU=1,9) – sukėlė ūmų toksiškumą, o ir valytos nuotekos sukėlė ūmų toksiškumą tik sėjamosios salotos (Lactuca sativa L.) šaknelės augimui (TU=1,6). Dafnijai (Daphnia magna) nevalytos nuotekos sukėlė labai didelį ūmų toksiškumą (TU=20), o valytos – mažą ūmų toksiškumą (TU= 0,8). Jautriausias testo organizmas buvo dafnija. Nuotekų valymas bendrą nuotekų toksiškumą sumažino 11 kartų ir iš ūmaus toksiškumo klasės nuotekos tapo mažo ūmaus toksiškumo klase.The examination of the impact on aquatic life is very important to evaluate not only the water chemical parameters, but also to assess a complex toxic effects on sensitive organisms that are representative of the investigated ecosystem effects. This work was carried out in Vilnius water quality test for chemical water quality and toxicity evaluation of terrestrial and aquatic plants, lettuce (Lactuca sativa L.), the duckweed (Lemna minor L.) and Daphnia (Daphnia magna) acute immobilisation tests. After physicochemical analysis revealed that untreated wastewater pH = 7, NH4+ – 100 mg/l, NO2- – 0.03 mg /l, NO3- – 1 mg /l, PO4-3 – 18 mg/l, and after treatment the effluent pH were 7.5, ammonium concentrations decreased by a factor of 10 (NH4+ – 10 mg /l), nitrite levels increased 16.7 times (NO2- – 0.5 mg / l), 20 times the nitrate (NO3- – 20 mg /l) and phosphate concentration decreased by 30 times (PO4-3 – 0.6), but while ammonium ion concentration in treated wastewater has decreased, it exceeded the limits applicable to discharges of 1.5. The lettuce (Lactuca sativa L.) bioassay showed that root growth inhibition was the most sensitive end point. Duckweed (Lemna minor L.) test showed that the most sensitive indicator was the mass of duckweed. Daphnia (Daphnia magna) mortality undiluted untreated wastewater after 48h was 100% and in treated wastewater – 40%. After a comparative study found that the main agent causing the effluent toxicity to Daphnia was ammonium. The comparison of the sensitivity of the test organisms revealed that only duckweed (Lemna minor L.) bioassay did not reveal any signs of toxicity in treated wastewater, unlike Lettuce (Lactuca sativa L.) and Daphnia. Compared lettuce (Lactuca sativa L.) and duckweed (Lemna minor L.) test results obtained in the toxicity response lettuce (Lactuca sativa L.) obtained above, the inhibition of lettuce root elongation were at lower concentrations than the mass of duckweed. Toxicity results of this study suggest that although in treated wastewater is reduced toxicity response in Daphnia magna, the remains a potential negative effect on plat root grown. Untreated sewage for Lactuca sativa root elongation (TU = 2,1), Lemna minor frond producing (TU = 1,6), and weight growth (TU = 1,9) – induced acute toxicity and treated wastewater has caused acute toxicity of the only Lactuca sativa L. root growth (TU = 1.6). For Daphnia magna untreated wastewater caused a very high acute toxicity (TU = 20), and treated – a low acute toxicity (TU = 0.8). The most sensitive test organism was Daphnia magna, a 5% concentration of wastewater caused 50% Daphnia mortality, other adverse effects on target organisms recorded from 47.2% effluent concentration. The average of effluent toxicity after wastewater treatment was reduced 11 times and the class off toxicity was changed from acute toxicity class to low toxicity class.Vytauto Didžiojo universiteta