Начало / Университетът / Факултети / Биологически факултет / Научна и международна дейност / Проект: Eкология и поведение на китоподобните бозайници-индикатор за състоянието на морската среда и предпоставка за устойчиво развитие, МДР-ИП-01-33/25.03.2019 / Изследване на състоянието на морската среда

   

Изследване на състоянието на морската среда.

 

Поддейност : Оценка на трофичното състояние в моделни райони, индикатори за първична и вторична продуктивност и наличие на тежки метали в средата.

Поддейност: Събиране на тъканни проби от китоподобните бозайници и изследване за наличие и акумулация на тежки метали в тях.

Морските бозайници са на върха на хранителната верига в морската екосистема и натрупването на определени съединения в телата им и затова са индикатор за състоянието на средата. Замърсяването на моретата и океаните с тежки метали и други токсични химични елементи е особено рисково за съществуването на морските организми. Токсичните елементи се натрупват в околната среда и хранителните вериги в последното столетие в резултат на активна производствена дейност и далечен пренос чрез атмосферата и водата. Някои от тях като олово и кадмий не са есенциални за живите организми, които нямат развити механизми за елиминирането им и затова се оказват изключително опасни. Китоподобните са върховни хищници в Черно море, поради което са подложени в най-висока степен на отрицателните въздействия на промените в качеството и замърсяването на морската среда. Въздействието на тежките метали се проявява не само като директна токсичност върху конкретен индивид – например оловото замества калция в костите и пряко се отразява на тяхната чупливост, но има и индиректен ефект на популационно ниво. В настоящото проучване ще се изследва наличието и акумулацията на осем елемента - олово (Pb), кадмий (Cd), цинк (Zn), мед (Cu), никел (Ni), арсен (As), алуминий (Al) и живак (Hg) в тъкани и органи на трите вида китоподобни разпространени в Черно море - афала (Tursiops truncatus ponticus), обикновен делфин (Delphinus delphis ponticus) и муткур или морска свиня (Phocoena pocoena relicta). Морските бозайници са крайно звено в трофичната структура в Черно море и поради това потенциалното въздействие на замърсителите върху тяхното здраве предизвиква безпокойство. Докато цинкът и медта са ключови компоненти, свързани функционалността на металоензимите, други, например оловото, кадмият, хромът, живакът намаляват жизнените функции при бозайниците и могат да доведат до потискане на имунната система при различните видове. Наборът елементи, чиято акумулация ще бъде изследвана, е съобразена с традициите в екотоксикологията и Решение 2010/477/ЕС относно критериите и методологичните стандарти за добро екологично състояние на морските води.

За придобиване на пълна представа за състоянието на екосистемата и потенциалните пътища на въздействие върху морските бозайници, ще се извършва изследване на тежките метали, като замърсител на морската околна среда - чрез измерване на концентрациите на определени приоритетни вещества в трите матрици “вода, “седименти” и “биота”. Резултатите ще послужат за определяне на тенденциите на изменение на замърсителите и оценка на състоянието на морската среда, като се спазва концептуалната рамка на модела ”Движещи сили – Натиск – Състояние – Въздействие – Отговор”.

Целта на настоящата изследователска програма е да надгради стандартните изследвания, като разшири обхвата им в матрица “биота”. За придобиване на пълна представа за състоянието на морската околна среда и въздействието й върху съобществата, освен стандартните изследвания на дънни и пелагични видове, се предвижда включване на планктон и на китоподобни. Изследването на концентрациите на приоритетните вещества в цялата трофична верига ще позволи да се определят основните пътища на постъпване и акумулиране на замърсителите от матриците “вода” и “седименти”, миграцията им по трофичната верига и въздействието им в сезонен план. Изследванията ще се допълват от съпътстващо изследване на физико-химичните елементи за качество на водите.

Предлаганите индикатори за оценка на състоянието на трите матрици са следните приоритетни вещества и специфични замърсители: кадмий, олово, живак, никел, цинк, арсен, алуминий, мед. Физико-химичните елементи за качество на матрица “води” включват: прозрачност на водата, кислородна концентрация и насищане, активна реакция на водата (рН), електропроводимост, соленост, обща твърдост, амониев азот, нитатен азот, нитритен азот, органичен азот, общ азот, фосфатен фосфор, общ фосфор, обща алкалност, както и индикаторите за органично замърсяване на водите – химично потребление на кислород (ХПК), перманганатна окисляемост (ПО), биологично потребление на кислород за пет дни (БПК5), общ органичен въглерод и количество на хлорофил-а.

Пунктове и честота на пробовземане:

Планираните места за мониторинг са разположени в зоната с повишено антропогенно въздействие – крайбрежната зона, обхващаща едномилната зона до дълбочина 30m. Изследванията в тази зона са представителни за състоянието на морската среда в обхвата на териториалното разположение на другите дейности по настоящия проект. Предвижда се обследване на три трансекта разположени в северното (около н. Калиакра), централното (Бургаска област – района на н. Емине) и южното (около Синеморец) Черноморие. Всеки трансект включва четири пункта разположени перпендикулярно на брега (ориентация: изток - запад) и отстоящи на еднакво разстояние (400, 800, 1200 и 1600m). По този начин се формира матрица от 12 пункта, която да предостави информация за състоянието на околната среда в крайбрежните морски води.

Честотата на пробовземане:

Води:

  • In situ показатели (прозрачност на водата, кислородна концентрация и насищане, активна реакция на водата (рН), електропроводимост и соленос) и количеството на хлорофил-а ще се проследяват сезонно на всеки пункт от матрицата – 4 пъти годишно (3 трансекта х 4 пункта х 4 пъти = 48 проби общо). Изследванията ще се извършват от екипа по проекта.
  • Физико-химичният мониторинг на водите (обща твърдост, амониев азот, нитатен азот, нитритен азот, органичен азот, общ азот, фосфатен фосфор, общ фосфор, обща алкалност), както и на индикаторите за органично замърсяване на водите (ХПК, ПО, БПК5 и общ органичен въглерод) ще се извършва 4 пъти годишно от един пункт (400m) от всеки трансект (3 трансекта х 1 пункт х 4 пъти = 12 проби). Пробовземането ще се извършва от екипа, а анализите – от акредитирана външна лаборатория.
  • Приоритетните и специфични замърсители във водната среда ще се изследват по четири пъти от всеки пункт в матрицата (3 трансекта х 4 пункта х 4 пъти = 48 проби), като пробовземането ще се извършва при всяко посещение на пункта с цел проследяване на динамиката на замърсителите в крайбрежната зона. Пробовземането ще се извършва от екипа, а анализите – от акредитирана външна лаборатория.

Седименти:

  • Приоритетните и специфични замърсители в седиментите ще се изследват по един път от всеки пункт в матрицата (12 проби), като пробовземането ще се извърши едновременно (през лятото) с цел характеристика на пространствената хетерогенност на средата в крайбрежната зона. Пробовземането ще се извършва от екипа, а анализите – от акредитирана външна лаборатория.

Биота:

  • Планктон – Изследването на приоритетните и специфични замърсители в планктона ще се извършва на един пункт (400m) от всеки трансект, успоредно с анализите на физикохимичните елементи за качество на водите (3 трансекта х 1 пункт х 4 пъти = 12 проби). Пробовземането ще се извършва от екипа, а анализите – от акредитирана външна лаборатория.
  • Дънни риби - Изследването на приоритетните и специфични замърсители ще се извършва в мускулна тъкан от четири вида дънни риби по един път в годината (3 трансекта х 4 вида риби х 1 път = 12 проби). Потенциални мониторингови видове са попчетата [стронгил (Neogobius melanostomus), лихнус (Mesogobius batrachocephalus), широкоглаво попче (Ponticola eurycephalus)]; барбунята (Mullus barbatus ponticus); калкана (Scophthalmus maxima), Черноморския меджид (Merlangus merlangus euxinus) и др. Конкретните видове ще се определят в зависимост от спецификите на трансекта и сезонната активност на видовете. Пробовземането ще се проведе през лятото, успоредно на изследването на замърсителите в седиментите. Пробовземането ще се извършва от екипа, а анализите – от акредитирана външна лаборатория.
  • Пелагични риби - Изследването на приоритетните и специфични замърсители ще се извършва в месо от четири вида пелагични риби по един път в годината (3 трансекта х 4 вида риби х 1 път = 12 проби). Потенциални мониторингови видове са хамсия (Engraulis encrasicolus ponticus), трицона (Spratus spratus sulinus), черноморски сафрид (Trachurus mediterraneus ponticus); чернокоп (Pomatomus saltatri); карагьоз (Alosa pontica), паламуд (Sarda sarda) и др. Конкретните видове ще се определят в зависимост от спецификите на трансекта и сезонната активност на видовете. Пробовземането ще се проведе през лятото, успоредно на изследването на замърсителите в седиментите и дънните риби. Пробовземането ще се извършва от екипа, а анализите – от акредитирана външна лаборатория.
  • Китоподобни: Изследването на приоритетните и специфични замърсители ще се извършва чрез събиране на 100 проби от тъкани и органи, предимно кости на китоподобни по българското черноморско крайбрежие. Опитът на екипа показва, че относително рядко се регистрират изхвърлени индивиди от първа и втора степен на разложение, поради което се очаква около 50% от годните за анализ проби да са от кости. Събирането на пробите ще бъде извършено по метода на линейните трансекти чрез пешеходен преход при прякото им целенасочено търсене. Предварително са избрани части от крайбрежната ивица (усилията по възможност се концентрират предимно върху диви, ненаселени пясъчни и каменисти плажове), които обхващат около 14% от българското Черноморско крайбрежие, съобразно опита на екипа. Това на практика представлява цялата достъпна за обход пясъчна и камениста крайбрежна ивица, състояща се от трансекти с минимална дължина от 1 км. Ще се изследва цялата дължина и ширина на крайбрежната ивица (вкл. зоната на прибоя). Обходите ще се извършват през цялата година. Пробовземането ще се извършва от екипа, а анализите – от акредитирана външна лаборатория.

 

Методични бележки:

Анализите на приоритетните и специфични замърсители ще бъдат обработвани и анализирани в акредитирани от Изпълнителна Агенция Българска Служба за Акредитация лаборатории. Подготовката на пробите за приоритетните и специфични замърсители включва фиксиране/ изсушаване до постигане на постоянно тегло, смилане и минерализация (в зависимост от изследваната матрица). Ще са установяват следи от елементи (олово, кадмий, никел, арсен, мед, цинк и алуминий) с оптична емисионна спектрометрия с индуктивно свързана плазма (ICP-OES). Съдържанието на живак ще се установява след постигане на постоянно сухо тегло на пробата по EPA Method 7473 Определяне на общ живак в твърди вещества и разтвори чрез термично разлагане, амалгамиране и атомноабсорбционна спектрофотометрия в същите лаборатории. Физикохимичните елементи и индикаторите за органично замърсяване на водите за качество ще се анализират по акредитирани методи в съответните лаборатории, а in situ показателите ще се измерват на терен с калибрирани уреди по стандартни методи.

 

Резултати

Мониторинговата програма ще осигури данни за състоянието на морската околна среда и въздействието на замърсителите върху трофичната верига. Резултатите ще позволят определяне на актуалното състояние и тенденциите в нивата на потенциалното замърсяване с приоритетните и специфични замърсители в крайбрежната зона на българският участък на Черно море. Проследяването на приоритетните и специфични замърсители в отделните матрици “води”, “седименти” и “биота” ще позволи определянето на основните замърсители, техните депа и пътища на придвижване по хранителната верига и тяхната акумулация и разпределение по тъкани и органи при трите вида китоподобни обитаващи Черно море. Извеждането на тези зависимости ще позволи включването на китоподобните като индикатори за състоянието на морската околна среда, чрез използването на данни за съдържанието на приоритетните и специфични замърсители в органите и тъканите им (акумулирани замърсители) за оценка на състоянието на морската среда в крайбрежната зона.

1. Измерване на in situ показатели и анализ на количество на фитопланктона (Хлорофил-а) и оценка на трофичното състояние.

2. Събиране на проби за физико-химични изследвания, както и за анализи на органичното замърсяване на води

3. Анализ на проби за физико-химични изследвания, както и за анализи на органичното замърсяване на води

4. Събиране на проби от приоритетни и специфични замърсители във водната среда

5. Анализ на проби от приоритетни и специфични замърсители във водната среда

6. Събиране на проби от приоритетни и специфични замърсители в седименти

7. Анализ на проби от приоритетни и специфични замърсители в седименти

8. Събиране на планктонни проби за изследване на приоритетни и специфични замърсители

9. Анализ на планктонни проби за изследване на приоритетни и специфични замърсители

10. Събиране на проби за изследване на приоритетни и специфични замърсители в дънни риби

11. Анализ на проби за изследване на приоритетни и специфични замърсители в дънни риби

12. Събиране на проби за изследване на приоритетни и специфични замърсители в пелагични риби

13. Анализ на проби за изследване на приоритетни и специфични замърсители в пелагични риби

14. Събиране на проби за изследване на приоритетни и специфични замърсители в тъкани и органи на изхвърлени китоподобни

15. Анализ на проби за изследване на приоритетни и специфични замърсители в тъкани и органи на китоподобни.

Избраният модел спектрофотометър позволява извършването на широк набор от анализи, свързани с оценката на трофичното състояние на морската околна среда. Уредът може да бъде използван и за извършването на допълнителни анализи на водите, които да обогатят получените резултати по проекта.