Разработка новых высокочувствительных биологических методов для экспрессной индикации нефтяных загрязнений 
региона озера Байкал

Лозовой Дмитрий Викторович
(Старший научный сотрудник  НИИ биологии при ИГУ)

ЗАЯВКА (РАЗВЕРНУТЫЙ ВАРИАНТ)

Цели и актуальность исследования
Актуальность исследований. На территории Байкальского региона расположен ряд нефтяных месторождений обладающих огромным углеводородным потенциалом. В настоящее время для организации крупных поставок нефти с месторождений Байкальского региона российским потребителям предполагается формирование системы сверхдальнего трубопроводного транспорта, который будет проходить по водосборной территории озера Байкал. 
Необходимо учитывать, что процесс нефтепользования относится к наиболее агрессивным отраслям по сумме техногенных факторов, оказывающих воздействие на экосистемы, и обладает исключительно высокой экологической опасностью. Регулярно сообщается о крупных авариях на предприятиях нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, разрывах нефтепроводов и разливах нефти. Увеличение темпов изъятия невозобновляемых природных ресурсов сопровождается усиленным поступлением в окружающую среду больших количеств нефтяных углеводородов.
Таким образом, очень важно чтобы программа создания нового нефтяного комплекса и транспортного коридора, сопровождалась формированием специального научно-технического документа, касающегося сохранения уникальной экосистемы озера Байкал. Своевременное получение информации о возможном загрязнении экосистемы Байкальского региона нефтью и нефтепродуктами – важнейший этап экологических экспертиз, поскольку эти данные позволят оперативно оценивать степень техногенной нагрузки на водные объекты и вероятность риска неблагоприятного воздействия ее на биоту водоема.
Цель исследований. Основная цель исследований – разработка новых высокочувствительных биологических методов для экспрессной индикации нефтяных загрязнений региона озера Байкал.
Связь между предлагаемым исследований и темой кандидатской диссертации соискателя
Представленный проект есть прямое продолжение кандидатской диссертации соискателя «Биологический способ обнаружения нефтяного загрязнения в водных средах». Кандидатская работа была посвящена разработке экспрессного и высокочувствительного способа обнаружения нефти и нефтепродуктов в водной среде. Предложенный биологический способ получил патент Российской Федерации и был успешно апробирован на реальных природных объектах Байкальского региона: озере Байкал, Ковыктинском газоконденсатном месторождении, Даниловском и Марковском нефтяных месторождениях. 
Предлагаемые исследования планируется провести на эндемичных видах гидробионтов озера Байкал и представительных видах гидробионтов Байкальского региона. В результате работы будет получена информация о спектре возможных отрицательных биологических эффектов нефти, нефтепродуктов и их индивидуальных компонентов, об особенностях их воздействия на различные организмы с учетом их видовой и экологической специфики.   
Полученные материалы будут важны для оценки и прогноза уровня изменений состояния озера Байкал и водоемов Байкальского региона в результате возможного нефтяного загрязнения. 
Основные этапы, планируемые промежуточные показатели и ожидаемые окончательные результаты.
Первый этап.
Будет представлена комплексная токсикологическая и физико-химическая оценка влияния нефти, нефтепродуктов и их индивидуальных компонентов на байкальских гидробионтов различных систематических групп. 
Проведено экспериментальное исследование индивидуальной неспецифической реактивности (по комплексу поведенческих скрининг-тестов) и резистентности к тестирующему стресс-воздействию у гидробионтов.
Планируется изучить особенности реагирования гидробионтов на нефтепродукты с учетом их возраста, стадий метаморфоза и пола.
Второй  этап.
Будут представлены последствия токсического воздействия нефтепродуктов в малых концентрациях на протяжении ряда поколений различных гидробионтов Байкальского региона. Планируется осуществить наблюдения за плодовитостью, темпами эмбрионального развития, продолжительностью жизни и продуктивностью.
Сделан сравнительный анализ устойчивости и чувствительности эндемичных и неэндемичных видов гидробионтов озера Байкал к нефтепродуктам. 
Планируется определить гидробионтов способных к биоаккумуляции нефтепродуктов. Изучить возможные негативные физиологические, морфологические и генетические последствия бионакопления в трофических цепях.  
Третий этап.
Будут исследованы концентрационные зависимости токсикогенетических эффектов нефтепродуктов, а также их смесей с фоновыми органическими соединениями водоема в различных сочетаниях и соотношениях. 
Планируется установить кумулятивные, синергетические и антагонистические эффекты нефтепродуктов в отношении гидробионтов. Сопоставить результаты биологических и физико-химических исследований. 
Будут оценены возможности, ограничения и перспективы использования полученных результатов для экспрессного обнаружения и диагностики нефтяного загрязнения по следующим показателям: системность оценки, разрешающая способность, адекватность, экологическая значимость, оперативность, универсальность и воспроизводимость результатов.  
Ожидаемые окончательные результаты. 
Полученные результаты будут направлены на решение одной задачи – более полно оценить реальную эколого-токсикологическую ситуацию, складывающуюся на водных объектах Байкальского региона в результате возможного нефтяного загрязнения. Комплексный подход будет способствовать получению максимально полной информации. 
В результате работы будет получена информация о спектре возможных отрицательных биологических эффектов нефти, нефтепродуктов и их индивидуальных компонентов, об особенностях их действия на различные организмы с учетом их видовой и экологической специфики.   
Экспериментальные данные будут полезны для прогнозирования биологических последствий действия возможного нефтяного загрязнения водной системы Байкала на популяции, виды и экосистемы с учетом отдаленных генетических эффектов. Сравнение токсикогенетических эффектов нефтепродуктов при действии на организмы различных систематических групп позволит более определенно обсуждать вопрос о возможных биологических последствиях загрязнения водоема. Такие прогнозы исключительно важны, когда речь идет об охране и рациональном использовании уникального озера, о сохранении генофондов эндемичных видов, населяющих этот водоем.
В результате исследований будут определены наиболее высокочувствительные гидробионты различных систематических групп и их экспрессные тест-функции. Полученные материалы будут полезны для оценки и прогноза уровня изменений состояния озера в результате возможного нефтяного загрязнения в целях повышения эффективности экологического мониторинга. 
Результатом научных исследований будут обоснованные рекомендации, обеспечивающие эксплуатацию природных ресурсов, развитие нефтеносных территорий при минимальном отрицательном воздействии на структуру, функционирование и экологическое равновесие естественных сообществ озера Байкал и водоемов Байкальского региона. 
План по использованию оборудования, принадлежащего НОЦ
Для эффективного выполнения поставленных задач планируется использование следующего оборудования, принадлежащего НОЦ: низкотемпературный холодильник Scien Temp, микроцентрифуга Eppendorf 5417R, погружной многоканальный зонд DateSonde 4a, анализатор воды AutoAnalizer 3 Sistem 2-Chanel, портативный анализатор растворенного кислорода МО-128, биохемилюмисцентный анализатор БХЛМ 3606, CN-анализатор Flash EA NC Soil /MAS 200, люминесцентный микроскоп ЕС ЛЮМАМ РПО-11. 
Обоснование предлагаемых исследований с точки зрения их проведения в НОЦ, состояние исследований в данной области в Российской Федерации и принимающем НОЦ.
Целью научных исследований НОЦ «Байкал» является интеграция научной и образовательной деятельности в рамках комплексного изучения геоэкологии озера Байкал. 
Предлагаемые исследования позволят более полно оценить реальную экологическую ситуацию, складывающуюся на водных объектах Байкальского региона в результате возможного нефтяного загрязнения. Комплексный подход к работе будет способствовать получению максимально достоверной информации в целях повышения эффективности экологического мониторинга озера Байкал и водоемов Байкальского региона. 
Выполнение предлагаемого проекта будет способствовать развитию сотрудничества НОЦ «Байкал» с ведущими научными учреждениями Байкальского региона – Лимнологическим институтом СО РАН и Байкальским музеем СО РАН. 
Исследования по влиянию нефти и нефтепродуктов на гидробионтов озера Байкал ранее в Российской Федерации и НОЦ «Байкал» не проводились. 
Описание возможного курса по специальности соискателя, который он хотел бы преподавать, включая приблизительный план занятий, список сопутствующих материалов и указание, студенты каких курсов будут посещать эти занятия (младшие, старшие, и т.п.)
Материалы исследования могут быть использованы для прочтения учебного курса «Биологические и химические методы обнаружения приоритетные загрязнителей водоемов Байкальского региона» в рамках специальной дисциплины или дисциплины по выбору. Занятия рассчитаны на проведение лекций и практических занятий в форме групповых бесед и дискуссий, самостоятельного выполнения заданий по подготовке рефератов и практических занятий.
Курс рассчитан на 1 семестр по 4 часа в неделю (2 часа лекций и 2 часа семинарских или практических занятий). Полученные теоретические знания и практические навыки будут закрепляться  на летних учебно-полевых практиках проводимых непосредственно на изучаемых водных объектах.
Программа обучения рассчитана для студентов старших курсов.
Кроме того, предлагаемая программа обучения будет представлена в дистанционном режиме в сети Интернет. Это очень удобно для студентов из других регионов России, которые интересуются жизнью озера Байкал и Байкальского региона. Представленная программа обучения тесно связан с научной работой НОЦ «Байкал» и позволит студентам и молодым ученым получить новые знания. 
Основные цели обучения: 
Знакомство студентов с экологической ситуацией в Байкальском регионе и на озере Байкал, с современными представлениями о влиянии токсических веществ на экосистемы различного иерархического уровня и на компоненты этих систем. 
Знакомство студентов с основными токсическими веществами окружающей среды, их источниками и механизмами  влияния живые организмы.
Знакомство студентов с биологическими и химическими методами обнаружения приоритетных загрязнителей окружающей среды. Рассмотреть вопросы биоаккумуляции и биотрансформации загрязнителей. 
Развивать систему дистанционного образования в России.