Программа наблюдения за мидиями

Ученые из Центра прибрежного мониторинга и оценки NCCOS, Управления береговой съемки и Лаборатории экологических исследований Великих озер NOAA собирают дрейссены, прикрепленные к камням в озере Эри, для программы NCCOS по наблюдению за мидиями.

Национального управления океанических и атмосферных исследований США ( NOAA (NS&T) Национальная программа наблюдения за мидиями ) — это программа мониторинга загрязнения воды, которая началась в 1986 году. .Программа была вдохновлена ​​доктором Эдом Голдбергом из Института океанографии Скриппса, но была задумана и разработана на семинаре, спонсируемом NOAA, который проводился в Battelle Ocean Sciences в 1984 году под руководством доктора Пола Д. Бёма. Это самая продолжительная в своем роде программа непрерывного мониторинга загрязнений в Соединенных Штатах . Mussel Watch отслеживает концентрацию загрязняющих веществ в двустворчатых моллюсках (мидиях и устрицах) и отложениях в прибрежных водах США, включая Великие озера , для мониторинга здоровья двустворчатых моллюсков и, как следствие, здоровья их местной и региональной окружающей среды.

Mussel Watch консультируется с экспертами, чтобы определить подходящие загрязнители, подлежащие мониторингу; к ним относятся дихлордифенилтрихлорэтан ( ДДТ ), полициклические ароматические углеводороды ( ПАУ ) и полихлорированные дифенилы ( ПХД ). По состоянию на 2008 год Mussel Watch отслеживает около 140 аналитов . Помимо воздействия загрязняющих веществ, Mussel Watch способна оценить последствия стихийных бедствий , таких как ураган Катрина в 2005 году , и экологических катастроф , таких как разлив нефти Deepwater Horizon в 2010 году . Данные, собранные Mussel Watch, также можно использовать для мониторинга эффективности восстановления прибрежных зон. Программа наблюдения за мидиями использовала данные мониторинга за 20 лет для эффективного анализа последствий урагана Катрина и повлияла на решения регулирующих органов на основе собранных ею данных о двустворчатых паразитах.

История

NOAA описывает цель Mussel Watch как «поддержку управления экосистемами посредством интегрированной общенациональной программы экологического мониторинга, оценки и исследований для описания состояния и тенденций в эстуариях и побережьях нашей страны». Mussel Watch — это программа, которая отслеживает состояние здоровья двустворчатых моллюсков на наличие загрязняющих веществ вдоль побережья Соединенных Штатов. Эта программа была запущена в 1986 году и с тех пор является самой продолжительной государственной программой мониторинга, имеющей национальное влияние. Это было сделано в ответ на законодательный мандат по сохранению морской среды. В 2008 году они опубликовали оценку своих данных за период с 1986 по 2005 год. В этом отчете показаны концентрации многих различных металлов и органических загрязнителей за два десятилетия сбора данных. Используя этот набор данных, можно определить тенденции для различных прибрежных районов. Начиная с 2000 года ученые, которых НОАА послало для сбора мидий, сменили компании, и программа Mussel Watch начала нанимать гражданских ученых для сбора мидий; такой подход сэкономил программе значительную сумму денег. Это можно увидеть на местном уровне в штате Вашингтон, где Комитет по природным морским ресурсам округа Снохомиш в 2007 году координировал свои действия с программой Mussel Watch, чтобы нанять граждан для сбора проб из прибрежных вод округа Снохомиш. В 2010 и 2012 годах студенты Университета Западного Вашингтона помогали округа Уотком общественным работам . Первоначально Mussel Watch контролировала районы, известные своим загрязнением, где можно было легко найти данные, и отслеживала тенденции в данных о токсичности. Теперь основное внимание уделяется проблемным областям, которыми занимаются такие организации, как Агентство по охране окружающей среды ( EPA ). Вместо того, чтобы сосредотачиваться только на тенденциях в данных, Mussel Watch стремится увидеть, действительно ли данная политика оказала положительное влияние на конкретную среду.

Структура

Национальный уровень

Mussel Watch использует сочетание национального надзора со стороны NOAA и сети региональных и местных групп для мониторинга здоровья прибрежных районов на всей территории Соединенных Штатов. NOAA и его Национальные центры исследований прибрежного океана (NCCOS) имеют штат ученых по всей территории Соединенных Штатов и сотрудничают с другими федеральными, государственными, неправительственными организациями и партнерами из частного сектора по всему миру для совместной работы над достижением целей Программа наблюдения за мидиями. Загрязнение в одном прибрежном регионе может привести к последствиям в районах за тысячи миль, а наличие общенациональной программы мониторинга позволяет NOAA отслеживать эти последствия. (QA) , основанный на производительности, обеспечения качества Программа контроля мидий использует процесс для поддержания качества данных. Национальный институт стандартов и технологий ( NIST ) и Национальный исследовательский совет Канады ( NRC ) помогают аналитическим лабораториям в упражнениях по обеспечению сопоставимой точности и точности данных, собранных из всех лабораторий. Процесс обеспечения качества снижает внутрилабораторные и межлабораторные вариации.

Региональный и местный уровень

Полный список регионов наблюдения за мидиями приведен ниже.

• Великие озера ( штаты Висконсин , Иллинойс , Индиана , Мичиган , Огайо и Нью-Йорк )
• Северо-запад ( Орегон , Вашингтон и Аляска )
• Северная Калифорния (К северу от Пойнт-Концепции)
• Южная Калифорния (Пойнт-Концепция и Юг)
• Западное побережье Мексиканского залива ( Алабама , Миссисипи , Луизиана и Техас )
• Восточное побережье Мексиканского залива ( Побережье Мексиканского залива Флориды )
• Юго-восток ( Южная Каролина , Джорджия и атлантическое побережье Флориды)
• Средняя Атлантика ( Нью-Джерси , Делавэр , Мэриленд , Вирджиния и Северная Каролина )
• Нижний северо-восток ( Массачусетс , Род-Айленд , Коннектикут , Нью-Йорк , Нью-Джерси и Делавэр)
• Верхний северо-восток ( Мэн и Нью-Гэмпшир )

NOAA в настоящее время поддерживает более 65 активных гражданских научных проектов, включая Mussel Watch. В 2013 году было сформировано Практикующее сообщество гражданской науки NOAA, чтобы помочь ученым-гражданам собирать и обмениваться передовым опытом, обмениваться ресурсами и предоставлять доступную для поиска базу данных проектов гражданской науки NOAA. Сообщество, насчитывающее более 120 членов, продолжает работать, помогая гражданским ученым. Примером сотрудничества между национальными и местными группами является пилотный проект по наблюдению за мидиями в штате Вашингтон в 2009/10 году. Программа оценки и мониторинга Пьюджет-Саунд (PSAMP) Департамента рыболовства и дикой природы Вашингтона (WDFW), Комитет по морским ресурсам округа Снохомиш (MRC), Общественные работы округа Снохомиш и управление поверхностными водами, Грант Вашингтонского моря и Служба наблюдения за мидиями NOAA; «провести полевой отбор проб в сезоне наблюдения за мидиями 2009/10 года в водах Вашингтона, оценить возможность объединения полевых отборов проб с существующим мониторингом токсичных загрязнителей в Пьюджет-Саунде, продемонстрировать и оценить использование гражданских ученых в качестве основного ресурса для проведения полевых работ и расследовать целесообразность использования Mussel Watch в качестве инструмента мониторинга в Пьюджет-Саунд». В нем участвовал представитель NOAA, который помогал сотрудникам и волонтерам PSAMP в успешном отборе проб на всех участках наблюдения за мидиями. Результатом этого пилотного проекта стало значительное сокращение рабочего времени профессиональных сотрудников на местах благодаря помощи и надлежащей подготовке гражданских ученых-добровольцев. Для обеспечения единообразия и точности методов сбора необходимо надлежащее обучение добровольцев.

Дизайн программы

Загрязняющие вещества, представляющие интерес

Программа наблюдения за мидиями контролирует более 140 химических загрязнителей (аналитов). Агентство по охране окружающей среды относит многие из этих аналитов к приоритетным загрязнителям в соответствии с Законом о чистой воде. Они были выбраны на основе их биодоступности , возможного поглощения и хранения в тканях животных, токсичности для водных организмов и потенциального вреда для человека.

Металлы

Металлы, измеряемые в рамках программы наблюдения за мидиями, включают алюминий, сурьму, мышьяк, кадмий, хром, медь, железо, свинец, марганец, ртуть, никель, селен, кремний, серебро, таллий, олово и цинк. Эти металлы происходят как из природных, так и из антропогенных источников. Различные виды двустворчатых моллюсков обладают разной к биоаккумуляции способностью микроэлементов , в результате чего устрицы накапливают примерно в 10 раз больше цинка и меди , чем мидии. Мидии накапливают примерно в 3 раза больше свинца, чем устрицы. Отчет за 20-летний период, опубликованный Программой наблюдения за мидиями в 2008 году, показал, что более высокие концентрации металлов обнаруживаются в урбанизированных и промышленно развитых регионах, и нет существенной разницы в концентрациях металлов между Восточным побережьем, Западным побережьем и Великим побережьем. Районы озер. С течением времени наблюдается увеличение концентрации металлов по всей стране.

Органика

По состоянию на 2008 год органические загрязнители, отслеживаемые Mussel Watch, включали 51 аналог ПХБ (из возможных 209), 65 ПАУ, ДДТ, бутилолово, хлордан и дильдрин . Полный список доступен по адресу http://NSandT.noaa.gov . Большинство органических загрязнителей, мониторинг которых осуществляет Mussel Watch, имеют антропогенный источник, за исключением ПАУ, поскольку они возникают как в результате естественных процессов, так и в результате антропогенных источников. Конгенеры ПХД были выбраны на основе списка критериев, в том числе того, что выбранные конгенеры уже оцениваются другими научными организациями. Органические загрязнители можно сравнить на всех объектах и ​​всех видах, используемых Mussel Watch. В том же отчете за 20 лет, обсуждаемом в журнале «Металлы», было обнаружено, что, как и в случае с металлами, повышенные уровни органических загрязнителей также обнаруживаются в урбанизированных и промышленно развитых регионах. Органические загрязнения были обнаружены на всех объектах.

Гистопатология

« Гистопатологический компонент Программы наблюдения за мидиями количественно определяет стадию развития гамет и распространенность почти 70 заболеваний и паразитов, обнаруженных в мидиях и устрицах. Тенденции в данных гистопатологии могут помочь оценить последствия глобального потепления ».

Выборочный дизайн

Расположение

В 1986 году в рамках программы наблюдения за мидиями были отобраны пробы только на 145 участках, но по состоянию на 2008 год это количество выросло примерно до 300 участков активного мониторинга в континентальной части США, на Аляске, в Пуэрто-Рико и на Гавайях. Многие из этих участков совпадают с участками наблюдения за мидиями Агентства по охране окружающей среды в 1976–1978 годах, и новые участки были выбраны после консультаций с государственными чиновниками и научными работниками относительно идеального размещения. Критерии выбора места включают в себя;

• Должны присутствовать коренные популяции мидий.
• Грядки моллюсков должны быть достаточно большими для повторного отбора проб.
• Должен быть натуральный субстрат
• Избегайте загрязнения из точечных источников
• Выберите районы, где не разрешен сбор моллюсков для потребления.

В программе наблюдения за мидиями не используются мидии в клетках, а используются естественные двустворчатые моллюски. Участки были распределены на расстоянии 10–100 км друг от друга, чтобы лучше представить крупные прибрежные районы, что позволяет NOAA более точно построить общенациональную оценку. В результате Mussel Watch можно использовать для «мониторинга пространственного распределения и временных тенденций концентрации химических веществ в прибрежных и устьевых регионах США».

Разновидность

Не существует ни одного вида мидий или устриц, который был бы общим для всех прибрежных регионов США, поэтому виды для конкретного участка выбираются исходя из их численности и простоты сбора. «Мидии ( виды Mytilus ) собираются на побережьях Северной Атлантики и Тихого океана, устрицы ( Crassostrea Virginica ) — со средней Атлантики (залив Делавэр) на юг и вдоль побережья Мексиканского залива, а мидии-зебры ( виды Dreissena ), инвазивные виды, собраны на участках Великих озер».

Коллекция

Большая часть полевого сбора и лабораторных работ проводится контрактными лабораториями, не входящими в состав NOAA. По крайней мере, один раз в год в период с ноября по март волонтеры на каждом участке наблюдения за мидиями собирают две группы по 50–100 двустворчатых моллюсков. Пробы должны быть собраны в течение трех недель с даты первого отбора проб на участке. Это означает, что если проба была впервые взята 15 апреля 1987 года, то все последующие пробы в последующие годы должны быть взяты в течение трех недель после 15 апреля. Одна группа используется для тестирования органических загрязнений, а другая группа - для микроэлементов ( металлы). Одновременно с двустворчатыми моллюсками собираются осадки с участка, подверженного воздействию той же массы воды, что и соответствующий участок двустворчатых моллюсков, и на расстоянии не более 2 км. Измеряемые критерии отложений включают общее количество органического и карбонатного углерода, содержание влаги, размер частиц, концентрацию Clostridium perfringens и концентрацию копростанола (после 1989 года ее больше не измеряли). В зависимости от особенностей участка используются разные методы сбора двустворчатых моллюсков. На глубине более 2 м применяют двустворчатую драгу, на глубине 2-2,5 м с мягким дном используют щипцы из нержавеющей стали, на глубине менее 1 м применяют вилы из нержавеющей стали или грабли из нержавеющей стали, а сбор производят вручную. делается на некоторых участках береговой линии. Затем двустворчатые моллюски очищаются, упаковываются в контейнеры со льдом и отправляются в соответствующую аналитическую лабораторию в течение двух дней после сбора.

Анализ

NOAA заключило с TDI-Brooks International пятилетний контракт на анализ осадка и химического состава тканей двустворчатых моллюсков с 21 сентября 2009 г. по 20 сентября 2014 г. TDI-Brooks также проводила испытания в течение предыдущих десяти лет, с 1999 по 2009 г. TDI-Brooks Brooks и ее дочерняя компания B&B Laboratories проводят органический химический анализ, Университет Рутгерса привлекает субподряд для проведения гистопатологического анализа, а Texas A&M — субподрядчик для проведения анализа металлов и питательных веществ. Из-за разлива нефти на платформе Deepwater Horizon ресурсы этих лабораторий были переориентированы на химический анализ высокоприоритетных проб из Мексиканского залива . Это привело к значительным задержкам, в некоторых случаях более чем на год, результатов анализа для программы наблюдения за мидиями.

Проекты и публикации

Прошлые проекты

Национальный архив образцов тканей и осадков. Многие проекты NOAA включают в себя различные программы для получения желаемой информации. Национальная программа «Состояние и тенденции» NOAA начала использовать образцы мидий, устриц и дрейссены, собранные в рамках Программы наблюдения за мидиями в 1985 году, в качестве средства для создания банка образцов. Этот банк образцов позволяет NOAA сделать снимок определенных представляющих интерес загрязняющих веществ в любой момент времени, что позволяет с помощью аналитических методов определить концентрацию нужного соединения в тканях. Это позволяет регулирующим органам лучше понять историю определенного соединения. Еще одним проектом, в котором использовалась программа «Наблюдение за мидиями», была оценка прибрежных вод, пострадавших от урагана «Катрина» в 2005 году. Изучая мелководье на предмет концентраций ДДТ, обычных хлорированных пестицидов, ПХБ, ПАУ и металлов после урагана, ученые НОАА смогли сравнить результаты с данными мониторинга за последние 20 лет в той же области. Этот последовательный и исторический учет загрязняющих веществ в рамках программы Mussel Watch оказался эффективным при анализе последствий урагана Катрина. Патология паразитов у двустворчатых моллюсков при использовании устриц и мидий, собранных в рамках программы Mussel Watch, были исследованы образцы тканей на наличие паразитов. Изменение численности паразитов географически и с течением времени может быть хорошим индикатором воздействия загрязнителя. Результаты этих проверок на патологии использовались для выявления уровней загрязнения и повлияли на решения регулирующих органов.

Известные публикации

Mussel Watch публикует отчеты примерно каждые 2 года, касающиеся большинства объектов и регионов. Некоторые сборники и другие известные исторически выпущенные публикации включают:

• Оценка двух десятилетий мониторинга загрязнений в прибрежной зоне страны
• Пестициды, используемые в настоящее время (1994–97 гг.)
• Концентрация радионуклидов в двустворчатых моллюсках (1990 г.)
• Оценка содержания полибромдифениловых эфиров ( ПБДЭ ) в отложениях и двустворчатых моллюсках прибрежной зоны США.
• Полный список проектов и публикаций можно найти по адресу: NCCOS Mussel Watch Contaminant Monitoring.

Вероятно, самой важной публикацией программы Mussel Watch является «Оценка двух десятилетий мониторинга загрязнений в прибрежной зоне страны». Эта публикация была предназначена для использования учеными, заинтересованными гражданами, а также правительственными и другими регулирующими органами. Этот отчет включает тенденции и относительные уровни 140 различных химических веществ в 300 местах отбора проб в США и Пуэрто-Рико . Этот отчет, охватывающий 1986-2006 годы, служил для информирования политиков и заинтересованных лиц за пределами регулирующих органов. Еще одной заметной публикацией является отчет под названием «Оценка полибромированных дифениловых эфиров (ПБДЭ) в отложениях и двустворчатых моллюсках прибрежной зоны США». В этом отчете исследовался относительно новый класс соединений, известный как полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ), которые действуют как антипирены. Они содержатся во многих потребительских пластмассах, текстиле, электронике и материалах подушек для мебели. Этот отчет показал относительные уровни загрязнения географически и связал высокие уровни ПБДЭ с районами с высокой плотностью населения. Это было важно из-за потенциальной угрозы, которую эти соединения представляют для глобального распространения.

Текущие проекты

Great Lakes Mussel Watch поддерживает президентскую инициативу по восстановлению Великих озер. Это один из многих текущих проектов Mussel Watch.Этот проект, получивший внимание и финансирование со стороны Президентской инициативы по восстановлению Великих озер (GLRI), является типичным примером типов проектов, для которых используется Mussel Watch. Рассматривая проблемные зоны (AOC) в Великих озерах США, компания Mussel Watch увеличила размеры и частоту выборки, а также обновила методы, включая проведение тестирования мидий в клетках, когда грядки с моллюсками недоступны. Изучив концентрацию отложений и тканей мидий, исследователи смогли лучше определить усилия по восстановлению территории AOC Великого озера. Как и многие другие текущие проекты Mussel Watch, GLRI использует как исторические данные Mussel Watch, так и данные с все большей временной и пространственной приоритезацией, что приводит к созданию более надежных наборов данных, гораздо более применимых к конкретному AOC.

Значение

Мидии являются предпочтительным организмом для мониторинга уровня загрязнения в прибрежных регионах по ряду причин. Большинство мидий, как правило, сидячие и не могут переместиться в другое место, если их среда обитания загрязнена; это делает их хорошими показателями загрязнения окружающей среды. Мидии с трудом усваивают некоторые органические вещества, как позвоночные, что делает их лучшим выбором для отслеживания таких веществ, как ПАУ. Кроме того, большинство мидий являются фильтраторами и для питания фильтруют воду через свое тело. Эта фильтрация делает их основной мишенью для сбора загрязнений в воде. Мидии могут предоставить информацию о том, восстанавливается ли система и эффективны ли усилия по исправлению или очистке. В случае успешных восстановительных работ ожидается снижение содержания загрязняющих веществ в организмах. Примером этого является залив Лавака , штат Техас, который является местом, загрязненным из-за хронических выбросов ртути из близлежащего объекта. Мониторинг уровня ртути в устрицах в течение нескольких лет показал, что содержание ртути в заливе снижается. Благодаря характеру фильтрационного питания двустворчатые моллюски позволяют Mussel Watch отслеживать изменения уровня загрязнения окружающей среды путем мониторинга концентрации в тканях двустворчатых моллюсков. Это важно, поскольку может показать, действительно ли работает политика, направленная на защиту и очистку окружающей среды или экосистемы. Mussel Watch можно использовать для оценки текущей политики, чтобы определить, какие изменения необходимо внести, если таковые имеются, чтобы обеспечить улучшение состояния окружающей среды.

См. также

• Двустворчатые моллюски
• Гражданская наука

Внешние ссылки

• Национальное управление океанических и атмосферных исследований
• TDI-Брукс Интернэшнл