Изучение почвы

В золе растений можно определить содержание тяжелых металлов эмиссионно-спектральным методом. Анализ растительного материала дает более четкую картину пространственного распределения загрязнений в силу способности биологических систем к избирательности и перераспределению токсических веществ. Исследованные виды растений будут содержать повышенное количество кобальта, свинца, олова, цинка, меди, молибдена, хрома. Имеются существенные различия в уровнях накопления тяжелых металлов каждым видом.

Для оценки степени техногенного загрязнения  почвогрунтов тяжелыми металлами можно  использовать такой показатель, как  содержание элемента в азотнокислой вытяжке, выраженное в процентах от данного содержания. Известно, что в незагрязненных почвах доля подвижных форм тяжелых металлов от их валового содержания не превышает 5-20 % . [3]

 

Определение токсичности  методом фитоиндикации

 

Под биотестированием понимают приемы исследования, при котором о качестве среды, факторах, действующих самостоятельно или в сочетании с другими, судят по выживаемости, состоянию и проведению специально помещенных в эту среду организмов тест-объектов.

  Биотестирование, как правило, используют до химического анализа, так как этот метод позволяет провести экспресс-оценку природной среды и выявить «горячие точки», указывающие на наиболее загрязненные участки акватории (территории, полигона). На участках, где методами биотестирования выявлены какие-либо отклонения, и исследуемая среда характеризуется как токсичная, аналитическим путем необходимо установить причины этого явления.

  Как правило, биотестирование  не дает ответа на вопрос  о характере загрязняющего вещества, вызывающего ту или иную реакцию тест-объекта.

  Токсичность (toxicity) - свойство химических веществ проявлять повреждающее или летальное действие на живые организмы.

  Вещество, оказывающее  токсическое действие, называется  токсикантом, а процесс воздействия  токсиканта на организм – токсикацией (на экосистему – токсификацией).

По Н.С. Строганову, количественно  токсичность вещества для отдельного организма определяется как величина, обратная медианной летальной концентрации: Т=1/LC50. Определение степени влияния анализируемых факторов определяется по изменению жизненных функций тест-организмов. Жизненная функция или критерий токсичности (toxicity criterion), используемые в биотестировании для характеристики отклика тест-объекта на повреждающее действие среды.

 Тест-объект (test organism) – организм, используемый при оценке токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, корм и др.

  Тест-функции, используемые  в качестве показателей биотестирования  для различных объектов:

  -для растений – энергия прорастания семян, длина первичного корня и др.

  Длительность биотестирования  зависит от задачи, поставленной  исследователем.

   Острые биотесты, выполняемые на различных тест- объектах по показателям выживаемости, длятся от нескольких минут до 24-96 ч.

   Краткосрочные  хронические тесты длятся в  течение 7 суток и заканчиваются, как правило, после получения первого поколения тест-объектов.

   Хронические тесты  на общую плодовитость ракообразных, охватывающие 3 поколения, длятся до рождения молоди в F3.

   Интегральная  токсичность, по определению Л.П.  Брагинского, токсичность сложных смесей, сточных вод, многокомпонентных факторов для водных организмов.

   Количественно интегральная  токсичность определяется как  величина, обратная максимальному разведению, при котором не наблюдается каких-либо нарушений жизненно важных функций тест-организмов при 24-48 часовом биотестировании. [9] 

 

Методика биотестирования  по проращиванию семян

 «Метод  проростков»

 

Принцип метода. Определение  степени влияния анализируемых факторов по изменению жизненных функций проростков.

   В качестве  критериев при экологическом  тестировании используются следующие  показатели:

    1) количество  непроросших семян (набухшие, имеют  здоровый вид и при нажатии  пинцетом не раздавливаются);

    2)  количество  невсхожих семян (загнившие, без  стеблей, без корней, деформированные  проростки, имеющие дефекты развития  не совместимые с жизнью, существенно  отстающие в росте);

   3) количество нормально  проросших семян;

   4) количество зародышевых корней;

   5) длина зародышевых  корней и стеблей;

   6) масса зародышевых  корней и стеблей.   

 

Ход работы:

 

1. Согласно требованиям  СанПиН 2.1.7.573-96 30 семян редиса красного  круглого с белым кончиком  или белой горчицы укладывают  равномерно на фильтровальную бумагу в чашке Петри диаметром 10 см.

2. В каждую чашку  Петри наливают по 5 см³ экстракта и 10 см³ чистой воды. Повторность 1-кратная. Уровень жидкости в чашках должен быть ниже поверхности семян.

  3. Чашки покрывают  и помещают в термостат при температуре 20 ºС. Перед использованием чашки Петри необходимо стерилизовать в кипящей воде 30 мин.

  4. Эксперимент заканчивается через 72 часа.

  5. Измеряют длину  корней, исключая из ряда данных  пять наименьших значений, включая  и не проросшие семена.

  6. Исходя из требований  СанПиН 2.1.7.573-96.действие считается  значимым, если уменьшение длины проростков составляет более 30 % по отношению к контролю. Порог 70% обосновывается тем, что почва, благодаря сорбционной способности, снижает ингибирующее воздействие вытяжки. При длине корней в опыте свыше 120 % от контроля предполагается, что вытяжка обладает стимулирующими свойствами.

  В качестве учитываемых  показателей определить: длину проростков, длину корешков, массу проростков, массу корешков.

 Большинство растений имеют сложную корневую систему. Учитывая то, что количество числа корешков у проростков обусловлено в большей степени генетическим фактором, нежели воздействием на них испытываемых веществ, целесообразно за длину корня принимать расстояние от корневой шейки до кончика самого длинного корешка. [10]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Фитотест проходил следующим образом: были взяты 6 чашек Петри. В каждую на фильтрованную бумагу поместили по 30 штук семян редиса красного круглого с белым кончиком. В каждую чашку Петри налили по 5 см³ экстракта и 10 см³ чистой воды. Затем чашки были покрыты и помещены в термостат на 72 часа. Через 72 часа чашки Петри достали и произвели измерения. Было определено количество невсхожих семян, количество непроросших семян, длину проростков, длину корешков, массу проростков, массу корешков. Результаты исследований приведены в следующих таблицах:

 

Таблица 11 – Количество непроросших, невсхожих и

нормально проросших семян, шт.

 

Разрез	Количество непроросших семян		Количество невсхожих семян		Количество нормально  проросших семян
	шт.	% к контролю	шт.	% к контролю	шт.	% к контролю
1	8	114,3	9	180,0	13	72,2
2	8	114,3	5	100,0	17	94,4
3	9	128,6	11	220,0	10	55,6
4	12	171,4	9	180,0	9	50,0
5	6	85,7	10	200,0	15	83,3
Контроль	7	100	5	100	18	100

 

 

Как видно из таблицы 11, наибольшее количество непроросших семян наблюдается в почвах разрезов 3 и 4 (в окрестностях БМЗ и Брянского сталелитейного завода соответственно). Превышение количества невсхожих семян над контролем наблюдается во всех точках, за исключением почвы парк возле ДК им. Медведева. Количество нормально проросших семян достоверно ниже контроля в почвах разрезов № 4 (в окрестностях Брянского сталелитейного завода) и № 3 (в окрестности БМЗ) и составляет 50,0 и 55,6 % соответственно. Этот показатель также значительно ниже контроля в окрестностях Брянского камвольного комбината и составляет 72,2%.

Результаты исследований представлены также на рисунке 1. Как видно из рисунка 1, наименьшей энергией прорастания семян характеризуются почвы в окрестностях Брянского машиностроительного завода (разрез №3) и Брянского сталелитейного завода (разрез №4).

 

Рисунок 1 – Количественные характеристики энергии прорастания семян редиса красного круглого с белым кончиком (6 – контроль)

 

Таблица 12 – Количественная характеристика вегетативной массы

 проростков

 

Растения	Длина проростков		Длина корешков		Масса проростков		Масса корешков
	мм на 1 проросшее семя	% от Конт-роля	мм на 1 проросшее семя	% от Конт-роля	г на 1 проросшее семя	% от Конт-роля	г на 1 проросшее семя	% от Конт-роля
1	7,00	80,46	5,77	62,07	0,008	55,38	0,018	85,93
2	6,59	75,75	6,72	72,30	0,011	76,24	0,016	80,00
3	10,20	132,47	20,50	220,57	0,027	194,40	0,015	72,86
4	8,01	92,07	5,00	53,80	0,009	64,00	0,014	68,00
5	10,40	119,54	14,07	151,35	0,015	110,40	0,030	145,71
Контроль	8,70	100,00	9,29	100,00	0,014	100,00	0,021	100,00

 

Анализируя данные таблицы 12, можно сделать вывод, длина проростков существенно отличается от контроля только в почвенной вытяжке разреза №3 (БМЗ), где она выше на 32,47%.  В остальных случаях различие не существенно. Длина корешков достоверно ниже контроля в почвенных вытяжках разрезов №1 (Брянский камвольный комбинат) и №4 (Брянский сталелитейный завод) и составляет соответственно 62,07 и 53,80 %. В почвенных вытяжках разрезов №3 (БМЗ) и №5 (БГТУ) длина корешков напротив существенно выше контроля и составляет соответственно 220,57 и 151,35 % к контролю. То есть можно сделать вывод о том, что данные почвенные вытяжки обладают стимулирующим действием на рост корешков и проростков редиса красного круглого с белым кончиком (но не на энергию прорастания семян).

Масса проростков достоверно ниже контроля только в почвенных вытяжках разрезов №1 (Брянский камвольный комбинат) и №4 (Брянский сталелитейный завод) и составляет соответственно 55,38 и 64,00 % от контроля и достоверно выше в почвенной вытяжке разреза №3 (БМЗ) – 194,4 %. Масса корешков существенно ниже контроля (68,00) только из вытяжки почвы, отобранной в окрестностях сталелитейного завода (разрез №4) .

 

Рисунок 2 – Длина проростков и  корешков (мм) (6 –контроль)

 

Рисунок 3 – Масса проростков и  корешков (мм) (6 –контрольГрафическое отображение результатов исследований представлено на рисунках 2 и 3, на которых наглядно видно, что исследуемые показатели значительно ниже контроля в почвенных вытяжках разреза № 4 и №1. То есть можно сделать вывод о том, что почвы в окрестностях Брянского сталелитейного завода (в большей степени) и Брянского камвольного комбината (в меньшей степени) проявляют свойство фитотоксичности. Вытяжки почв, отобранных в окрестностях БМЗ и БГТУ напротив оказали стимулирующее действие на длину и массу проростков и корешков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

 

Наибольшую  площадь на территории округа занимают участки со слабозагрязненными почвогрунтами, расположенные на территориях лесопарков, рощ, скверов;

Выделяются также участки с  сильнозагрязненными почвогрунтами  удаленные от предприятий загрязнителей и от автодорог. 

Главная особенность загрязнения  почв тяжелыми металлами – совместное воздействия на почву большего числа  источников загрязнения, как стационарных (промышленные предприятия), так и подвижных (транспорт).