Використання олійних рослин для оцінки токсичності нафтозабрудненого ґрунту (стр. 3 из 5)

Рослини можна вважати найбільш зручними об’єктами для біомоніторингу ґрунтів, оскільки вони є первинними ланками трофічних ланцюгів, виконують основну роль у поглинанні різноманітних забруднювачів і постійно зазнають їх впливу внаслідок закріплення на субстраті. Простота обліку ефектів та інтерпретації результатів, їх чутливість і відтворюваність робить доцільним застосування рослинних тест-систем для діагностування та оцінки токсичності нафтозабруднених ґрунтів.

Оперативну інформацію про фітотоксичність забрудненого ґрунту можна отримати, використуючись як тест-об'єкти насіння та проростки рослин. Для коректної постановки досліду на токсичність, насіння для тестування підбирають за розмірами і швидкістю проростання, наприклад: салат (Lactuca sativa L.), просо (Panicum miliaceum L.)редьку (Raphanus L.), червону конюшину (Trifolium pratense L.), пшеницю (Trifolium aestivum L.) (Chaіneau, 1997). В якості тест-функції виступають показники схожості насіння, дружність і час появи сходів, швидкість росту проростків, останній з яких вважається найбільш чутливим. У цьому відношенні рослинні тест-системи мають істотні переваги перед приладами: дешеві, легко відтворюються, швидко розмножуються, мають типову відповідну реакцію на вплив (Гродзинський, 2006)

Для визначення токсичності на вищих трофічних рівнях використовують ґрунтових безхребетних. У природних екосистемах, для комплексного біотестування використовують мікроартроподи. Ґрунтові ногохвістки (колемболи) дуже чутливі до дії органічних речовин, тому їх можна з успіхом застосовувати при визначенні інтегральної токсичності нафтозабруднених ґрунтів (Трублаевич, 1997). Тест-показником може служити відсоток тих особин коллембол, що вижили, тривалість їх життя, поведінкові реакції. При вмісті нафти 1-5% маси ґрунту був виявлений лінійний зв'язок між вмістом забруднювача і величиною тест-показника (Cornelis, 2001).

Цінними біоіндикаторами являются дощові черв’яки (Hund-Rinke et al., 2003). За кількістю дощових черв’яків, їх станом можна судити про ступінь забруднення ґрунтів. Ці тварини мають відповідні тест-реакції, які залежать не лише від тривалості забруднення, але й від дози забруднювача. Існує пряма залежність між концентрацією внесених нафтопродуктів і смертністю дощових черв’яків на забруднених ділянках в перші дні після внесення у ґрунт нафтопродуктів. Переваги дощових червяків як тест-обєктів полягають у чутливості до змін в ґрунті, що пов’язано із особливостями їх життєдіяльності: газообмін через шкіряні покриви, заковтування часточок ґрунту (Козлов, 2002).

Біотестування на дафніях стало широко використовуватися в контролі забруднення вод (Строганов, 1971). Популярність Daphnia magna як тест-обєкта пов’язана з тим, що вона легко розводиться в культурі, досить стійка в штучних умовах, дає цілий комплекс тест-реакцій, та має короткий життєвий цикл, що дозвляє прослідковувати токсичний вплив на наступні покоління (Брагинський, 2000). Біотестування ґрунтів із використанням дафній доцільно проводити лише на водних витяжках для гідрофільних речовин, тому для оцінки токсичності нафтопродуктів цей метод не є ефективним.

Комплексне біотестування, яке включає наступні тест-об'єкти: насіння рослин, мікроорганізми, ґрунтові безхребетні та ферменти можна використовувати як в повному обсязі, так і частково, в залежності від цільового призначення досліджень і ступеня нафтового забруднення ґрунту. Якщо проби з ґрунтовими ногохвістками і активність ферментів дають кількісну характеристику токсичності ґрунту при низькому та середньому ступені забруднення, то мікробіологічні тести зручні для опису стану сильно забруднених високотоксичних ґрунтів (Киреева и др., 2003). Тестування водними організмами, як правило, здійснюється на витяжках із забрудненого грунту, досліджуючи короткострокові періоди впливу. Переваги такого методу полягають у низьких витратах і швидкій відповіді. Проте, з екологічної точки зору, оцінка гострої дії, є менш значущою та репрезентативною. Такі тести можуть бути використані, наприклад, для виявлення потенційного впливу хімічних забруднюючих речовин на функціонування фільтраційного механізму ґрунтів (Keddy, 1995). Довготермінові методи біооцінки, що ґрунтуються на визначенні хронічного впливу, є більш значущим з екологічної точки зору і можуть надати інформацію про можливі наслідки зміни властивостей ґрунту як середовища існування. Тести гострої та хронічної дії відрізняються за тривалістю життя піддослідного організму, тобто періодом впливу.

Проте, лише комплексна оцінка, що враховує вплив на різні види організмів, різних трофічних рівнів може відображати ступінь екотоксичності ґрунту (Cornelis, 2001).

2. ОБ’ЄКТИ, МЕТОДИ ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1 Об’єкт дослідження та його характеристика

Льон звичайний ( Linum Usitatissimum L.) − вид рослин з родини льонових Linaceae. Однорічна травяниста рослина. Стебло циліндричне, вгорі гілчасте з ланцетовидними листками. Віночок з п’ятьма пелюстками блакитного кольору. Плід − п’ятигніздна куляста коробочка з десятьма маслянистими насінинами. Цвіте з червня по серпень, насіння достигає у липні (рис. 2.1). Насіння містить слизисті речовини (близько 12 %), пектин, жирну олію (30-40%), складену із гліцеридів лінолевої (35-40%), ліноленової (25-35%) та ), олеїнової (15-20 %), пальмітинової і стеаринової кислот, ціаногеновий глікозид лінамарин (1,5%), ензим лінамаразу, до 20-25% протеїнів, цукри, каротин тощо. Типові біотопи для льону звичайного − це узлісся, пустища, узбіччя доріг, вирощується у культурі. Рослина не вимоглива до умов середовища (Опред. высших растений Украины, 1987).

2.2 Підготовка матеріалу для дослідження

Для визначення фітотоксичності грунту були підготовлені зразки нафтозабрудненого грунту Для досліджень використовували сиру нафту густиною 0,86 г/мл, ґрунт глинистий (середньосуглинковий) з екологічно чистої території. У повітряно-сухий ґрунт вносили нафту за такою схемою:

· контроль (ґрунт чистий);

· 99 г чистого ґрунту + 1 г нафти (1% забруднення);

· 97,5 г чистого ґрунту + 2,5 г нафти (2,5% забруднення);

· 95 г чистого ґрунту + 5 г нафти (5% забруднення);

· 94 г чистого ґрунту + 6 г нафти (6% забруднення);

· 92 г чистого ґрунту + 8 г нафти (8% забруднення);

· 90 г чистого ґрунту + 10 г нафти (10% забруднення);

· 85 г чистого ґрунту + 15 г нафти (15% забруднення);

2.3 Методи досліджень

2.3.1 Визначення фітотоксичності ґрунту

Наважку ґрунту 20 г поміщали в ступку і зволожували водою приблизно до 75% від повної вологоємкості, добре розтирали цю масу. Потім суспензію переносили в чашки Петрі. При струшуванні чашки утворилося легеньке водяне дзеркальце.

На грунт у чашки висівали насіння льону звичайного (Linum usitatissimum L.) (по 20 штук). Закриті чашки ставили в термостат на при температурі +24°С. Через 3 доби рахували схожість насіння, на 6-ту добу – вимірювали довжину кореня і пагона проростків.

2.3.2 Визначення тест-показників льону звичайного

Після проростання насіння льону звичайного аналізували наступні тест-показники: індекс схожості (ІС) на 3-тю добу, індекс кореня (ІК) та індекс пагона (ІП) на 6-ту добу, індекс проростання насіння (ІПН) (Teaca, 2008).

,

де

− к-ть пророслого насіння в досліді,

− к-ть пророслого насіння в контролі;

,

де

− довжина кореня в досліді,

− довжина кореня в контролі;

,

де

− довжина пагона в досліді,

− довжина пагона в контролі;

2.4 Статистично-математичне опрацювання результатів

нафтовий забруднення ґрунт льон

Досліди проводили у п’ятикратній повторності. Отримані результати опрацьовували статистично з використанням програмного пакета Microsoft Excel для персональних комп’ютерів. Визначали середнє арифметичне, стандартну похибку. Достовірність різниці між контрольним і дослідними варіантами оцінювали за критерієм Стьюдента; вірогідними вважали різниці, де Р<0,05 (Кучеренко, 2001).

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

3.1 Залежність процесу проростання насіння льону звичайного (Linum usitatissimum L.) від концентрації нафти у ґрунті

Для проростання насіння необхідні певні умови, передусім – вода. Процес проростання насіння розпочинається після адсорбції води крізь мікропіле та насіннєві оболонки завдяки біоколоїдам, якими є білки, крохмаль, геміцелюлоза, пектинові речовини. Набрякання цих речовин створює силу для розриву оболонки. Зародок збільшується у розмірах завдяки росту клітин розтягуванням і поглинанню води. Зародковий корінець виходить унаслідок розриву насінної шкірки і насінину вважають пророслою (Терек, 2007).

Нами встановлено, що залежно від концентрації у ґрунті нафта по-різному впливає на проростання насіння льону звичайного (Linum usitatissimum L.). Криві динаміки проростання насіння в часі ілюструють, що при низьких концентраціях нафти насіння проростає швидше, ніж у контролі (рис. 3.1). На 3-тю добу при забрудненні 1% нафти у ґрунті кількість пророслого насіння на 9% більша, ніж у контролі, при 2,5% нафти – на 15%. При даних концентраціях криві динаміки проростання насіння швидше виходять на плато (кількість пророслого насіння досягає максимального значення на 4-ту добу). У контролі досягнення максимуму схожості спостерігається на 5-ту. Отже, нафта при низьких концентраціях (1%, 2,5%) сприяє виходу насіння із стану спокою та стимулює проростання насіння.