Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Елисеева М.В. 1 Укенов Б.С. 1

---

1 ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет

Урбанизированные территории представляют особый уникальный тип природно-технических геосистем, в пределах которых сконцентрировано максимальное разнообразие видов воздействий человека на почву, как правило, это атмосферные выбросы предприятий, отвалы крупнотоннажных производств, топливно-энергетические комплексы, свалки отходов, аварии и автотранспорт. В настоящее время исследования городских территорий разнообразны, однако многие экологические проблемы «городского почвообразования» остаются недостаточно изученными, а в особенности вопросы влияния загрязняющих веществ на экологические функции почв. Почва является наиболее важным компонентом, формирующимся в условиях урбанизации геосистемы; она испытывает наиболее сильное влияние урбанистического давления, сорбирует поллютанты и трансформирует их. Высокий уровень техногенной нагрузки на урбанизированных территориях диктует необходимость разработки и внедрения современных, объективных методов контроля за загрязнением окружающей среды, оценки текущего состояния экосистемы и прогнозирования развития ситуации в будущем. Зоны же придорожной полосы, которые испытывают на себе наибольшую нагрузку, нуждаются в особом контроле техногенной нагрузки.

Статья в формате PDF

470 KB

экологическая оценка

Биотестирование

городские почвы

город оренбург

1. Багдасарян А. С. Эффективность использования тест-систем при оценке токсичности природных сред / А. С. Багдасарян // Экология и промышленность России. – 2007. – № 1. – С. 64.

2. БакинаЛ. Г. К методике фитотестирования техногенно загрязненных почв и грунтов / Л.Г. Бакина, Т.В. Бардина, Н. В. Маячкина и др. // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения: мат. Межд. конф. Апатиты, 31 августа – 3 сентября 2004 г. – Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН. – 2004. – Ч. 1. – С. 167-169.

3. Девятова Т. А. Биодиагностика техногенного загрязнения почв / Т. А. Девятова // Экология и промышленность России. – 2006. – № 1. – С. 36-37.

4. Елисеева М.В., Укенов Б.С. Фитотоксичность почв ботанического сада Оренбургского государственного университета /М.В. Елисеева, Б.С. Укенов // В сборнике: Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры Материалы Всероссийской научно-методической конференции. – 2016. – С. 1316-1320.

5. Селивановская С.Ю. Оценка токсичности почв с использованием контактного метода биотестирования /С.Ю. Селивановская, П.Ю. Галицкая // Токсикологический вестник. – 2006. – № 4. – С. 12-15.

6. Селивановская С. Ю. Создание тест-системы для оценки токсичности многокомпонентных образований, размещаемых в природной среде / С. Ю. Селивановская, В. З. Латыпова // Экология. – 2004. – № 1. – С. 21-24.

В настоящее время актуальное значение для проведения фундаментальных научных исследований и для выполнения практических производственных мероприятий мониторинга приобретают биомониторинг, биодиагностика и биоиндикация почв. В связи с этим растет интерес к биотест-системам, которые способны интегрально и оперативно дать токсикологическую характеристику природных и техногенных сред [1,6].

В опытах в качестве модельных биотестеров были использованы бактериальные культуры Escherichiacoli, Bacillussubtilis и Staphylococcusaureus, а также семена культур Avénasatíva L., Lepidiumsativum L. и Raphanussativus, которые отличаются высокой всхожестью и скоростью роста, дают стабильные и воспроизводимые результаты. Фитотоксичность почв определяется по изменению показателей прорастания семян (всхожесть, энергия прорастания) и интенсивности начального роста проростков (длина корней). Уровень фитотоксичности оценивается по ингибированию определяемых показателей по сравнению с таковыми у растений, выращиваемых на контроле. В качестве контрольного образца берется дистиллированная вода, а также общепринятые методы по определению загрязняющих веществ в почве, таких как гидрокарбонат-ионы, хлорид-ионы, сульфат-ионы, ионов кальция, магния, цинка, аммония и гидросульфид-ионы [4,5].

Для оценки экологического состояния почв определялись приоритетные загрязняющие вещества и суммарный показатель химического загрязнения (Zc). Оценка степени опасности загрязнения почв примесями по показателю Zс, проведена по оценочной шкале [2,3].

Из анализа полученных данных видно (таблица 1, 2), что на всех исследуемых территориях значительную долю в загрязнение вносят хлорид-ионы. Их содержание колеблется в диапазоне от 1179,1 мг/кг до 5654,65 мг/кг. Максимальное превышение фонового значения в 199,3 раза было зафиксировано в точке 12 по ул. Салмышской. Минимальное превышение фона (в 41,6 раза) выявлено на второй точке на ул. Братской. Высокий уровень содержания хлоридов свидетельствует о присутствии засоления хлоридного типа.

Еще одним показателем, характеризующим качество территории, является гидрокарбонат-ион, который в избытке способен обуславливать временную жесткость воды. Максимальная его концентрация была обнаружена в точке 15 на ул. Космическая и составила 1633,95 мг/кг, а минимальное содержание зафиксировано в точке 2, здесь превышения фона не наблюдается.

В значительных пределах варьирует и содержание ионов Ca2+ и Mg2+. Следствием высокой роли кальция в формировании общей жесткости воды является постоянный его контроль и в почве. Его содержание находится в диапазоне от 150,0 до 1514,3 мг/кг.

Максимальное превышение по фону ионов магния в среднем в 13,8 раза отмечено на ул. Салмышской.

Неудовлетворительная ситуация по гидросульфид-иону складывается в объектах № 12 и 14.

По сульфат-иону и иону аммония превышения фона не обнаружено.

Степень опасности загрязнения почвы цинком можно оценивать по кратности превышения ПДК (с учетом класса опасности). Цинк – элемент первого класса опасности. Как показывают полученные данные, содержание цинка в почвах объектов исследования меняется от 0,071 до 0,094 мг/кг, что по нижнему пределу в 9,4 раза выше фонового уровня. Тем не менее полученные значения не выходят за пределы установленного ОДК (согласно ГН 2.1.7.020-94 ОДК цинка составляет 110,0 мг/кг при рН < 5,5), что указывает на удовлетворительно складывающуюся ситуацию. «Удовлетворительная» категория определяет полную и неограниченную пригодность использования среды обитания, ее экологическую безопасность использования и безвредность для здоровья населения.

Таким образом, можно сделать вывод, что самая неблагоприятная ситуация складывается в объекте, расположенном по ул. Салмышская, а наиболее благоприятная – в объекте № 2 по ул. Братская.

Таблица 1

Концентрация загрязняющих веществ в почве

Таблица 2

Значение коэффициента концентрации загрязняющих веществ

При биотестировании почв с повышенным содержанием загрязняющих веществ было зафиксировано ингибированное и стимулированное развитие тест-откликов у редиса и шпината, менее чувствительной культурой оказался овёс.

Для определения токсичности почв служили высшие растения, поскольку продуктивность является важнейшим критерием качества почвы.

Определение фитотоксичности почвы представлены на рисунках 1, 2 и 3. Контролируемым показателем являются данные измерений длины корней проростков как наиболее информативный показатель при определении степени токсичности почвы.

Рис. 1. Всхожесть семян овса

1 – пр. Дзержинского, 2 – ул. Братская, 3 – ул. Джангильдина, 4 – ул. Родимцева, 5 – ул. Всесоюзная, 6 – пр. Победы, 7 – ул. Брестская, 8 – ул. Липовая, 9 – ул. Юных Ленинцев, 10 – ул. Просторная, 11 – ул. Волгоградская, 12 – ул. Салмышская, 13 – ул. Дружбы, 14 – ул. Конституции, 15 – ул. Космическая.

Анализ всхожести семян AvénasatívaL. указывает на присутствующее незначительное, слабое загрязнение в точках с 4 по 10, в 12, 14 и 15. Принято считать, что если всхожесть семян составляет 60–90 %, то почва слабо загрязнена. Кроме того, токсичными считают почвы, вызывающие угнетение прорастания более чем в 1,1 раза по сравнению с контрольным образцам.

Водная вытяжка почвы стимулировала развитие корневой системы овса. Максимальное ингибированное развитие под воздействием водных вытяжек, было зафиксировано для точки 12 и 15 и составило соответственно 42,31 % и 24,73 %. Минимальное ингибирующее действие на развитие корневой системы оказали водные вытяжки почв точек 4,7,8,10 и 11. Эффект торможения, рассчитываемый по длине корней, отмечен на участках по ул. Салмышской и Космической.

Рис. 2. Всхожесть семян редиса

1 – пр. Дзержинского, 2 – ул. Братская, 3 – ул. Джангильдина, 4 – ул. Родимцева, 5 – ул. Всесоюзная, 6 – пр. Победы, 7 – ул. Брестская, 8 – ул. Липовая, 9 – ул. Юных Ленинцев, 10 – ул. Просторная, 11 – ул. Волгоградская, 12 – ул. Салмышская, 13 – ул. Дружбы, 14 – ул. Конституции, 15 – ул. Космическая.

Незначительное подавление всхожести семян Raphanus sativus отмечено в точках 7 и 10, расположенных по улице Брестская и Просторная соответственно.

Водные вытяжки почв точек исследования 8 и 15 оказывают воздействие на развитие биомассы подземной части проростков редиса. Эффект торможения выявлен на ул. Липовая и Космическая.

Рис. 3. Всхожесть семенах шпината

1 – пр. Дзержинского, 2 – ул. Братская, 3 – ул. Джангильдина, 4 – ул. Родимцева, 5 – ул. Всесоюзная, 6 – пр. Победы, 7 – ул. Брестская, 8 – ул. Липовая, 9 – ул. Юных Ленинцев, 10 – ул. Просторная, 11 – ул. Волгоградская, 12 – ул. Салмышская, 13 – ул. Дружбы, 14 – ул. Конституции, 15 – ул. Космическая.

Наиболее чувствительными, значимыми оказались данные по всхожести семян Spinácia oleráceaL. Угнетение прорастания семян по сравнению с контролем в 1,16–1,44 раза наблюдается на следующих объектах: ул. Братсткая, Джангильдина, Родимцева, Победы, Брестская, Липовая, юных Ленинцев, Просторная и Космическая. Здесь же отмечен и эффект торможения корней проростков.

Водные вытяжки почв точек исследования 2,3,4,7,8 и 9 оказывают воздействие на развитие биомассы подземной части проростков шпината. Эффект торможения достигает максимального значения на 4 участке исследования и составляет 76,14 %.

В исследуемых образцах с помощью метода диффузии в агар оценивается подавляющее действие почвенных вытяжек на рост и развитие тестовых грамотрицательных бактериальных культур Escherichiacoli, и грамположительных Bacillussubtilis и Staphylococcusaureus. Антагонистическую активность оценивали по наличию зон подавления роста микроорганизмов в месте нанесения тестируемой пробы.

В результате проведенного исследования было установлено, что изучаемые вытяжки не оказали подавляющего действия на тест-микроорганизмы (рисунок 4), что можно интерпретировать как отсутствие токсических свойств в отношении бактерий у исследуемых почвенных вытяжек.

Рис. 4. Антагонистическая активность почвенных вытяжек в отношении тест-микроорганизмов

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами является важнейшей экологической проблемой современности, возрастающей с каждым годом. Тяжелые металлы, которые поступают в атмосферу, оказывают негативное воздействие на почвы и растения, что в свою очередь представляет угрозу для здоровья человека. Содержание тяжелых металлов в водных вытяжках почв техногенных зон не превышает ПДК, тем не менее, они подавляли и стимулировали развитие индикаторных признаков. Установлено, что редис (Raphanussativus), шпинат (Spináciaolerácea) и овёс (Avénasatíva) могут быть использованы для биотестирования почв техногенных зон городских территорий, промышленных зон. Шпинат более чувствителен к повышенному содержанию тяжелых металлов в почве.

В ходе проведённой работы отобраны методики, которые позволят вести комплексный мониторинг состояния окружающей среды данного населённого пункта.

Проанализировав полученные данные, можно придти к выводу, что на природную среду Дзержинского и других районов идет воздействие антропогенного характера, вследствие этого происходит ухудшение состояния геосистемы. Это сказывается на процессах жизнедеятельности растений и на состоянии почвенного покрова, который является одним из важных условий роста и развития растений, поэтому он нуждается в особом бережном отношении.

Библиографическая ссылка