XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИТОТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ МЕТОДОМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ
Применяемые в настоящее время методы химического, физического и санитарно-микробиологического анализа не могут дать полной оценки воздействия человека на окружающую среду. Данные методы отражают ситуацию непосредственного в период взятия проб, методы биологического тестирования позволяют обнаружить воздействия на объекты окружающей среды предшествующие времени анализа. Кроме того, биологические объекты реагируют на все виды загрязнителей независимо от их природы и дают общий интегральный показатель качества природной среды или некоторых её компонентов.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха и почвы являются нефте- и газоперерабатывающие заводы, авто- и железнодорожный транспорт. В черте городов в атмосферу выбрасываются токсиканты, концентрации которых зачастую превышают предельно допустимые – это оксиды азота и серы, сероводород, тяжёлые металлы, выбросы твердых частиц. Почва, как депонирующий фактор городской среды, отражает длительность и интенсивность воздействия загрязняющих веществ. Например, загрязнение почв нефтью, её фракциями, а также продуктами переработки нарушает стабильное функционирование экосистемы вследствие этого меняются физико-химические свойства почвы, активность основных ферментов, участвующих в биологических процессах.
Методы биотестирования дают возможность охарактеризовать степень воздействия изучаемого фактора на биоценозы и природные среды.
Цель исследования: определение фитотоксичности почв, отобранных с участков, подвергающихся различному уровню техногенного загрязнения.
Исследование построено на биотестировании различных образцов почв, с определением их фитотоксичности методом проростков растения семейства крестоцветные ( Brassicaceae ) – клоповника посевного ( Lepidium sativum , L ). Это однолетнее, травянистое растение, относящееся к группе растений-биоиндикаторов. Выбранное растение характеризуется хорошей всхожестью, достаточно быстрым ростом и реакцией на изменяющиеся условия среды обитания.
Фитотоксичность – свойство почвы, обусловленное наличием загрязняющих веществ и токсинов, подавлять рост и развитие высших растений. Достоинствами метода определения фитотоксичности являются его простота, оперативность и достаточно хорошая воспроизводимость.
Объект и методы исследования. Семена клоповника посевного ( Lepidium sativum , L ) были собраны и сохранялись в бумажных пакетах. Специальной обработки семян (стратификация, скарификация) не проводилось. Отобранные для опыта в количестве по 100 штук семена высевались равномерно в 10 рядов по 10 штук в каждом в пластиковые контейнеры с почвой исследуемых участков. Контейнер с контрольным образцом почвы: грунт «Универсальный», предназначенный для посева цветочных и овощных культур (со слабокислой реакцией среды) и 3 контейнера с почвой разных частей города Оренбурга – первый участок «Промышленный район близ железнодорожных путей», второй участок – «пойма р. Урал», третий участок — «Очистные сооружения г. Оренбурга». Проращивание проводили при температуре 20–25 °С в течение 4–х суток. Далее проростки извлекались из почвы, отделялись от земли, просушивались, с проростком стряхивали остатки почвы и измеряли морфофизиологические признаки: окончательную длину всего растения, длину корней (отдельно) и длину наземной части растений (отдельно). Затем определяли энергию прорастание семян в %, фитотоксичность почв и класс токсичности почв.
Результаты и их обсуждение. Растительность как биотический компонент любой природной экосистемы играет решающую роль в структурно-функциональной организации экосистемы и определении ее границ. Растения чувствительны к нарушениям окружающей среды и наиболее наглядно отражают изменения экологической обстановки территории в результате антропогенного воздействия. Результаты проведённого исследования показывают, что все образцы почвы, отобранные с 3-х участков относятся к третьему классу фитотоксичности, значение которой варьирует от 0,51 до 0,59 и характеризуется как среднее. Для всех образцов зафиксирована достаточно высокая энергия прорастания, составляющая в среднем 84,3%, наибольшая отмечена для участка «Очистные сооружения г. Оренбурга» и составляет 90%, наименьшая энергия прорастания зафиксирована для образца почвы с участка «Промышленный район близ железнодорожных путей», составляет 76%. Для данного участка отмечена гибель 1,5% растений на 2 – 3 день после всходов, что, по-видимому, может быть обусловлено присутствием в почве фитотоксикантов. Показатели длины надземной и подземной частей проростков в среднем по всем участкам составляли 3,9 см, однако длина надземной части в основном преобладала в сравнении с контролем в среднем в 1,6 раза, что может свидетельствовать о тормозящем эффекте исследуемых образцов почв на рост клоповника посевного ( Lepidium sativum , L ), связанном или с особенностями структуры почвы, или с воздействием веществ, содержащихся в ней.
Таким образом, результаты эксперимента показывают, что растения могут повреждаться и гибнуть от загрязнителей в почве. В образцах почв всех взятых для анализа участков зафиксирована фитотоксичность, что свидетельствует о неблагоприятном состоянии почвенной среды города и прилежащих территорий. Следовательно, токсиканты, поступающие в воздух при выпадение осадков аккумулируются и, по-видимому, обладают длительным токсическим действием в отношении растений. В связи с этим, например, при выборе видов деревьев, кустарников и трав для озеленения городских территорий следует учитывать экологические требования, использовать растения, способные выдержать максимальные нагрузки, предусматривать проведение специальных работ по уходу за растениями. Необходимо четко определять порог устойчивости отдельных участков зеленых насаждений к различным видам антропогенных нагрузок.
Выражаем благодарность научному руководителю ст. преподавателю кафедры биологии Оренбургского государственного медицинского университета Т.В. Осинкиной за помощь в проведении данного исследования.
Источник
Методика определения фитотоксичности почвы методом проростков
Метод определения фитотоксичности на семенах высших растений
Surfase-active agents. Method for determination of phytotoxicity for higher plants
МКС 71.040.40
71.100.40
Дата введения 2017-01-01
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт бытовой химии «Росса» (ООО «Росса НИИБХ»), Техническим комитетом по стандартизации ТК 354 «Бытовая химия» и ООО «НПФ ВНИИПАВ и СП»
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 354 «Бытовая химия»
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (пртокол N 87-П от 20 апреля 2016 г.)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 июня 2016 г. N 760-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33777-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на анионные, неионогенные, катионные и амфолитные поверхностно-активные вещества (далее — ПАВ) и их смеси и устанавливает метод определения класса фитотоксичности ПАВ.
Сущность метода заключается в графическом определении пороговой массовой концентрации (ПК) испытуемого ПАВ в растворе, при которой среднее значение длин главных корней семян тест-растений равно среднему значению длин корней семян тест-растений в питьевой воде.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ OIML R 76-1-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания
ГОСТ OIML R 111-1-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Гири классов Е , Е , F , F , М , М , М , М и М . Часть 1. Метрологические и технические требования
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 1770-74 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести
ГОСТ 21241-89 Пинцеты медицинские. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры
ГОСТ 27025-86 Реактивы. Общие указания по проведению испытаний
ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний
ГОСТ 28950-91 Инструменты чертежные. Общие технические требования и методы испытания
ГОСТ 29169-91 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой
ГОСТ 32509-2013 Вещества поверхностно-активные. Метод определения биоразлагаемости в водной среде
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 фитотоксичность: Способность химических веществ (в т.ч. ПАВ), растворенных в воде, угнетать (ингибировать) прорастание семян высших растений.
3.2 область угнетения прорастания семян: Область значений массовых концентраций водных растворов испытуемого ПАВ, в которой средние значения длин главных проросших корней меньше, чем в питьевой воде.
Примечание — Для углеводородных ПАВ область угнетения прорастания семян тест-растений наблюдается в области массовых концентраций ПАВ в водном растворе, обуславливающих появление мицелл (т.н. ККМ), а именно 10-300 мг/дм .
3.3 область стимулирования прорастания семян: Область значений массовых концентраций водных растворов испытуемого ПАВ, в которой средние значения длин главных проросших корней больше, чем в питьевой воде.
Примечание — Для отдельных углеводородных ПАВ область стимулирования наблюдается в области массовых концентраций 2-50 мг/дм (в области достижения предельной адсорбции молекул ПАВ на границе вода-воздух).
3.4 тест-объект: Семена высших растений (рисунок 1).
Примечание — Для оценки фитотоксичности используют семена двух видов высших растений: одного однодольного и одного двудольного. В качестве однодольного растения используют овес (Avena sativa), в качестве двудольного — редьку масличную (Brassica rapa).
1 — проростки; 2 — корни; 3 — главный корень
3.5 главный корень: Корень максимальной длины.
3.6 пороговая массовая концентрация, ПК, мг/дм : Минимальная массовая концентрация ПАВ в воде замачивания, при которой проявляется фитотоксический эффект.
Примечание — ПК рассчитывают по активному веществу ПАВ (индивидуальных или технических).
3.7 фитотоксический эффект: Угнетение роста корней семян растений в растворе испытуемого ПАВ по сравнению с проращиванием семян тех же растений в питьевой воде.
3.8 коэффициент разбавления, К : Кратность разбавления раствора испытуемого ПАВ с массовой концентрацией 1000 мг/дм до значения ПК.
4 Общие указания
4.1 Общие указания по проведению испытаний — по ГОСТ 27025.
4.2 Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже указанных в настоящем стандарте.
4.3 При выполнении испытаний в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:
— температура окружающего воздуха в помещении: (22±1)°C;
— температура в термостате: (22±1)°C;
— атмосферное давление: (84-106) кПа;
— относительная влажность: 60%-80%.
5 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы и реактивы
Весы неавтоматического действия с неавтоматическим установлением показаний высокого (II) класса точности с действительной ценой деления 0,05 мг и максимальной нагрузкой 200 г по ГОСТ OIML R 76-1.
Набор гирь (1 г — 100 г) F по ГОСТ OIML R 111-1.
Термостат, обеспечивающий поддержание температуры в пределах от 20°C до 30°C.
Термометр жидкостный стеклянный с диапазоном измерений температуры от 0°C до 100°C и ценой деления шкалы 1°C по ГОСТ 28498.
Источник