Ячмень и овес как биотестеры загрязнения почв жидкими отходами промышленности

— биология данных видов-индикаторов должна быть хорошо изучена.

     С помощью биоиндикаторов принципиально  возможно:

— обнаруживать места скоплений в экологических  системах различного рода загрязнений;

— проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений;

— только по биоиндикаторам можно судить о  степени вредности тех или  иных веществ для живой природы;

— прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы. [27].

     Преимуществом методов биоиндикации и биотестирования перед физико-химическими методами является интегральный характер ответных реакций организмов, которые:

— суммируют  все без исключения биологически важные данные об окружающей среде  и отражают ее состояние в целом;

— выявляют наличие в окружающей природной  среде комплекса загрязнителей;

— в  условиях хронической антропогенной  нагрузки биоиндикаторы могут реагировать  на очень слабые воздействия в  силу аккумуляции дозы;

— фиксируют  скорость происходящих в окружающей среде изменений;

— указывают  пути и места скоплений различного рода загрязнений в экологических  системах и возможные пути попадания  этих веществ в организм человека. [25].

     Особую  значимость имеет то обстоятельство, что биоиндикаторы отражают степень  опасности соответствующего состояния  окружающей среды для всех живых  организмов, в том числе и для  человека.

     Высокочувствительными к антропогенному загрязнению представителями  биоты являются организмы-индикаторы, которые используются для идентификации  изменений в окружающей среде, обусловленной  действием смеси загрязнителей.

     К чувствительным биоиндикаторам относятся  лишайники, мхи, почвенные и водные микроорганизмы (водоросли, бактерии, микрогрибы). В роли биоиндикаторов могут быть использованы пыльца растений, хвоя сосны обыкновенной и др. Среди  животных также выделяются группы организмов, положительно или отрицательно реагирующие  на различные формы антропогенной  трансформации среды (ракообразные, хирономиды, моллюски, личинки ручейников, поденок, веснянок и др.) [18].

     Присутствие толерантных индикаторных организмов в виде высокой плотности популяций или отсутствие чувствительных популяций может

служить показателями загрязнений.

     Традиционно для эколого-токсикологической оценки территорий применяют химико-аналитические  методы. Они дают как бы "моментальный снимок" картины загрязненности определенных объектов (вода, почва, донные отложения и т.д.) конкретными  токсикантами. Однако они не могут  отразить состояние экосистемы в  целом, оценить весь спектр загрязнителей  и их взаимодействие друг с другом. Кроме того, большими недостатками этих методов является их высокая  трудоемкость, необходимость приобретения высокоточного, дорогостоящего аналитического оборудования. При этом выявление  спектра загрязнителей компонентов  окружающей среды зачастую не позволяет  судить об их токсичности для теплокровных животных и человека. Для многих химических веществ не разработаны гигиенические нормативы (предельно-допустимые концентрации, пороговые дозы и т.п.), по которым можно оценить степень воздействия на человека. Для интегральной оценки воздействия поллютантов на агроценозы более применимы биологические методы с использованием специально выбранных животных-биотестов. [8].

     Биотестирование позволяет определить интегральную токсичность проб с анализируемых  территорий, оценить эколого-токсикологическое  состояние агроценозов и возможное  влияние на человека.

     Биотестирование широко применяется для контроля качества природных и токсичности  сточных вод, при проведении экологической  экспертизы новых технологий очистки  стоков, при обосновании нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих компонентов.

     Тест-растений обычно выбирают среди наиболее чувствительных к загрязняющим компонентам видов. Другое важное требование заключается в том, что воздействие токсиканта на растение должно вызывать ответную реакцию. Знание механизмов специфического токсического действия позволяет ослаблять или усиливать действие токсиканта с помощью специально подобранных фармакологических средств. Если последние обладают селективностью, то в ряде случаев становится возможным с помощью тест-объектов не только обнаружить токсический эффект, но и произвести групповую идентификацию токсиканта. Усиление действия с помощью фармакологических средств позволяет снизить порог обнаружения токсиканта, не прибегая к его концентрированию. [11].

     Биотестирование позволяет достаточно быстро и эффективно оценить интегральную токсичность  почвы до, во время и после биоремедиации, оценить эффективность технологии биоремедиации, а также показать, что продукты разложения поллютантов  являются малотоксичными для окружающей среды. Это обеспечивает оперативный  контроль за экологической безопасностью технологий, применяемых для биоремедиации. [4].

     Палинологический анализ, основанный на определении процента абортивности пыльцевых зерен, выявляет высокую чувствительность к загрязнению сосны обыкновенной, березы бородавчатой, таволги вязолистной, валерьяны лекарственной.

     Амосова Н. В. В работе «Биологическое действие металлов группы железа и алюминия на некоторые виды культурных растений» в качестве объектов исследования использовала высшие растения: ячмень (Hordeum L.), пшеница (Triticum L.), традесканция — клон-02 (Tradescantia). Данный выбор не случаен и обусловлен несколькими причинами: во-первых, растения по уровню своей биологической организации находятся на достаточно высокой ступени эволюционной лестницы, и этим приближаются к животным. В частности, также как и у животных и человека у растений функционирует система детоксификации тяжелых металлов с помощью фитохелатинов - аналогов металлотионеинов у животных. Во-вторых, для растений очень хорошо разработаны методы определения всевозможных генетических нарушений. В-третьих, традесканция, проростки ячменя и пшеницы являются доступными объектами для круглогодичного наблюдения. [1].

     Кожуро  Ю.И. (Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь) свои исследования проводил на проростках ячменя сорта «Визит» и «Гонар». Эта культура рекомендована им как возможный объект для цитогенетических исследований при изучении мутагенности факторов окружающей среды. [15]. 
 
 
 
 
 

     Глава 2. Условия, материалы, методы исследования. 

     2.1. Описание выбранной методики 

     Наше  исследование проводилось в лабораторных условиях. В качестве материала были взяты семена ячменя и овса. Исследование проводилось рулонным методом. Этот метод часто используется при мониторинге загрязнения почв, в том числе и жидкими отходами, а так же для определения токсичности самих жидких отходов. (Основы экотоксикологиии)

     В качестве загрязнителей мы использовали жидкие отходы одного из промышленных предприятий Кемеровской области, такие как:

1. техническая вода с нефтепродуктами;
2. отходы эмульсий и эмульсионных смесей ;
3. отходы чистящих и моющих средств, загрязненные нефтепродуктами, первый цех;
4. отработанная эмульсия;
5. отходы чистящих и моющих средств, загрязненные нефтепродуктами, второй цех;
6. растворитель от мойки деталей отработанный.

  Каждый  из шести загрязнителей был представлен  в опыте в пяти разведениях: первое разведение – 100% концентрация, второе- 50%, третье – 25%, четвертое - 12,5% и пятое  – 6, 25%.

  Семена  ячменя и овса укладывались на рулоны из фильтровальной бумаги, в каждом рулоне по 30 семян овса или ячменя. В емкости с различными концентрациями загрязнителя помещалось по две повторности  каждого из злаков.

  Метод основан на реакции тест-культур  на жидкие отходы, что позволяет  выявить токсическое, ингибирующее влияние на их развитие.

  На  седьмые сутки после закладки опыта мы измерили длину корней и  проростков, а так же определили всхожесть семян. После этого  семена поставили на высушивание. Затем произвели взвешивание сухих корней и ростков. 
 

2.2. Статистическая обработка  данных 

     После измерения всех параметров: длины  ростков, корней и их сухой массы, мы провели статистическую обработку  результатов. Статистическая обработка  проводилась по методикам Лакина, Плохинского и Доспехова. [10, 16, 20].

     Минимальное, максимальное, среднее значение и  размах варьирования длинны ростков представлены в таблице 1 (см. приложение 1).

     Был рассчитан коэффициент вариации (СV).

     Для ячменя:

первый  загрязнитель – CV = 88,6%,

второй – 89,6%,

третий  – 343%,

четвертый – 94,6%,

 пятый  – 37,7%,

 шестой  – 23,9%.

     Для овса:

первый  загрязнитель – CV = 62,6%,

второй  – 64,7%,

третий  – 59,8%,

 четвертый  – 58,2%,

 пятый  – 59,8%,

 шестой  – 9,7%.

     Коэффициент вариации представляет собой приведенное  к одинаковому масштабу среднее  квадратичное отклонение, которое показало , на сколько в среднем откланяется каждая особь от среднего значения по опыту.

     Среднее квадратичное значение также было подсчитано.

     Для ячменя оно составило:

1     загрязнитель – 2,48;

2. загрязнитель – 2,5;
3. загрязнитель – 4,5;
4. загрязнитель – 1,75;
5. загрязнитель – 0,87;
6. загрязнитель – 0,5.

Для овса:

1 загрязнитель  – 0,945;

2 загрязнитель  – 0,66;

3 загрязнитель  – 0,52;

4 загрязнитель  – 0,57;

5 загрязнитель  – 0, 73;

6 загрязнитель  – 0,2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 3. Результаты исследований 

     3.1. Зависимость всхожести  семян овса и ячменя от концентрации загрязнителей 

     При реакции ни на один загрязнитель ни ячмень ни овес не показали прямой зависимости  всхожести от концентрации. Таким  образом, можно сделать вывод, что каждый загрязнитель обладает самой токсичной концентрацией, которая не обязательно является максимальной.

     Рассмотрим  каждый из загрязнителей.

     Реакция на первый загрязнитель – техническую  воду с нефтепродуктами показала, что самая опасная его концентрация – 50%, при данном содержании загрязнителя ячмень показал минимальную всхожесть  – 66%, а овес еще более низкую – 19%.

     Второй  загрязнитель – отработанная эмульсия подействовал по-разному на злаки. Ячмень показал минимальную всхожесть  – 18% при концентрации загрязнителя 12,5%, а овес – при 50%. Данный загрязнитель оказал особо токсичное действие на ячмень, его всхожесть при первых четырех разведениях не превышала 31% , в то время как у овса она достигла 66%. Следовательно, ячмень можно рекомендовать как наиболее чувствительный тест-объект, определяющий наличие данного загрязнителя в почве.

     Реакция ячменя и овса на отходы эмульсий и эмульсионных смесей одного из цехов оказалась одинаковой, оба злака показали наименьшую всхожесть при 100% концентрации загрязнителя: ячмень - 35%, овес – 12%. При этом, максимальная всхожесть оказалась при четвертом разведении загрязнителя, 70% у ячменя и 80% у овса, а при пятом разведении злаки вновь снизили всхожесть до 63%, это может означать что, даже низкое содержание этого загрязнителя в почве является токсичным.