CC BY
37
Вестник Челябинского государственного университета. 2013. № 7 (298). Биология. Вып. 2. С. 149-151.
ЭКОЛОГИЯ
Е. А. Пряхин, Д. И. Осипов
КОМБИНИРОВАННОЕ ДЕЙСТВИЕ НИТРАТОВ И БРОМАТОВ НА ЭЛОНГАЦИЮ КОРНЯ ПРОРОСТКА СЕМЯН ЛАТУКА ЬЛСГиСЛ SATIVA
Приводятся данные экспериментов по комбинированному действию нитрата и бромата натрия на элонгацию корня проростка семян латука, широко используемого в биотестировании показателя. Приведены значения ЭК50 для каждой соли. По результатам оценки действия смесей солей изоболо-графическим методом сделан вывод об антагонистическом взаимодействии нитратов и броматов в проведенных экспериментах.
Ключевые слова: комбинированное действие, нитрат натрия, бромат натрия, Lactuca sativa, изоболографическая модель.
Введение. Одной из актуальных проблем современной экологии является изучение эффектов одновременного действия нескольких факторов на биоценозы. В экосистемах, загрязненных промышленными отходами предприятий, чаще всего наблюдается комбинированное или сочетанное действие различных техногенных факторов. Одним из примеров этого, является загрязнение водоёмов в результате деятельности ПО «Маяк» [3]. Например, для промышленного водоёма В-17 ПО «Маяк» характерно высокое содержание в воде нитрата натрия (концентрация около 2,5 г/л), экстремально высокое содержание радионуклидов (суммарная активность в-излучающих радионуклидов в воде водоёма В-17 составляет порядка 105-106 Бк/л, суммарная активность б-излучающих радионуклидов — порядка 102 Бк/л) [3]. Кроме того, осенью 2011 г. в этом водоёме захоронили продукты дезактивации брома после аварии в Челябинске 1 сентября (максимальная возможная концентрация наиболее токсичного продукта дезактивации — бромата натрия 35 мг/л).
В настоящее время не ясно, какой характер будет носить комбинированное действие этих агентов на биоту в исследуемом водоёме. Решение этого вопроса возможно в рамках модельных экспериментальных работ по оценке действия нитратов, броматов и ионизирующего излучения на тест-объекты.
Использование семян латука является общепринятым инструментом оценки токсичности воды. Этот тест сопоставим по чувствительности с тестами, где в качестве объектов используют гидробионтов и относится к одному из самых чувствительных по оценке токсичности воды [1].
На основании результатов теста по оценке элонгации корня проростка латука делают вывод о токсичности водной среды для гидробионтов.
Цель. Оценка комбинированного действия нитрата натрия и бромата натрия на элонгацию корня проростка семян латука.
Материалы и методы. Изучение влияния комбинированного действия нитратов и броматов проводили с использованием методики определения токсичности проб питьевых, природных поверхностных, очищенных сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод с использованием в качестве тест-объекта семян латука (XасШса sativa L.) [1]. Методика основана на изменении длины корня проростка латука при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой пробе, по сравнению с контрольными семенами.
Оценка комбинированного действия двух веществ предполагает оценку токсичности растворов отдельно и при различных соотношениях концентраций исследуемых токсикантов.
Длину корня проростка определяли на 5 сутки прорастания семян в среде с концентрацией нитрата натрия 0,08; 0,16; 0,31; 0,63; 1,25; 2,5; 5 и 10 г/л. Испытывали следующие концентрации бромата натрия: 0,78; 1,56; 3,13; 6,25; 12,5; 25; 50 и 100 мг/л. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. На основе этих экспериментов оценивали эффективную концентрацию, приводящую к 95 % сокращению длины корня проростка латука (ЭК95) для каждого из веществ. Далее, для оценки токсичности смеси двух токсикантов готовили растворы, содержащие эти вещества в разных пропорциях. Концентрации веществ при комбинированном
№а№03, г/л
Изоболограмма (ЭК}д) взаимодействия нитрата натрия и бромата натрия на элонгацию корня проростка семян латука
действии исследуемых токсикантов рассчитывали по отношению к эффективной концентрации (ЭК95) каждого из веществ.
Для каждой группы рассчитывали среднюю длину корня проростка и ошибку среднего. Для расчёта эффективных концентраций или доз, приводящих к 50 % угнетению роста корня, использовали логистическую модель или модель Сьеренсена, описывающую эффект гормезиса [2; 6]. Для расчёта показателей токсичности формул изобол при комбинированном воздействии исследуемых факторов использовали пакет статистических программ R [4; 5].
Результаты и обсуждение. Зависимость длины корня проростка от концентрации нитрата натрия лучше всего описывалась логистической функцией. Расчёты показали, что значение ЭК50 для нитрата натрия составило 2,69 ± 0,62 г/л (95 % ДИ 1,43 - 3,96).
Зависимость длины корня проростка от концентрации бромата натрия лучше всего описывалась уравнением гормезиса, предложенного Сьеренсен. Расчёты показали, что значение ЭК50 для бромата натрия составило 23,05 ± 2,68 г/л (95 % ДИ 17,6 - 28,5).
Для оценки эффектов комбинированного действия нитрата натрия и бромата натрия использовали изоболографический метод. Для этого с помощью регрессионного анализа определяли линию регрессии, описывающую расчётные экспериментальные значения концентраций смесей
нитрата натрия и бромата натрия, приводящие к 50 % сокращению длины корня проростка латука. В соответствии с изоболографическим методом, если линия, описывающая эффект взаимодействия проходит выше линии аддитивного взаимодействия, говорят об антагонистическом взаимодействии исследуемых факторов, а если линия проходит ниже линии аддитивного взаимодействия, говорят о синергическом взаимодействии.
Дисперсионный анализ показал, что модель Велунда (модель выраженного антагонизма) хорошо описывает экспериментальные данные, т. е. она достоверно не отличается от модели со свободными значениями ЭК50 (или совпадает, или близко проходит от точек, характеризующих ЭК50 для различных смесей), F = 0,99; р = 0,32 и достоверно отличается от модели, описывающей аддитивный эффект ^ = 16; р = 0,000077). Это говорит о том, что при комбинированном воздействии нитрата натрия и бромата натрия наблюдается выраженное антагонистическое взаимодействие этих химических веществ при воздействии на семена латука (рис.). Пунктирной линией изображен эффект аддитивного взаимодействия, сплошной — модель Хьюлитта, характеризующая антагонистическое взаимодействие факторов.
Заключение. Таким образом, проведенные исследования показывают, что комбинированное действие нитрата натрия и бромата натрия на элонгацию корня проростка латука характеризуется антагонистическим взаимодействием.
Список литературы
1. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления по изменению длины корня проростка семян латука (Lactu-ca sativa L.). М0ТВл-БМ-004 2008. Челябинск : ФГУН УНПЦ РМ, 2008.
2. Cedergreen, N. Improved empirical models describing hormesis / N. Cedergreen, C. Ritz, J. C. Strei-big // Environmental Toxicology and Chemistry. 2005. Vol. 24. P. 3166-3172.
3. Pryakhin, E. A. Status of Ecosystems in Radioactive Waste Reservoirs of the Mayak Production Association in 2009 / E. A. Pryakhin,
G. A. Tryapitsina, L. V. Deryabina // Health Physics. 2012. Vol. 103, № 1. P. 61-63.
4. R: A language and environment for statistical computing / R Development Core Team. Vienna : R Foundation for Statistical Computing, 2011. 409 p.
5. Ritz, C. Bioassay Analysis using R / C. Ritz, J. C. Streibig // J. Statist. Software. 2005. Vol. 12, № 5. P 1-22.
6. Soerensen, H. An isobole-based statistical model and test for synergism/antagonism in binary mixture toxicity experiments / H. Soerensen, N. Cedergreen, I. M. Skovgaard // Environmental and Ecological Statistics. 2007. Vol. 14. P. 383-397.
