Научная статья на тему 'Эколого-токсикологическая оценка поведения оксида бериллия в почве'

Эколого-токсикологическая оценка поведения оксида бериллия в почве Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
495
66
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОЧВА / SOIL / ОКСИД БЕРИЛЛИЯ / BERYLLIUM OXIDE / МИГРАЦИОННЫЙ ВОДНЫЙ И ВОЗДУШНЫЙ / ОБЩЕСАНИТАРНЫЙ ПОКАЗАТЕЛИ ВРЕДНОСТИ / WATER-MIGRATION AND AIRMIGRATION INDICATORS OF HAZARD / ПОДПОРОГОВЫЙ УРОВЕНЬ / SUB-THRESHOLD LEVEL / GENERAL SANITARY INDICATOR OF HAZARD

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Масленников Александр Александрович, Демидова С.А.

Цель экспериментальное исследование опасности загр знени почвы оксидом берилли. Материалы и методы. В качестве объекта исследования использован оксид бериллия (окись бериллия, ВеО), номер по CAS 1304-56-9, с удельной плотностью d 4 20 = 3,03 г/см 3 и молекулярной массой 25,01. При проведении исследований руководствовались положениями методических рекомендаций [11], а также разработками принципов нормирования экзогенных веществ в почве, изложенными в монографии Е.И. Гончарука и Г.И. Сидоренко [3]. Перед началом экспериментов общеприн тыми методами определ -ли основные физико-химические характеристики почвы, модельного почвенного эталона и их смеси [3; 11]. Результаты и обсуждение. В настоящей работе впервые выполнены комплексные экспериментальные исследовани поведени оксида берилли в почве с определением его возможности к миграции из загрязненного грунта в атмосферный воздух и природные воды, а также к воздействию на микробоценоз, процессы нитрификации и ферментативную активность. Установлено, что у вещества при его внесении в почву в достаточно высоких уровн х отсутствует способность к испарению в атмосферный воздух (в концентрации 20,0 мг/кг и ниже), а также к проникновению в грунтовые воды (на уровне 5,0 мг/кг и ниже). В то же время присутствие оксида бериллия в почве приводит к весьма существенным изменением ряда ее биогеоценотических функций: негативному воздействию на микробоценоз, процессы нитрификации и интенсивность биохимических процессов. В результате проведенных исследований общесанитарного состо ни почвы установлены следующие допустимые концентрации данного химического соединения: почвенный микробоценоз 4,0 мг/кг; процессы нитрификации 3,0 мг/кг; ферментативная активность 4,0 мг/кг. Указанные исследования были составной частью работ по обоснованию гигиенического норматива содержания тестируемого ксенобиотика в почве.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Масленников Александр Александрович, Демидова С.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Ecological-and-toxicological effect of beryllium oxide on soils

Purpose. Experimental study risk of soil contamination with beryllium oxide. Materials and methods. The object of research was beryllium oxide (BeO), CAS # 1304-56-9, with relative density d 4 20 = 3,03 g/sm 3 and molecular weight 25.01. In our research we followed the methodical guidelines [11] given in the monograph of E.I. Goncharuk and G.I. Sidorenko, along with the standartiation principles for exogenous substances in soils [3]. Prior to the experiment, using standard methods, we identified the basic physical and chemical characteristics of the soli, the standard model of soils and the mixtures [3; 11]. Results and considerations. In this paper we present unique comprehensive experimental analysis of beryllium oxide effects on soils, its potential migration from contaminated soils to air and natural waters and its effects on microbiocaenosis, nitrification and soils enzymatic activity. We have discovered, that beryllium oxide introduced even into fairly superficial layers of soil, does not evaporate into air (at concentration 20.0 mg/kg and lower), and doe not penetrate into groundwater (at 5.0 mg/kg and lower). At the same time, the presence of beryllium oxide in soil leads to very significant changes in some biogeocenotic functions of soil: it has adverse effects on microbiocaenosis, nitrification activity and intensity of biochemical processes. Researched general sanitary state of soils suggests maximum limit allowed for beryllium oxide concentration in soil: • soil microbiocaenosis 4.0 mg/kg; • soil nitrification 0.25 mg/kg; • soil enzymatic activity 1.0 mg/kg. This study is a part of Soil hygienic standards analysis for the tested xenobiotic maximum limits allowed.

Текст научной работы на тему «Эколого-токсикологическая оценка поведения оксида бериллия в почве»

А.А. Масленников, С.А. Демидова

Эколого-токсикологическая оценка поведения оксида бериллия в почве

ФГУП Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии

ФМБА России, г. Волгоград

A.A. Maslennikov, S.A. Demidova

Ecological-and-toxicological effect of beryllium oxide on soils

FSUE Research Institute for Hygiene, Toxicology and Occupational Pathology

at FMBA Russia, Volgograd

Ключевые слова•

Keywords'

Цель..................

Материалы и методы•

Результаты и обсуждение•

Purpose..................

Materials and methods•

Results and considerations•

Введение

Проблема загрязнения окружающей среды соединениями бериллия на территории Российской Федерации обусловлена широким внедрением в последние десятилетия значительного количества отечественных и зарубежных бериллийсодержащих промышленных технологий, в то время как контроль образования различных соединений токсиканта, распространения их в окружающей среде практически не проводится [8; 20; 23].

Антропогенными источниками поступления в окружающую среду оксида бериллия (ВеО) наряду с участками добычи, переработки руды, транспортировки концентратов, отвалами разведочных штолен являются также промышленные объекты, использующие различные виды топлива, предприятия, применяющие бериллий и его соединения [26]. Загрязнения атмосферы, воды, почвы соединением вызываются сжиганием топлива, выхлопными газами автотранспорта, выбросами промышленных предприятий, в частности железо- и стальпроизводящими. Загрязнение ВеО может наблюдаться в районе предприятий по их обогащению, местах складирования концентратов и дальнейшей переработки [25; 27; 28].

Соединения бериллия (в том числе оксид) широко применяют в производстве рентгеновских и неоновых светильных трубок, люминофоров; в ядерной технике в качестве отражателя нейтронов в реакторах, для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов, а также в качестве источника нейтронов [26]. Оксид бериллия применяют как огнеупор в турбо- и ракетостроении, в качестве катализатора в органическом синтезе, в производстве специальных стекол [1].

Вещество обнаружено в растениях, произрастающих на бериллийсодержащих почвах, а также в тканях и костях животных. Повышенное содержание солей рассматриваемого вещества в пище способствует образованию в организме растворимого фосфата бериллия. Постоянно «похищая» фосфаты, бериллий тем самым способствует ослаблению костной ткани — это и есть причина болезни [17].

Для бериллия и его соединений (в пересчете на бериллий) разработаны предельно

допустимые концентрации (ПДК) в воздухе (атмосферы и рабочей зоны), а также в воде водоемов [1; 26]. В то же время поведение оксида бериллия в почве практически не изучено, что предопределило проведение настоящих исследований.

Материалы и методы

В качестве объекта исследования использован оксид бериллия (окись бериллия), номер по CAS — 1304-56-9, с удельной плотностью • 420 = 3,03 г/см3 и молекулярной массой 25,01. Данное соединение представляет собой твердое бесцветное или белое кристаллическое вещество [2; 26] с высокой температурой плавления (2578 С) и кипения (4300 С). Кроме того, химагент практически не растворяется в воде (5,0х 10-4 моль/л) [24], в связи с чем при выполнении запланированных экспериментальных исследований измельченное соединение в заданных количествах вносили непосредственно в модельную почву при тщательном перемешивании.

При выборе методов исследования руководствовались положениями, изложенными в соответствующей монографии [3], а также действующими методическими документами [11; 12; 14].

Перед началом экспериментов общепринятыми методами определяли основные физико-химические характеристики почвы, модельного почвенного эталона (МПЭ) и их смеси [3; 11].

На первом этапе исследования оценивали способность вещества мигрировать из почвы в воздух (воздушно-миграционный показатель). Эксперименты проводили в камерах объемом 100 дм3, оснащенных оборудованием для отбора проб воздуха и регулирующим устройством кратности воздухообмена, отбирая воздух над загрязненным МПЭ посредством его аккумулирования через патрон на фильтр АФА-ВП-10 при инициируемом отборе заданного объема воздуха [13]. При этом критериально значимым установлен уровень хемотоксиканта, не превышающий ПДК бериллия и его соединений (в пересчете на бериллий) в воздухе атмосферы [1; 26]. Измерение содержания химагента в пробах воздуха проводили газохроматогра-фическим методом [13; 21].

Помимо указанного исследовали возможность токсиканта попадать из почвы в подземные воды и далее в источники водо-потребления. С этой целью применяли фильтрационные колонки, заполненные МПЭ. Модельные установки собирали из 4 секций высотой по 25 см каждая и последовательно заполняли МПЭ с влажностью 60,0% от полной влагоемкости (объем дехлорированной водопроводной воды — 128,0 мл) [3; 11]. В качестве негативного контроля использовали МПЭ, не загрязненный токсикантом. Отбор фильтрата, прошедшего через миграционную установку, осуществляли дробно 3 раза в день через 30 минут после увлажнения колонки. Первичное орошение колонки проводили непосредственно после внесения токсиканта [3; 11].

Содержание вещества в фильтрационных водах после возможного прохождения через миграционную колонку определяли методом атомной абсорбции с прямой электротермической атомизацией проб [21]. В качестве критериально значимого принимали уровень содержания тестируемого вещества в почве, при котором оно мигрирует из грунта в подземные воды в количествах, не превышающих ПДКвв [1; 26].

В ходе изучения воздействия экзогенного вещества на почвенный микробоценоз анализировали жизнеспособность кишечной палочки (......-»-»»»-), сапрофитной микрофлоры, актиномицетов и почвенных грибов (микромицетов) с последующим обоснованием пороговой и допустимой концентраций хе-мотоксиканта в почве по данному показателю вредности [3; 9-12; 14; 15; 19; 22].

Изменения в динамике процессов нитрификации под воздействием токсиканта в почве оценивали по следующим показателям [3-5; 11; 19]:

• азот аммонийный — фотоколориметриче-ски, по реакции с реактивом Несслера;

• азот нитритов — фотоколориметрически, с а-нафтиламином и сульфаниловой кислотой;

• азот нитратов — фотоколориметрически, с салициловокислым натрием.

Токсическое воздействие оксида бериллия на интенсивность биохимических процес-

сов, протекающих в почве, характеризовали по следующим выбранным ферментативным показателям — протеаз и каталазы [3; 9; 11].

Для создания экстремальных условий все исследования за исключением изучения общесанитарного режима почвы проводили на МПЭ. В качестве МПЭ использовали предварительно подготовленный среднемел-козернистый карьерный песок, отобранный с глубины не менее 3 м от поверхности грунта [3; 11], который обеспечивал максимальную фильтрацию и минимальную сорбцион-ную способность.

В целях обеспечения характерно -го микробоценоза почвы, необходимого при выполнении микробиологических исследований, формировали смесь модельной почвы и МПЭ с таким расчетом, чтобы содержание углерода в ней составляло 0,5%. Именно такая почва, как известно, в меньшей степени способствует ускоренному распаду химических веществ с учетом биологического фактора [3]. В качестве модельной использована почва (верхний слой 0,0—25,0 см) средней полосы европейской части России. При этом соотношение модельной смеси (МПЭ и модельная почва) составило 4:1.

Результаты исследования и их обсуждение

Характеристика МПЭ, почвы и их смеси приведена в табл. 1.

Анализ представленных данных свидетельствует о том, что МПЭ и его смесь с модельной почвой имеют нейтральную рН и невысокий органический показатель ( органический углерод по Тюрину) . Кроме того, почвенная смесь обладает умеренной полной влагоемкостью, что способствует предотвращению вымывания из нее питательных веществ [6; 7; 15; 16; 18—20]. В соответствии с изложенными результатами сделан вывод о том, что модельная почва, МПЭ и смесь, составленная из них, полностью соответствуют общеустановленным требованиям и могут быть использованы для последующих исследований [3; 11].

Способность вещества мигрировать в воздух исследовали при загрязнении им МПЭ в достаточно высоких концентрациях: 20,0 и 4,0 мг/кг. Продолжительность эксперимен-

Физико-химические свойства МПЭ, почвы и их смеси

Показатели и единицы измерения Модельный почвенный эталон (песок) Модельная почва (песок, глина, органика) Смесь почвы с МПЭ (4:1) -преимущественно песок с добавлением органики

Механический состав: — количество частиц '>0,1 мм, % — количество частиц '<0,1 мм, % — максимальный диаметр частиц, мм 95,0 5,0 0,5 - -

Полная влагоемкость, % 21,21 52,56 42,19

рН водной вытяжки 7,22 8,62 7,45

Органический углерод по Тюрину, % 0,02 1,2 0,50

Окислительно-восстановительный потенциал ••, шУ 187 288 161

тов составляла 3 часа. Схема отборов проб воздуха была следующей: через 1 час после внесения вещества в исследуемую среду и далее еще 2 раза через каждый час.

В результате проведенных экспериментов установлено, что ВеО во всех уровнях в течение всего временного периода в воздухе не обнаружен. С учетом представленных данных можно констатировать, что при испытании вещества в достаточно высоких уровнях пороговую концентрацию оксида бериллия по миграционному воздушному показателю вредности установить не представлялось возможным. В этой связи в качестве подпорогово-го уровня принята максимальная концентрация вещества, применяемая в эксперименте, — 20,0 мг/кг.

При исследовании опасности миграции оксида бериллия из почвы в грунтовые воды в верхние секции модельных фильтрационных установок вносили по 1 кг сухого МПЭ, содержавшего вещество в количестве 5,0; 1,0 и 0,2 мг/кг.

В процессе проведения опыта установлено, что вещество в течение всего эксперимента в фильтрационные воды не проникает. С учетом изложенного можно констатировать, что в рамках проведенного эксперимента минимально действующая концентрация вещества не определена. В качестве подпоро-говой (недействующей) концентрации оксида бериллия, содержащегося в МПЭ, принят максимальный уровень токсиканта в данном опыте — 5,0 мг/кг.

При изучении микробоценоза почвы токсическое влияние ВеО оценивали в следующих концентрациях: 20,0; 4,0 и 1,0 мг/кг.

В качестве критериально значимой величины принимали уровень подавления роста микроорганизмов, соответствующий 50%

[3; 11].

В ходе работ установлено, что наличие в грунте ВеО негативно воздействует на ........ В частности, при содержании токсиканта в почве на уровне 20,0 мг/кг на 3-и сутки исследований выявлено критериально значимое угнетение ее роста до 53,49% (табл. 2). Кроме того, обращает на себя внимание факт увеличения численности указанного вида микрофлоры (до 50,73%) на 1-е сутки эксперимента. Следует отметить, что в соответствии с МР № 2609—82 повышение численности микрофлоры не является критериально значимым [11] . В то же время, согласно общепринятым подходам к оценке состояния почвенной микрофлоры, обнаруженные изменения свидетельствуют о явном загрязнении данной экосистемы условно-патогенными бактериями [3; 11].

При снижении содержания вещества в почве до 4,0 мг/кг и ниже подавления роста клеток данных микроорганизмов не обнаружено.

Наряду с отмеченным численность колоний сапрофитных бактерий, микромице-тов и актиномицетов в течение всего эксперимента не имела статистически значимых межгрупповых различий (см. табл. 2).

Таким образом, можно констатировать, что концентрация оксида бериллия 20,0 мг/кг является пороговой, а уровень вещества 4,0 мг/кг — подпороговым (максимально недействующим) по воздействию на микробоценоз почвы.

Воздействие оксида бериллия на общую численность почвенных микроорганизмов (колониеобразующие единицы / 1 г почвы с учетом влажности)

Объект Срок Контроль Содержание оксида бериллия в почве, мг/кг

иссле- наблю- 20,0 4,0 1,0

дования дения, суг • ±* • ±* Эффект воздействия, % • ±* Эффект воздействия, % • ±* Эффект воздействия, %

0 (фон) 151,67±11,84 - - - - - -

1 111,68±9,76 168,33±12,35 50,73 143,33±20,34 28,34 137,50±30,27 23,12

3 296,17±21,03 137,75±10,54 53,49*| 320,83±30,47 8,33 238,33±20,69 19,53

7 75,00±6,34 92,50±8,95 23,33 68,33±5,67 8,89 83,33±7,61 11,11

е 0 (фон) 2897,33±250,84 - - - - - -

и ни 1 2466,68±230,76 2200,00±190,35 10,81 2453,33±230,34 0,54 2200,00±210,17 10,81

ти ир е ^ н = а рак 3 2566,68±210,03 1746,68±150,54 31,95 1933,33±180,47 24,68 2393,33±230,69 6,75

7 3800,00±340,34 2666,68±260,95 29,82 2640,00±240,67 30,53 2566,68±247,61 32,46

§ 40 и 10 1913,33±174,78 1666,67±164,23 12,89 1675,67±174,78 12,42 2093,33±198,95 9,41

14 2376,68±224,97 2583,33±234,62 8,69 2796,68±267,87 17,67 2216,68±223,67 6,73

0 (фон) 5,33±0,44 - - - - - -

1 3,08±0,26 2,07±0,15 32,79 2,33±0,14 24,35 2,50±0,27 18,83

Грибы 3 2,58±0,23 2,08±0,24 19,38 3,08±0,27 19,38 3,02±0,29 17,05

7 2,92±0,24 2,92±0,15 0,00 2,67±0,27 8,56 2,83±0,21 3,08

10 3,25±0,27 2,83±0,19 12,92 2,67±0,27 17,85 2,75±0,23 15,38

14 2,92±0,21 3,17±0,32 8,56 3,88±0,23 32,88 3,75±0,31 28,42

0 (фон) 5,33±0,44 - - - - - -

т е я и м 1 3,08±0,26 2,07±0,15 32,79 2,33±0,14 24,35 2,50±0,27 18,83

3 2,58±0,23 2,08±0,24 19,38 3,08±0,27 19,38 3,02±0,29 17,05

о н и т к 7 2,92±0,24 2,92±0,15 0,00 2,67±0,27 8,56 2,83±0,21 3,08

10 3,25±0,27 2,83±0,19 12,92 2,67±0,27 17,85 2,75±0,23 15,38

14 2,92±0,21 3,17±0,32 8,56 3,88±0,23 32,88 3,75±0,31 28,42

Примечание: Ц — направленность изменения показателей относительно контроля.

В ходе проведения экспериментов по изучению воздействия вещества на триаду азота критериально значимой величиной был выход измерений данных показателей за пределы 25% при длительности наблюдений 14 дней [3; 11].

Влияние оксида бериллия на процессы нитрификации оценивали при его поступлении в почву в концентрациях 12,0; 6,0 и 3,0 мг/кг.

Как следует из представленных данных, тестируемый ксенобиотик оказывал негативное воздействие на динамику процессов нитрификации только при его содержании в почве в концентрациях 12,0 и 6,0 мг/кг (табл. 3). В ходе эксперимента зарегистрировано достоверное замедление процесса переработки азота нитритов (промежуточный продукт жизнедеятельности бактерий) с 1-х по 10-е сутки (от 28,57 до 47,06%), а также понижение содержания азота нитратов (заключительная стадия преобразования) на 1-е, 10-е и 14-е сутки (от 26,32 до 36,88%). Кроме того, обращает на себя внимание факт увеличения содер-

жания азота аммонийного (до 92,81%) на всех уровнях с 3-х по 14-е сутки исследований (см. табл. 3). Следует отметить, что в соответствии с МР № 2609—82 превышение содержания аммиачного азота в почве не является критериально значимым [11] . Однако, согласно общепринятым подходам к оценке состояния азотного баланса в грунте, обнаруженные изменения свидетельствуют о явном нарушении круговорота азота в данной экосистеме [3; 6; 7; 11; 15—20].

В то же время при наличии ВеО в почве в концентрации 3,0 мг/кг в течение 14 суток каких-либо существенных отличий в динамике триады азота по сравнению с контрольными образцами грунта не отмечено (см. табл. 3).

Таким образом, пороговой концентрацией оксида бериллия в данных исследованиях является уровень 6,0 мг/кг, а допустимой — 3,0 мг/кг как не оказывающей вредного воздействия на нитрифицирующие процессы почвы.

При постановке опытов по оценке токсического воздействия ВеО на интенсив-

Воздействие оксида бериллия на процессы нитрификации в почве

Объект исследования Срок наблюдения, суг Контроль Содержание оксида бериллия в почве, мг/кг

12,0 6,0 3,0

• ±* • ±* Эффект воздействия, % • ±* Эффект воздействия, % • ±* Эффект воздействия, %

Азот аммонийный, мг/100 г почвы 0 (фон) 1,575±0,075 - - - - - -

1 1,269±0,097 1,511±0,102 19,07 1,425±0,125 12,29 1,346±0,095 6,07

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3 0,931±0,086 1,275±0,114 36,95' 1,198±0,075 28,68'[' 1,357±0,125 45,76'

7 1,432±0,099 1,991±0,201 39,04' 1,470±0,136 2,65 1,337±0,124 6,63

10 1,440±0,095 2,300±0,192 59,72' 2,350±0,203 63,19' 1,456±0,127 1,11

14 0,487±0,034 0,939±0,085 92,81' 0,897±0,093 84,19' 0,558±0,052 14,58

Азот нитритов, мг/100 г почвы 0 (фон) 0,059±0,003 - - - - - -

1 0,042±0,003 0,028±0,002 33,33*1 0,030±0,003 28,57*; 0,039±0,004 7,14

3 0,046±0,004 0,028±0,003 39,13*| 0,032±0,004 30,43*; 0,039±0,004 7,14

7 0,051±0,005 0,027±0,003 47,06*| 0,039±0,004 23,53 0,041±0,003 18,16

10 0,051±0,005 0,024±0,002 31,43*| 0,029±0,003 17,14 0,038±0,003 8,57

14 0,024±0,002 0,020±0,001 16,17 0,026±0,002 8,33 0,022±0,002 8,33

Азот нитратов, мг/100 г почвы 0 (фон) 0,310±0,013 - - - - - -

1 0,160±0,014 0,101±0,009 36,88| 0,111±0,021 30,63*; 0,181±0,017 13,13

3 0,115±0,012 0,119±0,017 3,48 0,116±0,014 0,87 0,112±0,011 3,26

7 0,067±0,005 0,055±0,005 17,42 0,078±0,007 16,42 0,076±0,008 13,43

10 0,133±0,012 0,098±0,008 26,32*; 0,094±0,008 29,32*; 0,123±0,012 7,52

14 0,198±0,020 0,140±0,012 29,29*| 0,142±0,015 28,28*; 0,194±0,018 2,02

Примечание: — направленность изменения показателей относительно контроля.

ность биохимических процессов, протекающих в почве, определяли активность следующих ферментов — протеаз и каталазы [3; 9]. В качестве критериально значимой величины принимали процент подавления ферментативной активности, равный 25% относительно контроля [11].

Негативное влияние вещества на ферментативную активность оценивали в количестве 8,0; 4,0; 2,0 и 1,0 мг/кг в двух сериях опытов.

В первой серии изучали токсические свойства оксида бериллия при его воздействии на ферментативную активность почвы в количестве 8,0 мг/кг.

В ходе исследований установлено, что наличие в грунте вещества отрицательно влияет на активность протеаз. При этом с учетом продолжительности проведения опыта и уровня химагента токсические проявления соединения носили однонаправленный характер изменений (табл. 4). В частности, на 3-и, 7-е и 10-е сутки исследований выявлено критериально значимое снижение ферментативной активности (от 25,11 до 37,50%).

Следует отметить, что на протяжении всего эксперимента активность каталазы не

претерпевала видимых изменений, в связи с чем оценку данного фермента в дальнейших исследованиях не проводили (см. табл. 4).

Во второй серии экспериментов для уточнения порогового и подпорогового показателей вещество испытывали на уровнях 4,0; 2,0 и 1,0 мг/кг.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что наличие в грунте ВеО в указанных уровнях не оказывает достоверного отрицательного воздействия на активность протеаз почвы (табл. 5).

С учетом изложенного сделан вывод о том, что уровень токсиканта 8,0 мг/кг является пороговым, а концентрация 4,0 мг/кг — подпороговой ( максимально недействующей) по воздействию на ферментативную активность почвы.

Анализ проведенной общесанитарной характеристики почвы свидетельствует о том, что присутствие оксида бериллия приводит к весьма существенным изменениям ряда ее биогеоценотических функций: деградации ее микробоценоза, нарушению процессов нитрификации и изменению ферментативной активности.

Характеристика ферментативной активности почвы — I серия опытов

Период посева, сут Контроль Содержание оксида бериллия в почвенной смеси, мг/кг

8,0

• ±* • ±* Эффект воздействия, %

Влияние оксида бериллия на активность протеаз (мг глицерина на 100,0 г почвы за 24 часа)

0 15,00±1,13 14,50±1,06 3,33

1 11,50±1,04 8,67±0,68 24,61

3 69,50±5,35 20,50±2,07 37,50*|

7 89,77±7,69 61,57±5,92 31,41*|

10 115,50±10,76 86,50±7,34 25,11*|

14 120,95±11,37 126,25±12,35 4,38

Влияние оксида бериллия на активность каталазы (мг О2 на 1,0 г почвы за 1 мин.)

0 5,37±0,44 5,37±0,51 0,00

1 6,5±0,56 6,5±0,62 0,00

3 6,6±0,63 6,67±0,56 1,06

7 2,01±0,19 2,51±0,29 24,88

10 1,89±0,17 2,17±0,23 14,82

14 1,59±0,14 1,89±0,20 18,87

Результаты выполненных исследований, характеризующие особенности токсического воздействия тестируемого соединения на почву, в обобщенном виде представлены в табл. 6.

Из приведенных данных следует, что наиболее чувствительными к влиянию вещества оказались нитрифицирующие бактерии, об активности которых судили по процессам нитрификации, происходящим в почве.

Установленные особенности поведения оксида бериллия в почве будут учтены при обосновании ПДК соединения в данной экосистеме.

Выводы

1. Допустимая концентрация оксида бериллия по миграционному воздушному показателю вредности составляет 20,0 мг/кг.

2. В качестве недействующей концентрации

Характеристика ферментативной активности почвы — II серия опытов

Период посева, сут Контроль Содержание оксида бериллия в почвенной смеси, мг/кг

4,0 2,0 1,0

• ±* • ±* Эффект воздействия, % • ±* Эффект воздействия, % • ±* Эффект воздействия, %

Влияние оксида бериллия на активность протеаз (мг глицерина на 100,0 г почвы за 24 часа)

0 40,00±3,42 32,50±3,57 18,75 32,50±3,73 18,75 37,50±3,25 6,25

1 56,50±4,57 56,50±5,06 0,00 43,00±4,52 23,89 42,50±4,61 24,78

3 54,00±5,58 46,50±3,31 13,89 41,00±0,43 24,07 42,50±4,32 21,30

7 47,50±4,48 47,50±4,32 0,00 55,00±5,67 15,79 51,27±5,17 7,94

10 64,00±6,67 79,50±7,64 24,22 74,00±7,51 15,63 59,50±5,31 7,03

14 94,50±9,72 72,50±6,97 23,28 75,5±7,64 20,11 89,00±8,73 5,82

Комплексная эколого-токсикологическая оценка воздействия оксида бериллия на почву

№ Показатели вредности Действующие концентрации, мг/кг Недействующие концентрации, мг/кг

I Миграционный воздушный не установлено 20,0

II Миграционный водный не установлено 5,0

III Общесанитарный:

- почвенный микробоценоз; 20,0 4,0

- ферментативная активность; 8,0 4,0

- процессы нитрификации 6,0 3,0

исследуемого соединения по миграционному водному показателю вредности принята величина 5,0 мг/кг.

3. Данное экзогенное вещество в концентрации 4,0 мг/кг не приводит к изменению микробоценоза почвы и нарушению ее экобаланса.

4. Оксид бериллия оказывает токсическое воздействие на процессы нитрификации при содержании в почве в концентрации выше 3,0 мг/кг.

5. Содержание токсиканта в почве на уровне 4,0 мг/кг и ниже не влияет на ее ферментативную активность.

Литература

1. Википедия. Бериллий. URL: http:// ru.wikipedia.org/wiki/бериллий (дата обращения: 15.05.2012).

2. Вредные вещества в промышленности. Неорганические и элементорганические соединения / Под ред. Н.В. Лазарева, И.Д. Гадаскиной. Т. 3. Л.: Химия, 1977.

3. Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве: Руководство. М.: Медицина, 1986.

4. ГОСТ 26488-85. Почвы. Определение нитратов по методу ЦИНАО. М.: Изд-во стандартов, 2013.

5. ГОСТ 26489-85. Почвы. Определение обменного аммония по методу ЦИНАО. М.: Изд-во стандартов, 2010.

6. Исидоров В.А. Экологическая химия. СПб.: Химиздат, 2001.

7. Кауричев И.С. Почвоведение / 3-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1982.

8. Лотош В.Е. Фундаментальные основы природопользования. Кн. 2. Экология природопользования. Екатеринбург: Полиграфист, 2007.

9. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980.

10. Мишустин Е.Н., Перцовская М.И., Горбов В.А. Санитарная микробиология почвы. М.: Наука, 1979.

11. МР № 2609-82. Методические рекомендации по обоснованию ПДК химических веществ в почве. М., 1982.

12. МУ № 1446-76. Методические указания по санитарно-микробиологическому исследованию почвы. М., 1977.

13. МУ № 1612-77. Методические указания на газохроматографическое определение бериллия в воздухе. М., 1977.

14. МУ № 2.1.7.730-99. Методические указания по гигиенической оценке качества почвы населенных мест. М., 1999.

15. Никитин Д. И. Почвенная микробиология. М.: Колос, 1979.

16. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М.: Высшая школа, 2005.

17. Популярная библиотека химических элементов. Бериллий. URL: http://n-t. ru/ri/ps/pb004.htm (дата обращения: 17.05.2012).

18. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв / Под общ. ред. Д.С. Орлова, В.Д. Василевского. М.: МГУ, 1994.

19. Практикум по почвоведению / Под ред. И.С. Кауричева. М.: Колос, 1990.

20. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. М.: Финансы и статистика, 2005.

21. РД 52.24.377-2008. Министерство природных ресурсов и экологии РФ. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Массовая концентрация алюминия, бериллия, ванадия, железа, кадмия, кобальта, марганца, меди, молибдена, никеля, свинца, серебра, хрома и цинка в водах. Методика выполнения измерений методом атомной абсорбции с прямой электротермической атомизаци-ей проб / Разработчики: Т.В. Князева, А.М. Аниканов; утв. 25.08.2008 г.; ат-тест. ГУ ГХИ от 15.04.2008 г.; зарегистр. ЦМТР ГУ «НПО Тайфун» РД 52.24.3772008 от 03.09.2009 г.

22. Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии: Учеб. пособ. / Под ред. Н.П. Елинова. М.: Медицина, 1988.

23. Садовникова Л.К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении / 3-е изд., перераб. М.: Высшая школа, 2006.

24. Сайт о химии. Оксид бериллия. URL: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/550. html (дата обращения: 15.05.2012).

25. Филов В.А. Бериллий и его соединения: окружающая среда, токсикология, гигиена // Российский химический журнал. 2004. Т. 48. № 2. С. 76-86.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

26. Энциклопедии, словари, справочники. Химическая энциклопедия. http://www. cnshb.ru/AKDiL/0048/base/RB/090006. shtm (дата обращения: 30.04.2012).

27. Beryllium. EHC 106. Geneva: WHO, 1990.

28. CICAD N 32. Berillium and Berillium Compounds. Geneva: WHO, 2001.

Контакты:

Масленников Александр Александрович,

ФГУП «НИИ ГТП» ФМБА России, г. Волгоград,

заведующий лабораторией экологической токсикологии,

доктор биологических наук.

Тел.: 8-442-78-74-18.

E-mail: maslennikov@rihtop.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.