CC BY
13УДК 502.521
Мурясова А.Р., студент Гибадуллина Н.Б., студент Фазлутдинова А.И., канд. биол. наук, доцент ФГБОУВО «БГПУ им. М. Акмуллы» (Уфа, Россия)
ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В ГОРОДЕ
СТЕРЛИТАМАК
Аннотация: в статье представлены результаты экотоксикологического анализа почвенного и снежного покрова г. Стерлитамак. Впервые изучено воздействие выбросов предприятий г. Стерлитамак на тест-организм Lepidium sativum. Вследствие проведенного биотестирования выявлено, что почвенный покров исследуемого района в радиусе до 2 км отличается высокой токсичностью и оказывает отрицательное влияние на общую всхожесть семян кресс-салата, длину его корня и побега.
Ключевые слова: почвенный покров; техногенное загрязнение; биотестирование; город Стерлитамак; кресс-салат.
Актуальность исследований обусловлена необходимостью оценки экологического состояния таких сложных систем, как городские агломерации, в пределах которых имеет место интегральное воздействие большого числа негативных факторов, приводящее к значительному ухудшению условий жизни населения.
Снег - форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда. Он образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Благодаря высокой сорбционной способности, снег накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный индикатор загрязнения окружающей среды. В снежном покрове могут накапливаться различные вредные
вещества, которые с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, почву загрязняя их.
В связи с этим существует необходимость анализа и оценки состояния снежного покрова города Стерлитамак.
Цель исследования: Произвести экотоксикологическую оценку загрязнения атмосферного воздуха в городе Стерлитамак с использованием метода биотестирования. В качестве тест-объектов были выбраны Lepidium sativum (кресс-салат).
Для достижения цели, были поставлены следующие задачи:
1. Провести экотоксикологический анализ снежного покрова г. Стерлитамак, используя методику биотестирования, где в качестве тест-объектов используется Lepidium sativum.
2. Изучить воздействие техногенного загрязнения на всхожесть семян и длину проростков Lepidium sativum.
Работа была выполнена на кафедре биоэкологии и биологического образования БГПУ им. М. Акмуллы.
Характеристика места отбора проб для последующего биотестирования.
Пробы снега были отобраны в феврале 2019 года, с четырех сторон от комплекса промышленных предприятий «Стерлитамакская ТЭЦ, ООО «Башкирская генерирующая компания», «Стерлитамак-1 ВНЗМ», «Синтез-Каучук», «ООО Хайдельберг цемент», «Бетонсервис», «Стерлитамакский ЖБЗ-2», «Железобетонный завод № 1».
Всего было взято 7 равных по массе проб снега.
Проба С-1 отобрана с северной стороны от промышленной зоны на расстоянии 1 км.
Проба С-2 отобрана с северной стороны от промышленной зоны, на расстоянии 2 км.
Проба 3-1 отобрана с западной стороны от промышленной зоны, на расстоянии 1 км.
Проба 3-2 отобрана с западной стороны от промышленной зоны, на расстоянии 2 км.
Проба Ю-1 отобрана с южной стороны от промышленной зоны, на расстоянии 1 км.
Проба Ю-2 отобрана с южной стороны от промышленной зоны, на расстоянии 2 км.
Проба В-1 отобрана с восточной стороны от промышленной зоны, на расстоянии 1 км. С правой стороны отбора - река Белая, с левой стороны гаражи.
Контрольная проба водопроводная вода.
Для проведения эксперимента были взяты по 50 штук семян растения кресс-салат, сорт «Дукат», производитель «Селекционно-семеноводческая компания ПОИСК». Семена соответствуют требованиям международных стандартов и ГОСТу Р 32592-2013.
На дно чашки Петри настелили 2 слоя фильтровальной бумаги и разложили по 50 семян кресс салата. Фильтровальную бумагу в чашках увлажнили 5 мл раствора из соответствующих колб, чашки пронумеровали. На поверхность семян настелили еще один слой фильтровальной бумаги.
Чашки закрыли для предотвращения быстрого высыхания и поставили на проращивание. Однако, вследствие того, что происходило испарение, на 5 сутки все чашки были дополнительно увлажнены 2 мл жидкости.
В течение опыта велись наблюдения по следующим показателям:
1. Общая всхожесть (к концу опыта);
2. Измерение длины надземной части (высота растений);
3. Измерение длины корней.
По итогам проведенного исследования рассчитали индекс токсичности оцениваемого фактора (ИТФ) по формуле
ИТФ = ТФо/ТФк, где
ИТФ - индекс токсичности оцениваемого фактора;
ТФо - значение регистрируемой тест-функции в опыте;
ТФк - значение регистрируемой тест-функции в контроле
[4].
По величине индекса токсичности фактора определили класс токсичности (табл. 1) исследованных образцов снега.
Таблица 1
Шкала токсичности
Класс токсичности Величина токсичности (ИТФ) Пояснения
VI класс Стимуляция >1,1 Фактор оказывает стимулирующее воздействие на тест-объект, величина тест- функции в опыте превышает контрольные значения.
V класс Норма 0,91-1,1 Фактор не оказывает существенного влияния на развитие тест-объекта, величина тест-функции находится на уровне контроля.
IV класс Низкая токсичность 0,71-0,9 Происходит снижение величины тест-функции в опыте по сравнению с контролем
III класс Средняя токсичность 0,5-0,7 То же
II класс Высокая токсичность <0,5 То же
I класс токсичности Сверхвысокая токсичность Наблюдается обесцвечивание клеток тест-организма, их полная гибель
По окончании проращивания оценили всхожесть семян и длину проростков в каждом варианте. Полученные данные занесли в таблицу 2.
Таблица 2
Результаты биотестирования _
Про бы снег а Повторность Среднее значение В Погрешно сть
1 2 3
П К П К П К П К П К
Конт роль 6,6 10, 3 6,4 10, 1 6,7 10, 5 6,6 10, 3 97, 3 0,4 0,5
С-1 3,9 6,3 4,1 6,4 4,0 6,2 4 6,3 82, 6 0,2 0,25
С-2 3,4 5,9 3,3 5,6 3,7 6 3,5 5,9 80 0,5 2 0,52
Ю-1 4,8 7,6 4,5 7,6 4,8 7,3 4,7 7,5 88 0,4 3 0,43
Ю-2 4,4 6,8 4,3 6,7 4,6 6,8 4,4 6,8 86 0,3 8 0,14
З-1 6,9 10, 4 7,1 10, 6 6,6 10, 1 6,9 10, 3 94 0,6 3 0,63
З-2 5,8 8,7 5,5 8,4 5,7 8,5 5,7 8,6 92 0,3 8 0,38
В-1 6,2 9,9 6 10 6,3 9,8 6,2 9,9 94 0,3 8 0,25
Примечание: В - всхожесть; П - длина побега, см; К - длина корня, см.
По результатам эксперимента составили таблицу величин ИТФ (табл. 3) проб снега с четырех сторон крупных промышленных предприятий г. Стерлитамак. Также по шкале токсичности (табл. 1) было выявлено, к какому классу относятся пробы почв.
ИТФ длины побега и корня кресс-салата показал, что пробы снег С-1, С-2, Ю-1, Ю-2 относятся к IV и III классу (токсичность), т.е. происходит снижение величины тест-функции в опыте по сравнению с контролем. Проба З-1 соответствует VI классу (стимуляция), фактор оказывает стимулирующее воздействие на
тест-объект, величина тест-функции в опыте превышает контрольные значения. Пробы З-2 и В-1 относятся к V классу -фактор не оказывает существенного влияния на развитие тест-объекта, величина тест-функции находится на уровне контроля.
Таблица 3
Значения ИТФ по показателям всхожести, длины корня и
побега кресс-салата (Lepidium sativum L.)
Пробы почвы ИТФ
П К Всхожесть
1 2 3 4
С-1 0,61 0,61 0,84
С-2 0,53 0,57 0,82
Ю-1 0,72 0,73 0,90
Ю-2 0,68 0,66 0,88
З-1 1,05 1,01 0,96
З-2 0,86 0,96 0,95
В-1 0,94 0,96 0,97
Примечание: П- длина побега, см; К - длина корня, см.
Полученные данные выявили отрицательное воздействие промышленных предприятий г. Стерлитамака на морфологические показатели семян кресс-салата. Так в точке С-2 мы наблюдали редукцию роста проростков семян кресс-салата: всхожесть составила 80%, средняя длина корня уменьшилась в 1,75 раз, а средняя длина побега в 1,9 раз относительно контроля.
Минимальное отличие по всхожести от контроля наблюдалось в пробе З-1 и В-1, и оно составляло 94%.
Это можно объяснить тем, что рассеивание в атмосфере выбрасываемых из дымовых труб и вентиляционных устройств загрязняющих веществ подчиняется законам турбулентной диффузии. Распределение концентрации загрязняющих веществ в атмосфере под факелом точечного источника показано на рисунке ниже.
С, мг/м3
7
X
_Х,м
Рисунок 1. Распределение концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы под факелом точечного источника. Примечание: а - зона переброса факела; b - зона задымления; с - зона постепенного снижения уровня загрязнения; d - зона загрязнения неорганизованными выбросами.
Полученные результаты показали, что пробы З-1, В-1, имеют наименьшую концентрацию примесей, возможно, это объясняется тем, что эти точки находятся в зоне переброса факела. Пробы С-2, Ю-2 показали наибольшую опасность для тест-организма. Можно предположить, что это связано с тем, что район исследования находятся в зоне задымления. Ситуация в точке С-1 (находится в зоне переброса факела) обладает средней токсичностью, которая усугубляется тем, что здесь дополнительно накладывается влияние и автомобильного транспорта, поскольку на этом участке располагаются транспортные развязки с высокой интенсивностью движения автомобилей.
На основании проведенного исследования и полученных результатов можно сделать следующие выводы:
1. Вследствие проведенного тестирования с помощью Lepidium sativum выявлено, что почвенный покров исследуемого района в радиусе до 2 км, на территории завода и его окрестностях отличается высокой токсичностью и оказывает негативное влияние на морфометрические показатели семян кресс-салата.
2. Наиболее токсичными оказались участки: С-1, С-2, Ю-2, наименее токсичными - почвенные образцы с участков З-1, З-2, Ю-1, В-1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Байсеитова, Н.М. Фитотоксичное действие тяжелых металлов при техногенном загрязнении окружающей среды [Текст] / Н.М. Байсеитова, Х.М. Сартаева // Молодой ученый. -2014. - №2. - С. 382-384.
2. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование [Текст]: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / О.П. Мелехова, Е.И. Егорова, Т.И. Евсеева и др.; под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Егоровой. - М.: Академия, 2007. - 288 с.
3. Биотестовый анализ - интегральный метод оценки качества объектов окружающей среды [Текст]: учебно-методическое пособие / А.Г. Бубнов [и др.]; под общ. ред.В.И. Гриневича; ГОУ ВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново -2007 - 112 с.
4. Кабиров, Р.Р. Оценка качества окружающей среды. [Текст]: учебно-методическое пособие. / Р.Р. Кабиров, Е.В. Сугачкова - Уфа: Вагант. - 2005. - 128 с.
5. Кабиров, Р.Р. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки токсичности почвенного покрова городских территорий. [Текст] / Кабиров Р.Р., Сагитова А.Р., Суханова Н.В. // Экология - 1997. - №6. - С. 408411.
6. Леванчук, А.В. Загрязнение окружающей среды продуктами эксплуатационного износа автомобильно-дорожного комплекса / А.В. Леванчук // Гигиена и санитария. - 2014. - № 6. -С. 17-21.
7. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.12-06 Т 16.1:2:2.3:3.9-06. Методика измерений количества Daphnia magna Straus для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления методом прямого счета. - М.: 2014 - 38 с.
