CC BY
13
нлты
УКРЛ1НИ
wi/ган
Науковий BicHMK НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40270615 Article received 22.09.2017 р. Article accepted 28.09.2017 р.
УДК 504.054:614.843.8
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
1 ЁЕЗ Correspondence author N. N. Grynchyshyn [email protected]
Н. М. Гринчишин, С. С. Порошенко
Львiвський державний утверситет безпеки життeдiяльностi, м. Львiв, Украта
Ф1тотоксичн1Сть Грунту, забрудненого розчинами
п1ноутворювач1в для гас1ння пожеж
Проблему еколопчно! безпеки Грунту, забрудненого розчинами mHoyrBopK®a4iB для гасшня пожеж, вивчено частково. Шд час використання пожежно! тни для лок^зацп i гасiння пожеж у наземних екосистемах ввдбуваеться забруднення Грунту розчинами пiноутворювачiв, якi потрапляють до нього пiсля руйнацп пожежно! пiни. У лабораторних умовах, за до-помогою ростового фгтотесту, дослiджено вплив розчитв пiноутворювачiв для гасiння пожеж украшських виробникiв за-гального призначення "Альпен", "Шрена", "БАРС-Sl", спецiального призначення "БАРС-АГРЕ" на рiст рослин Sinapus alba. За результатами дослiджень визначено фгготоксичш ефекти розчинiв пiноутворювачiв на коршь i пагiн рослини, встановле-но рiвнi фiтотоксичностi Грунту. З'ясовано, що розчини пiноутворювачiв мають рiзний вплив на рослини та, вдаовдао, рГз-ну фiтотоксичнiсть Грунту. Найбiльш небезпечним для рослин е свiже забруднення Грунту розчином пiноутворювача спець ального призначення "БАРС-ÄFFF". Для оцiнювання динамжи змiн фiтотоксичностi Грунту, забрудненого розчинами пно-утворювачiв, повторно проводили фгтотестування Грунту пiсля 30 i 90 даб вiд забруднення. За результатами проведених дос-лiджень обГрунтовано використання для гасшня пожеж у наземних екосистемах розчин пшоутворювача загального призначення "БАРС-Sl", як найбшьш безпечного для рослин.
Krnuoei слова: пожежа; пожежна пша; екосистема Грунту; фгтотестування; екологiчна безпека.
Вступ. На територп Украши щорiчно зростае шль-шсть пожеж. Технологи пiнного пожежогасiння е ефек-тивним методом локалiзацil та гасшня пожеж на почат-кових стадiях, зокрема й у люових екосистемах (Tyta-гепко, 2015). Проте, з уах вiдомих технологiй пожежо-гасiння, пiнне мае найiстотнiший "шшдливий" вплив на навколишне середовище. За ситуацш, пов'язаних iз ви-користанням пiни для гасiння пожеж, виникае проблема забруднення навколишнього середовища не тшьки продуктами горiння, а й речовинами, яш використовують у пожежогасшш (Bezrodnyi, 2013).
Небезпечний вплив пожежно! тни на навколишне середовище полягае у тому, що тд час гасшня вона руйнуеться, а розчини пiноутворювачiв здебшьшого забруднюють грунт, м^ують у водойми.
Окремi складники пiноутворювачiв можуть чинити значний токсичний вплив на найважливiшi життевi функцп всiх класiв живих органiзмiв (Ostroumov, 2001). Основну роль у цьому вщграють поверхнево-активнi речовини (ПАР), синтезоваш на бiлковiй або синтетич-тй основi вуглеводнiв або фторвуглеводнiв шляхом приеднання до них пдрофшьно! групи, що пiдвищуе 1х розчиннiсть у водц вони знижують поверхневий натяг води на меж! з повирям i забезпечують еластичнiсть водних плiвок протягом усього часу iснування (Sharo-varnikov, 2000).
Дослвдження з вивчення впливу пiноутворювачiв на
воднi оргашзми виявили бiльшу токсичнiсть шноутво-рювачiв, як1 не мiстять фтору, порiвняно iз фторовани-ми пiноутворювачами (Gaikowski et а1., 1996).
Вiдсутнiсть шформацп стосовно токсичного впливу пiноутворювачiв для гасшня пожеж на грунтовi оргашзми потребуе проведення дослвджень.
Рослини, через обмежешсть руху, першими зазнають негативного впливу речовин, як1 потрапляють у грунт й можуть помггно реагувати на цi змiни, а тому саме 1х найчастiше використовують в еколопчнш дiагностицi стану навколишнього середовища як iндикатори.
Мета дослвдження - вивчити вплив рiзних розчишв пiноутворювачiв для гасiння пожеж на рослини.
ОсновнI завдання досл1дження полягали в проведен-нi модельного дослщу зi штучного забруднення грунту розчинами пiноутворювачiв, фiтотестуваннi забрудне-них грунпв, визначеннi фiтотоксичних ефектiв розчишв пiноутворювачiв та рiвнiв фiтотоксичностi грунту.
Матерiали та методи дослiдження. У дослвдженш використали 6 %-вi розчини пiноутворювачiв загального та спешального призначення украшських виробни-к1в, характеристику яких подано в табл. 1.
Розчини пiноутворювачiв виливали на поверхню сь рого лiсового грунту попередньо шдготовлених дiлянок (очищених вiд надземно! частини рослин) до повного 1х проникнення в глибину грунту понад 15 см. Через добу шсля забруднення вiдбирали проби грунту iз глибини 0-
1нформащя про aBTopiB:
Гринчишин Наталiя МиколаТвна, канд. с.-г. наук, доцент кафедри еколопчноТ безпеки. Email: [email protected] Порошенко Серий Сергшович, курсант взводу. Email: [email protected]
Цитування за ДСТУ: Гринчишин Н. М., Порошенко С. С. Фiтотоксичнiсть Грунту, забрудненого розчинами пiноутворювачiв для
гасшня пожеж. Науковий вкник НЛТУ УкраТни. 2017. Вип. 27(6). С. 77-80. Citation APA: Grynchyshyn, N. N., & Poroshenko, S. S. (2017). Phototoxicity of Soil, Polluted by Sodium Flowers for Fire Gases. Scientific Bulletin of UNFU, 27(6), 77-80. https://doi.org/10.15421/40270615
10 см. У лабораторних умовах за допомогою ростового фгготесту проводили фгготестування вщбраних проб грунту. Грунт, очищений вщ рiзноманiтних включень, переносили в чашки Петр^ висiвали на його поверхню попередньо замочене насiння рослин вщповвдно до мiжнародних стандартiв ISO 11269-1 та ISO 11269-2, у шлькосп 20 насшин.
Табл. 1. Характеристика пiноутворювачiв для гасiння пожеж
Назва тноутворювача Призначення Характеристика поверхнево-активних речовин
"Альпен" Загальне Природного походження (протешова основа)
"Шрена" Загальне Природного походження (протешова основа)
"БАРС- S1" Загальне Синтетичш
"БАРС-AFFF" плгвкоутворю-ючий Спецгаль-не Фторсинтетичш
ФЕ =
М 0 - М1
МО
х 100 %,
Ргвень пригшчення ростових процесгв (фгтотоксичний ефект), % Ргвень токсичноста
0-20 Вгдсутшсть або слабкий ргвень токсичноста
20,1-40 Середнгй ргвень
40,1-60 Вищий вгд середнього ргвня
60,1-80 Високий ргвень
80,1-100 Максимальний ргвень
Як тест-культури використали гiрчицю б^ (Sinapus alba), однорiчну рослину, яку найчастше використову-ють у фгготестуванш (Lisovitckaia & Terekhova, 2010).
Pid рослин вiдбувався в термостатi за температури 23°С упродовж 6 дiб. Пiсля заюнчення дослiду для кожного з дослвджуваних варiантiв проводили вишри дов-жини кореня та висоти пагона рослин та розраховували середнi значення цих показнишв.
Кожний варiант дослвду виконали у 3-разовш пов-торностi. За контроль використали грунт без тноутво-рювачiв.
Фiтотоксичний ефект розчинiв пiноутворювачiв на тест-реакцп рослин розраховували за формулою
де: М0 - середня довжина кореня (пагона) на контрольному грунтц М1 - середня довжина кореня (пагона) на забрудненому груш!
Вплив рiвня фiтотоксичностi грунту, забрудненого розчинами пiноутворювачiв, на рют рослин визначали за шкалою рiвнiв токсичностi грунтiв (табл. 2) (ЯМеп-ко, Kostyshyn, & Morozova, 2003).
Табл. 2. Шкала рiвнiв токсичност Грунтiв
100 120
Довжина, мм
Тривалють експозицп розчин1в п1ноутворювач1в у грунта, доба
Рис. 1. Довжина кореня та висота пагона Sinapus а1Ьа (середш значення) на арому лiсовому грунтi, забрудненому розчинами пiноутворювачiв для гасшня пожежВиявлено, що свiже забруд-нення грунту розчинами шноутворювачгв загального призна-чення найбшьш негативно впливае на рiст кореня та пагона рослин, тод як свiже забруднення грунту розчином шноутво-рювача спещального призначення "БАРС-АГЕЕ" повнiстю пригшчуе процес росту рослин.
Вплив на рослини тноутворювача загального призначення "БАРС-81" пiсля 30 дiб вщ забруднення грунту дещо зментуеться, а тсля 90 дiб вiд забруднення спос-тережено незначну стимуляцiю 1х росту.
Вiдсутнiсть негативного впливу на рослини розчину пiноутворювача спецiального призначення "БАРС-АГРЕ" вiдзначено пiсля 30 дiб вiд забруднення грунту.
Фгготоксичш ефекти розчинiв пiноутворювачiв на коршь 1 папн рослини р1зш (рис. 213). ё? 150 г
-в-«
К в з-
я
о и о н о н
¡100 50 0 -50
50 39
33
50 44
39
50
39
О
-28
100_ О
о о
Для ощнювання динамiки змiн фiтотоксичностi грунту, забрудненого розчинами пiноутворювачiв, повторно, iз забруднених дiлянок вiдбирали проби грунту тсля 30 i 90 дiб вiд забруднення й проводили 1х фiто-тестування.
Результати дослiдження. Дослвдженнями встанов-лено негативний вплив розчинiв пiноутворювачiв для гасiння пожеж на рют кореня та пагона рослин прчищ бшо! (рис. 1).
Пiсля 30 i 90 дiб вiд забруднення грунту розчинами пiноутворювачiв загального призначення "Альпен" i "Пiрена" спостережено незначне зменшення 1х негативного впливу на рослин.
Альпен Ирена БАРС-SI BAPC-AFFF © Експозиц1я розчишв пшоутворювач1в у грунта, доба ■ 1 □ 30 D90
Рис. 2. Фгготоксичш ефекти розчингв пшоутворювачгв для га-сiння пожеж на коршь прчищ бшо! у cipoMy лгсовому rpyHTi, %
.о 150
Й100 " 50 0
«
s а
В"
я
о и
О -.
и о н
50
44
30 1 -35 9 1—1 1
■ 29
ц
100 D
о о
-18
Альпен Шрена БАРС-SI BAPC-AFFF .Q, Експозищя розчишв пшоутворювач1в у Грунта, доба
■ 1 □ 30 □ 90 Рис. 3. Фгготоксичш ефекти розчишв пшоутворювачгв для гасшня пожеж на паггн прчицг бшо! у сгрому лгсовому Грунта, %
Для Bcix розчишв пiноутворювачiв загального приз-начення спостережено загальну 3aKOHOMipHicTb: фгго-токсичш ефекти на корiнь бiльшi порiвняно з пагоном (див. рис. 2 i 3). Максимальнi фгготоксичш ефекти на корiнь i папн ycix розчинiв пiноутворювачiв загального вщбуваються вiдразy пiсля забруднення грунту.
За результатами фгготоксичних ефектiв встановлено рiвнi токсичностi сiрого лiсового грунту, забрудненого розчинами пiноyтворювачiв для гасiння пожеж, стосов-но кореня та пагона рослин (табл. 3).
Табл. 3. PiBHi токсичност ciporo лiсового Грунту, забруд-неного розчинами пшoутвopювачiв для гасшия пожеж
Назва тноутворювача Тривалють ек-спозицп шно-утворювача у грyнтi, доба Ршень токсичносл на коршь Рiвень токсичносл на пагiн
1 Вищий ввд Вищий вiд
"Альпен" середнього середнього
30 Середнiй Середнш
90 Середнш Слабкий
1 Вищий вiд Вищий вiд
"Шрена" середнього середнього
30 Середнiй Середнш
90 Середнш Слабкий
1 Вищий ввд Вищий ввд
"БАРС-Sr середнього середнього
30 Середнiй Середнш
90 Ввдсутнш Ввдсутнш
"БАРС- 1 Максимальний Максимальний
AFFF" 30 Вiдсyтнiй Ввдсутнш
90 Вiдсyтнiй Вiдсyтнiй
Найвищi рiвнi токсичностi грунту, забрудненого т-ноутворювачами, наявнi вiдразy тсля забруднення: максимальний рiвень - для тноутворювача спетально-го призначення "БАРС-AFFF", вищий вiд середнього -для пiноyтворювачiв загального призначення "Альпен", "Шрена", "БАРС-SI".
Обговорення отриманих pезультатiв. Встановлено, що розчини пiноyтворювачiв мають рiзнi фгготок-сичнi ефекти на рют кореня та пагона рослин, рiзнy фь тотоксичнiсть грунту та динамшу И змiн.
Фiтотоксичнi ефекти розчишв пiноyтворювачiв на рiст кореня та пагона рослин залежать вщ токсичностi речовин, як1 входять до складу пiноyтворювачiв. Але, оск1льки виробники не розголошують хiмiчного складу пiноyтворювачiв, то за результатами проведеного фгго-тестування, найнебезпечнiшим для рослин е свiже забруднення грунту розчином тноутворювача спетально-го призначення "БАРС-AFFF".
Динамiка змiни рiвнiв токсичностi грунту, забрудне-них розчинами пiноyтворювачiв, залежить вiд власти-востей ПАР, яш е основними компонентами тноутво-рювачiв.
Так, найтривалiший токсичний вплив на рют рослин мають розчини пiноyтворювачiв загального призначення "Альпен" i "Пiрена", ПАР яких природного похо-дження. Очевидно, що потрапляючи у грунт, ц ПАР акумулюються в ньому та розкладаються грунтовими мiкроорганiзмами, частково мiгрyють у рослини. Низь-ка швидшсть процесiв бiологiчного розкладу ПАР впли-вае на тривалiсть !х негативного впливу на рослини.
Дещо менший за тривалiстю токсичний вплив на рослини тноутворювача загального призначення "БАРС-SI" пов'язаний iз синтетичними ПАР, яш пот-рапляючи у грунт, вимиваються з нього природним шляхом. А тому найбшьший вплив цього тноутворю-вача наявний вщразу пiсля забруднення грунту.
Коротка тривалють фiтотоксичностi пiноyтворювача спешального призначення "БAРС-AFFF" пов'язана iз фторованими ПАР, як1 утворюють мiцнy плiвкy на меж1 середовищ, рyйнацiя яко! супроводжуеться !х випарову-ванням iз грунту.
Висновки. Забруднення грунту розчинами тноутво-рювачiв негативно впливае на рют рослин.
Фiтотоксичнi ефекти розчишв пiноyтворювачiв на корiнь i папн рослини рiзнi й залежать ввд токсичностi речовин пiноyтворювачiв, як1 входять до складу тноут-ворювачiв. Найнебезпечшше для рослин - свiже забруднення грунту розчином тноутворювача спешального призначення "БAРС-AFFF".
Найвищi рiвнi токсичностi грунту наявнi вiдразy тсля його забруднення розчинами пiноyтворювачiв: максимальний рiвень - для тноутворювача спешального призначення "БAРС-AFFF", вищий ввд середнього - для пiноyтворювачiв загального призначення "Альпен", "Пiрена", "БАРС-SI".
За тривалiстю фiтотоксичного впливу, розчини тно-yтворювачiв для гасiння пожеж можна розмiстити у та-кий ранговий ряд: "Альпен", "Пiрена" > "БАРС-SI" > "БАРС-AFFF". Тривалiсть фгготоксичного впливу роз-чинiв пiноyтворювачiв залежить ввд особливостей !х поверхнево-активних речовин.
За результатами аналiзy фiтотоксичних ефектiв розчишв пiноyтворювачiв на рослини, токсичностi грунту та динамши И змiн тд впливом забруднення розчинами т-ноyтворювачiв з'ясовано, що найбезпечнiшим стосовно рослин е розчин тноутворювача для гаання пожеж загального призначення "БАРС-SI", який рекомендовано для використання у природних наземних екосистемах.
Перелiк використаних джерел
Bezrodnyi, I. F. (2013). Ekologiia pozharotusheniia - poka jeto tolko
slova... Pozharovzryvobezopasnost, 22(6), 83-89. [in Russian]. Gaikowski, M. P., Hamilton, S. J., Buhl, K. J., McDonald, S. F., Summers, C. H. (1996). Acute toxicity of three fire-retardant and two fire-suppressant foam formulations to the early life stages of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Environmental Toxicology and Chemistry 15(8), 1365-1374. https://doi.org/10.1002/etc. 5620150816 Lisovitckaia, O., & Terekhova, V. (2010). Fitotestirovanie: osnovnye podkhody, problemy laboratornogo metoda i sovremennye reshe-niia. Doklady po jekologicheskomu pochvovedeniiu, 15(1), 1-18. [in Russian].
Ostroumov, S. A. (2001). Biologicheskie jeffektypri vozdeistviipover-khnostno-aktivnykh veshhestv na organizmy. Moscow: MAKS-Press. 334 p.
Rudenko, S. S. Kostyshyn, S. S., & Morozova, T. V. (2003). Zahalna ekolohiia: praktychnyi kurs. Part 1. Chernivtsi: Ruta. 320 p. [in Ukrainian].
Sharovarnikov, A. F. (2000). Protivopozharnyepeny. Sostav, svoistva,
primenenie. Moscow: Znak. 464 p. [in Russian]. Tytarenko, A. V. (2015). Compressed Air Foam as an Efficient Method for Wildfire Extinguishing. Scientific Bulletin of UNFU, 25(9), 246-250.
Н. Н. Гринчишин, С. С. Порошенко
Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности, г. Львов, Украина
ФИТОТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВЫ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ РАСТВОРАМИ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ
Проблема экологической безопасности почвы, загрязненной растворами пенообразователей для тушения пожаров, недостаточно изучена. При использовании пожарной пены для локализации и тушения пожаров в наземных экосистемах происходит загрязнение почвы растворами пенообразователей, которые попадают в нее после разрушения пожарной пены. В лабораторных условиях, с помощью ростового фитотеста, исследовано влияние растворов пенообразователей для тушения пожаров украинских производителей общего назначения "Альпен", "Пирена", "БАРС-Sr1, специального назначения "БАРС-AFFF" на рост растений Sinapus a^. По результатам исследований определены фитотоксичные эффекты растворов пенообразователей на корень и побег растения, установлены уровни фитотоксичности почвы. Выяснено, что растворы пенообразователей имеют различное влияние на растения и, соответственно, разную фитотоксичность почвы. Наиболее опасное для растений - свежее загрязнение почвы раствором пенообразователя специального назначения "БАРС-AFFF". Для оценки динамики изменений фитотоксичности почвы, загрязненной растворами пенообразователей, повторно проводили фитотести-рование почвы после 30 и 90 суток от загрязнения. По результатам проведенных исследований обоснованно использование для тушения пожаров в наземных экосистемах раствор пенообразователя общего назначения "БАРС-Sr1, как наиболее безопасного для растений.
Ключевые слова: пожар; пожарная пена; экосистема почвы; фитотестирование; экологическая безопасность.
N. N. Grynchyshyn, S. S. Poroshenko
Lviv State University of Life Safety, Lviv, Ukraine
PHOTOTOXICITY OF SOIL, POLLUTED BY SODIUM FLOWERS FOR FIRE GASES
Annually among all types of emergencies the number of fire accidents increases, especially it occurs in natural ecological systems. An effective method of locating and extinguishing of fires in the initial stages is the foam extinguishing system appliance. In such situations, there is a problem of environmental pollution by substances that are used for fire extinguishing. During extinction the fire foam breaks up and solutions of foaming agents pollute the soil, migrate into the water. Lack of information about the fire foam impact on the soil ecosystem makes conditions for further research. The article presents the results of investigations of the influence of made in Ukraine general and special foam generators for extinguishing fires on plant growth. For the research the natural grey forest soil pollution by foaming agents was imitated. In laboratory conditions the growth plant tests proved the influence of foaming agents on the growth of the root and sprout Sinapus alba. According to the measurements results the phytotoxic effect was calculated and the level of toxicity of the soil was estimated. Samples of soils from contaminated fields were re-sampled (one and three months after contamination) for studying of dynamics of phytotoxicity changes of the soil polluted by foaming agents. Negative effects of all foaming agents for extinguishing fires on the growth of the root and shoots of plants were demonstrated. A high phytotoxic effect of special purpose foaming agents was determined over against general purpose foaming agents. It was determined that phytotoxicity of the soil contaminated by foaming agents can last for a long time (more than 3 months). The results of research proved that generalpurpose foam solutions made of synthetic surfactants are the most safe for plants. To assess the dynamics of phytotoxicity changes in soil contaminated with solutions of foaming agents, soil phytotease was re-tested after 30 and 90 days of contamination. It was found that solutions of foaming agents have different effects on plants and, accordingly, different phytotoxicity of the soil. The most dangerous for plants is fresh soil pollution with solutions of foaming agents based on fluorinated hydrocarbons.
Keywords: fire; fire foam; soil ecosystem; growth plant tests; ecological safety.
