ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНОЙ СРЕДЫ В ПРЕСНЫХ ВОДОЕМАХ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

BIOLOGICAL SCIENCES

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНОЙ СРЕДЫ В ПРЕСНЫХ ВОДОЕМАХ

Кокорин А.М.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ковровская государственная технологическая академия им. Дегтярева", кандидат биологических наук,

доцент Разуваева А.М.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ковровская государственная технологическая академия им. Дегтярева", студентка

Клипова А.К.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ковровская государственная технологическая академия им. Дегтярева", студентка

ASSESSMENT OF THE TOXICITY OF THE AQUATIC ENVIRONMENT IN RESERVOIRS LOCATED ON THE TERRITORY OF KOVROV USING THE METHOD OF BIOASSAY

Kokorin A.

Federal State Budgetary Educational Institution of higher education "The Kovrov State Technological

Academy named after V.A. Degtyarev", docent

Razuvaeva A.

Federal State Budgetary Educational Institution of higher education "The Kovrov State Technological

Academy named after V.A. Degtyarev", student

Klipova A.

Federal State Budgetary Educational Institution of higher education "The Kovrov State Technological

Academy named after V.A. Degtyarev", student

Аннотация

Статья посвящена проблеме загрязнения водоемов, расположенных на территории города Ковров и предназначенные для бытовых и рекреационных нужд. Рассмотрен процесс биотестирования с помощью растений индикаторов, а также возможность использования растительных организмов овес (лат. Avena sativa) и кресс-салат (лат. Lepidium sativum) в качестве тест-организмов для биотестирования качества водной среды. В статье описано использование одновременно при биотестировании морфологических и динамических показателей, предложены и изучены ряд тест-функций проростков у нескольких видов тестовых растений.

Abstract

The article is devoted to the problem of pollution of water bodies located on the territory of the city of Kovrov and intended for domestic and recreational needs. The process of biotesting using indicator plants is considered, as well as the possibility of using plant organisms oats (Latin Avena sativa) and watercress (Latin Lepidium sa-tivum) as test organisms for biotesting the quality of the aquatic environment. The article describes the use of morphological and dynamic indicators simultaneously in biotesting, and suggests and studies a number of test functions of seedlings in several species of test plants.

Ключевые слова: биотестирование, токсикант, водная среда, тест-функции проростков растений, степень токсичности.

Keywords: biotesting, toxicant, water environment, test functions of plant seedlings, degree of toxicity.

Интерес общества к состоянию окружающей среды растет с каждым днем, в большей степени это связанно с интенсивным воздействием человека на природу. Контроль за состоянием природной среды и оценка ее качества являются важнейшими составляющими деятельности человека, которая направлена на освоение и использование природных ресурсов для обеспечения своей жизнедеятельности.

За многие столетия человечество привыкло загрязнять водоемы различными видами отходов, не давая себе отчета о том, как это сказывается на окружающей природе и на самом человеке. В

настоящее время эта проблема является одной из самых глобальных.

На территории города Ковров расположено множество небольших водоемов и несколько рек, которые создают уникальность ландшафта и используются для социальных нужд. Сведений об экологическом состоянии этих водоемов достаточно немного, однако они имеют важное значение для микрорайона, в котором находятся.

Целью нашей работы является оценка токсичности воды в водоемах, расположенных на территории г.Ковров по проросткам растений-индикаторов.

Под токсичностью воды в водной токсикологии понимают свойство воды оказывать вредное, патологическое, вплоть до гибели, воздействие на организм. Если обратиться к термину «качество воды», который понимают, как «характеристику состава и свойств воды, определяющую ее пригодность для конкретных видов водопользования», то токсичность следует считать одной из характеристик качества воды [1].

Биотестирование в широком смысле слова представляет собой методический прием, основанный на оценке действия фактора среды, в том числе и токсического, на организм, его отдельную функцию или систему организмов. Биотестирование позволяет своевременно выявить комбинированное действие химических веществ, которое невозможно определить химическими анализами [2].

Зачастую выполненный современными средствами химический анализ не показывает наличия токсикантов, однако при использовании биологических тест-объектов в исследуемой среде обнаруживается присутствие этих веществ. Еще одним преимуществом биотестирования является получение оперативного сигнала о степени токсичности, а также простота и доступность выполнения эксперимента.

Современный город Ковров - это второй по величине и промышленному значению город Владимирской области. На сегодняшний день это крупный промышленный и научный центр России, прежде всего в оборонной отрасли, машиностроении и металлообработке [3].

Город Ковров занимает довольно выгодное географическое положение в торгово-промышленном отношении в центре Европейской части нашей страны. Сеть железных и шоссейных дорог связывают город со многими крупными торгово-промышленными и культурными центрами и придают ему значение важнейшего экономического пункта северо-восточной части области [3].

Объектами для исследования стали водоемы, расположенные на территории города. Отбор проб воды из объектов исследования проводился согласно требованиям ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» и др.

В исследовательской работе для оценки степени загрязнения водной среды изучаемых объектов были использованы следующие тест-организмы: овес (лат. Avéna sativa), кресс-салат (лат. Lepidium sativum). Предлагаемый метод биологической оценки токсичности природных вод по проросткам растений-индикаторов проводился методом полива проростков тест-растений испытуемой водой по ГОСТ 12038-84.

Тест-объекты - это биоиндикаторы (растения и животные), которых используют для оценки качества воздуха, воды или почвы в лабораторных опытах [4].

Овес (лат. Avéna sativa) - однолетнее культурное растение. Овес является влаголюбивой культурой. Для прорастания семян в среднем требуется около 60% воды к весу высеянных семян. Критическим периодом является период трубкования - выметывания. При недостатке воды в этот период урожай сокращается в 8 раз. Это связано не только с остановкой роста растений, но и торможением генеративных процессов [5].

Кресс-салат (лат. Lepidium sativum) - съедобное однолетнее или двулетнее травянистое растение семейства Капустные, или Крестоцветные. Корень тонкий, стержневой. Растение в молодом возрасте образует розетку листьев высотой 15—17 см, диаметром 18—20 см [5,6].

Биотестирование проводилось в трехкратной повторности для каждого анализа пробы. Эксперимент проводился в лаборатории кафедры БЖД, экологии и химии Ковровской Государственной Технологической Академии имени В. А. Дегтярева в осенний период 2020 г. (дата заложения кресс-салата: 06.10.2020 г.; дата заложения овса: 07.10.2020 г.). Продолжительность эксперимента составила 14 суток.

В каждую пробу семян помещали этикетку с указанием регистрационного номера средней пробы, номера проращиваемой пробы (повторно-сти), дата учета всхожести.

Семена раскладывали в контейнеры на фильтровальную бумагу в два слоя. Поливали исследуемой водой, проверяли состояние увлажненности, не допуская переувлажнения.

Оценку и учет проросших семян при определении всхожести проводили в сроки, указанные в ГОСТе. При этом день закладки семян на проращивание и день подсчета всхожести считали за одни сутки.

Результаты наших исследований мы представили в таблицах и рисунках. В процентах указан индекс токсичности (определяется при наличии достоверности отличий между контрольным и опытным значениями).

Т = ■

vконтр

• 100%

контр

где хконтр- величина тест-реакции для контрольной пробы (заведомо нетоксичной, например, дистиллированной воды);

хэкс- величина тест-реакции для исследуемой пробы.

Он имеет отрицательное значение при наличии токсичности, а положительное значение свидетельствует о стимулирующем воздействии.

X

экс

Таблица 1.

Уровни (классы) токсичности исследуемых водных проб в зависимости от экспериментального значения _индекса токсичности_

Уровень (класс) токсичности Индекс токсичности (Т), Характеристика уровня (класса)

условные единицы токсичности

I 0,76-1 Высокотоксичная

II 0,51-0,75 Токсичная

III 0,26-0,50 Малотоксичная

IV 0,00-0,25* Нетоксичная

■ при значениях концентрации модельных токсикантов ниже ПДКв и ПДКс.

В данном эксперименте нами были изучены морфологические и динамические показатели тест-организмов [7].

К морфологическим показателям проросших семян овса были отнесены: длина ростка (см), длина большего корня (см), общая длина (см), масса ростка (г), масса корня (г), масса семени (г), общая масса (г). Изученные морфологические показатели представлены в таблице 2.

К морфологическим показателям проросших семян кресс-салата были отнесены: длина ростка

(см), длина корня (см), общая длина (см), отношение длины корня к длине ростка. Изученные морфологические показатели представлены в таблице 3.

В нашей работе мы провели исследование пяти водных объектов г.Ковров. В целом можно сказать, что анализируемые опытные пробы воды, взятые из водоемов, не оказывают сильного токсического действия на растительные организмы.

Таблица 2.

Исследование влияния проб воды на тест-функции овса

Тест-функции Бутил. вода контроль Р. Клязьма р. Нерехта Гидромуть Сенная площадь Кукушкин пруд Дист. вода контроль

Длина ростка, см 10,61±1,70 9,09±2,05 9,22±2,01 10,74±1,62 11,37±1,76 11,36±1,90 11,17±1,11

Длина большего корня, см 10,66±1,77 9,22±2,02 8,39±1,85* -21% 11,24±1,72 10,19±1,74 11,05±1,94 10,96±1,15

Общая длина, см 22,54±3,05 19,54±3,46 18,90±3,30 23,25±2,97 22,81±3,00 23,70±3,31 23,38±2,83

Масса ростка, г 0,03±0,01 0,03±0,01 0,03±0,01 0,03±0,01 0,04±0,01* +52% 0,04±0,01 0,03±0,01

Масса корня, г 0,04±0,01 0,04±0,01 0,03±0,01* -33% 0,05±0,01 0,03±0,01* -33% 0,05±0,01 0,05±0,01

Масса семени, г 0,09±0,01 0,08±0,01 0,08±0,01 0,10±0,01 0,08±0,01 0,08±0,01 0,087±0,010

Общая масса, г 0,16±0,02 0,15±0,02 0,14±0,02 0,02±0,02 0,15±0,02 0,17±0,02 0,17±0,02

* - достоверные различия

Таблица 3.

Исследование влияния проб воды на тест-функции кресс-салата_

Тест-функции Бутил. вода контроль р. Клязьма р. Нерехта Гидромуть Сенная площадь Кукушкин пруд Дист. Вода контроль

Длина ростка, см 3,96±0,40 4,97±0,47 4,69±0,36 5,27±0,33* +33% 6,25±0,42* +58% 4,70±0,35 2,78±0,33

Длина корня, см 5,28±0,75 4,97±0,53 5,56±0,47 7,09±1,86 5,22±0,56 7,75±0,72* +47% 3,85±0,75

Общая длина, см 9,24±1,09 9,93±0,92 10,25±0,84 12,36±1,95 11,46±0,84 12,44±1,02* +35% 6,62±1,015

Отношение корня на длину ростка 1,31±0,18 1,25±0,35 1,17±0,08 1,32±0,31 0,86±0,11* -34% 1,64±0,14 1,33±0,25

* - достоверные различия

Однако для тест-организма «Овес» в водных средах реки Нерехта и пруда на Сенной площади показали малотоксичное действие на тест-функцию «масса корня». Уменьшение массы корня составило 33% от контроля бутилированной воды (табл. 2). А для тест-организма «Кресс-салат» в водной среде пруда на Сенной площади показал малотоксичной действие на тест-функцию «отношение корня на длину ростка» (табл. 3).

Нами было отмечено стимулирующее воздействие анализируемых проб воды. По данным расчетов на тест-функцию «масса ростка» в семенах овса благоприятное воздействие оказывала вода, взятая из пруда на Сенной площади. Масса ростка превышает контроль на 52% (табл. 2).

На тест-функцию «длина ростка» семян кресс-салат благоприятное воздействие оказывала вода, взятая из водоёмов на Сенной площади и Гидромуть. Превышение контроля составляет 58% и 33% соответственно (табл. 3). Водная среда объекта Кукушкин пруд оказала положительное воздействие на тест-функции «длина корня» и «общая длина». Превышение данных тест-функций составило 47% и 35% соответственно (табл. 3).

По данным гистограмм динамических показателей мы выявили незначительные отклонения. Например, в реке Нерехта и пруд на Сенной площади тест-объект «овес» показал более медленный переход в стадию листа на 9-ый день (остальные -на 8-ой день). Остальные показатели находятся примерно на одном уровне.

В связи с этим можно сделать вывод, что наиболее неблагоприятным условиями для роста используемых нами для биотестирования растений обладает проба воды реки Нерехта. Этот природный источник требует дополнительных исследований и измерений содержания, находящихся в нем веществ.

Для дистиллированной воды, используемой в качестве контроля, нами были изучены те же самые морфологические и динамические показатели тест-организмов. Изученные показатели представлены в таблицах 2-3.

В целом использование дистиллированной воды в качестве контроля искажает данные эксперимента из-за отсутствия в ней необходимых веществ для нормального роста тест-объектов. Наиболее оптимальным вариантом для сравнения результатов является бутилированная вода.

Выводы:

1. Экологическое состояние исследуемых водоемов, расположенных на территории г. Ковров согласно полученным данным биотестирования с помощью выбранных растительных организмов нельзя назвать опасным.

2. Растительные тест-организмы (овес (Avéna sativa) и кресс-салат (Lepidium sativum)) можно использовать для биотестирования водной среды. Они проявили высокую чувствительность для ряда тест-функций. Овес был более чувствителен по показателям «масса корня» и «длина большего корня», а кресс-салат - «длина ростка», «длина корня» и «общая длина». Каждый тест-объект обладает своей чувствительностью, так как они по-разному реагировали на действие токсиканта.

3. Использование одновременно при биотестировании морфологических и динамических показателей, а также знание технологии проращивания семян соответствующих растений можно получить комплексную информационно-емкую картину о качестве водной среды природных объектов.

Список литературы

1. Государственное учреждение «Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды» Минприроды Республики Бела-русь/Радиоационно-экологический монито-ринг//Токсичность воды и способы ее оценки. [Электронный ресурс]. URL: http://rad.org.by/arti-cles/voda/interesting (дата обращения: 25.11.2020).

2. Биотестирование и водная токсикология: методические указания / сост. Е. В. Рябухина, Е. М. Фомичева; Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова. -Ярославль: ЯрГУ, 2012. - 56 с.

3. О ГОРОДЕ. [Электронный ресурс]. URL: https://www.sk-continent.ru/o_kovrove/o_gorode (дата обращения: 22.11.2020).

4. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование/ Ред. О. П. Мелехова, Е. И. Сарапульцева. М.: Издательский центр «Академия» 2010, 288 с. 3-е изд.

5. Агро архив сельскохозяйственные материалы: Морфология и биология овса, 2014. [Электронный ресурс]. URL: http://agro-archive.ru/bi-ologiya-zernovyh-kultur/1446-morfologiya-i-bi-ologiya-ovsa (дата обращения: 25.11.2020).

6. Морфологические особенности и экологические условия выращивания: Кресс-салат. [Элек-

тронный ресурс]. URL: http://www.ovo-schevodstvo.ru/kress-salat/morfobiologicheskie-oso-bennosti-i-ekologicheskie-uslovija-vyrashivanija (дата обращения: 25.11.2020).

7. Кокорин А.М. Оценка токсичности водной среды в водоемах, расположенных на территории г. Коврова, с помощью метода биотестирования / А.М. Кокорин, Е.С. Наумова, А.Г. Пан // В книге: Экологический сборник 7 Труды молодых ученых. VII Всероссийская (с международным участием) молодежная научная конференция. Под редакцией С.А. Сенатора, О.В. Мухортовой, С.В. Саксонова. 2019. С. 234-237.

ОЦЕНКА САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ УРБОДЕНДРОЦЕНОЗОВ Г. БРАТСКА ВИЗУАЛЬНЫМИ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫМИ МЕТОДАМИ

Мухачева А.Н.

ФГБОУ ВО «Братский государственный университет», аспирант

ASSESSMENT OF THE SANITARY STATE OF URBODENDROCENOSES IN BRATSK BY VISUAL

AND INSTRUMENTAL METHODS

Mukhacheva A.

FSBOU VO "Bratsk State University," graduate student

Аннотация

В статье приводятся результаты оценки санитарного состояния урбодендроценоцов г. Братска с использованием визуальных и инструментальных методов. Для снижения негативного воздействия на растущее дерево в ходе проведения инструментальных измерений для исследования применялся прибор для микросверления - Resistograph®.

Abstract

The article presents the results of assessing the sanitary state of urban dendrocenoses in the city of Bratsk using visual and instrumental methods. To reduce the negative impact on a growing tree during instrumental measurements, a micro-drilling device - Resistograph® was used for research.

Ключевые слова: деревья, состояние древесины, неразрушающие методы контроля древесины.

Keywords: trees, wood condition, non-destructive methods of wood inspection.

С учетом высокой антропогенной нагрузки на природную среду и здоровье человека в условиях промышленного города [1, 2], особую важность для Братска приобретает сохранение существующих, а также создание и поддержание новых зеленых насаждений. Значение городских дендроценозов в урбоэкосистемах основывается на их влиянии на тепло- и влагообмен, шумо- и газопоглощающих способностях [3 - 5]. Целью данной работы являлось исследование состояния древесных насаждениях г. Братска с использованием визуальных и инструментальных методов контроля.

Для проведения исследования были заложены 3 пробные площади в городских парковых зонах. Все рассматриваемые насаждения естественного происхождения - участки лесного массива, сохраненные при строительстве города. Все рассмотренные площадки относятся к чистым или практически чистым одноярусными соснякам. Общие санитарные показатели площадок, полученные в ходе составления таксационной характеристики, представлены на рисунках 1-2.