CC BY
39
Нацюнальний лкотехшчний yHÏBepcHTeT Украши
УДК 581.5+631*[41+42] Астр. С.В. Бешлей1;
доц. В.1. Баранов2, канд. бюл. наук; астр. С.П. Ващук2
ОЦ1НКА ТОКСИЧНОСТ1 СУБСТРАТ1В В1ДВАЛ1В ВУГ1ЛЬНИХ ШАХТ МЕТОДОМ Б1ОТЕСТУВАННЯ
Вивчено фiтотоксичний вплив субстра™ вщвал1в породи на рiзних стадiях формування ïx едафотопу методом бiотестування. Найбшьш токсичним виявився субстрат на стади окиснення, а в процесi формування едафотопу та поселенш рослин на вщвалах фiтотоксичнiсть субстрату зменшуеться.
Ключовг слова: ф1тотоксичний ефект, тест-рослини, субстрати породних вщва-лiв, вугiльнi шахти.
Техногенне навантаження на Грунтов1 комплекси значно попршуе властивосп едафотопу, як забезпечують умови для формування рослинних угруповань. Внаслщок функцюнування Червоноградського прничопромис-лового комплексу (ГПК) мшьйони тонн породи було вивезено i3 шахт, що сформувало десятки породних вiдвалiв, якi "закрили" сотнi гектарiв потен-цiйно родючих rрунтiв. Едафотоп вiдвалiв несприятливий для росту рослин, оскшьки вiн характеризуеться кислотнiстю, високим вмютом важких металiв, сильнокам'янистим складом породи, провальною водопроникнiстю, малим вмiстом органiчноï речовини, несприятливими клiматичними умовами (у межах вiдвалiв мiкроклiматичниx). Процес формування едафотопу тривае десятки роюв i характеризуеться такими стадiями: окиснення, вивiтрювання, масове поселення рослин [14].
Виникнення фиотоксичносп на породних вщвалах зумовлене окис-ненням шрковмюного мiнералу (пiриту) за взаемодiï з атмосферним повирям та за участ тiоновиx бактерiй з утворенням сiрчаноï кислоти [15]. Також пiд час окиснення породи вщбуваеться утворення токсичних газiв. Так у Черво-ноградському ГПР з 1 м3 терикона, що горить, протягом доби видшяеться: 10 кг оксиду вуглецю, 6,3 кг шрчаного газу, 0,6 кг ирководню й оксидiв азоту. Шд час горiння териконiв збшьшуеться i випаровування летких форм Hg [6]. Тому метою нашого дослщження було визначення ступеня фгготоксич-носп порiд вiдвалiв вугiльниx шахт.
Аналiзувати кожен iз негативних факторiв окремо i порiвнювати ïx з гранично допустимими концентрацiями е дуже клотткою роботою i це не роз-кривае сумарного токсичного впливу техногенно девастованих Грунпв, адже ïx вплив е багатофакторним. Для тестування еколого-геоxiмiчниx змiн в еко-системах використовують вищi рослини (дерева, трави, кущ^ [4]. Серед iншиx методiв використовують тест-системи стерильносп пилку рослин-бюшдикато-рiв [2]. Методи бiоiндикацiï для характеристики едафотопу вiдвалiв мають певнi недолжи, адже за ними можна характеризувати лише ту територiю, яка е середовищем iснування живих органiзмiв, тодi як на вiдвалаx вугiльниx шахт на первинних етапах формування едафотопу рослиннють вщсутня.
Оцiнити ступiнь токсичносп можна за допомогою бiотестування едафотопу [3, 5]. Принцип методiв бютестування базуеться на чутливостi живих
1 1ЕК НАН Украши, м. Льв1в;
2 Льв1вський НУ ¡м. 1вана Франка
Науковий вкник Н.1Т У Укра'1'ни. - 2011. - Вип. 21.12
opram3MiB до екзогенних факторiв. Суть методу полягае у визначеннi впливу дослiдних речовин на спещально вибранi органiзми в стандартних умовах з реестращею рiзних поведшкових, фiзiологiчних чи бiохiмiчних тест-реакцш. Тест-реакщю, або (тест-функцiю) визначають як одну i3 закономiрно виника-ючих реакцiй вiдповiдi тест-системи на дто комплексу зовнiшнiх факторiв [8]. Так у рослин, яю ростуть на Грунтах, забруднених важкими металами, сповшьнюеться процес елонгацп коренiв та шпбуеться !хнш рiст загалом. Фiтотоксини можуть здiйснювати iстотний вплив на рослинш клггини, 1х фь зiолого-бiохiмiчнi процеси, хiмiчний склад, що може призвести до зниження продуктивной! та порушення фiтосанiтарного стану Грунтiв. Фiтотестування е шформативним, високочутливим iнтегральним методом бютично! шдика-цп, який дае змогу якiсно оцiнити фiтотоксичнiсть Грунтiв [7]. Для такого аналiзу використовуються рiзнi тести-культури (мiкроорганiзми, рослини, тварини), що реагують на найбiльш несприятливi змши у Грунтi, водi чи у по-вiтрi [11]. Найкращi результати отримують за багатофункцiонального (нап-риклад: листя, корiння, пагони) аналiзу. В робот було використано як тест-культуру редис (Raphanus sativus L.), який характеризуешься високим рiвнем чутливост насiння до токсичних речовин i аналiз схожостi та величини мор-фометричних показникiв проросткiв дае змогу використовувати його для виз-начення сумарно! токсичностi Грунту [13].
Об'ектами дослщження були субстрати породних вщватв центрально! збагачувально! фабрики (ЦЗФ) та шахти "Надiя", якi знаходяться на рiзних стадiях формування !х едафотопу, а саме: стадп окиснення, вивирювання, масового поселення рослин. Зразки субстрату вщбирали у верхньому 20 сантиметровому шарi та просiювали через сита дiаметром 2 мм. Актуальну кис-лотнiсть (pH) визначали потенцюметрично у воднiй витяжцi, при стввщно-шеннi розчину Грунту: (1:5); вмют гумусу визначали за методикою Тюрша спектрофотометричним методом [12]. Для визначення важких металiв проби спалювали у фарфорових тиглях у муфельнш печi за температури 400-450 0С протягом 4-6 годин до отримання однорщного кольору золи. Пюля цього об-робляли проби субстрату сумiшшю HCl та HNO3 у спiввiдношеннi 3:1. Вало-вий вмiст важких металiв визначали атомно-адсорбцiйним методом на спек-трофотометрi "С-115М1" [10]. Визначення фгготоксичносп субстратiв проводили за Берестецьким методом [1] пророщування на субстратах протягом 7 дiб редису пошвного. Для цього проби субстрату помщали в чашки Петрi, зволожували дистильованою водою до сметаноподiбного стану, вирiвнювали поверхню та наносили на не! шар сухого стерильного тску товщиною 0,5 см. Чашки закривали i витримували одну добу за юмнатно! температури для ди-фундування токсишв у пiсок, пiсля чого вишвали насiння. Вологiсть субстра-тiв iз пiском була в межах 70-80 %. Контролем слугував стерильний тсок зволожений до 70-80 % вщ повно! вологоемностi. Насiння пророщували за 23-25 °С в темнотi протягом 7 дiб (повторнiсть дослiду 3х100 насiнин). Визначали схожiсть насшня та морфометричнi параметри проросткiв - довжину кореня i пагона та !х масу. Фiтотоксичний ефект (ФЕ, %) розраховували за формулою [9]:
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет Украши
ФЕ = ЬО^ЪХ . 100,
Ьо
де: Ьо - середня довжина кореня рослини, вирощено! на контрольному сере-довищц Ьх - середня довжина кореня рослини, вирощено! тд впливом токсичного фактора.
У процеш формування едафотопу на вiдвалах вщбуваеться стабЫза-цiя рiвня важких металiв у субстратi та рН до межi 5,5, збiльшуeться вмiст оргатчно! речовини (до 1,97 %) внаслщок деструкци клiтковини вiдпаду рос-лин, яю тут поселилися (табл. 1). Дослщження спiвробiтникiв Донецького бо-татчного саду НАН Укра!ни [14] характеризуюсь стадiю окиснення високою кислотнiстю рН 3-4 та значним вмютом водорозчинних солей 1,5 %. Вщмш-нють наших результатiв можемо пояснювати тим, що на вiдвалi шахти "На-дiя" ведеться рекультивацiя субстрату шляхом нанесення шару тску, i тому найтоксичтший вплив спричиняе не едафотоп, а токсичш гази, якi видшя-ються пiд час окиснення породи.
Табл. 1. Характеристика едафотопу на р'иних сншд'шх його формування
Стад1я формування едафотопу
Зольшсть (г золи / г повпряно сухого грунту)
Вм1ст важких метал1в (мкг/г повпряно сухого грунту)
7и
еа
Мп
РЬ
ей
Ее
рН (Н2О)
Вм1ст ор-гашчного вуглецю (%)
Окиснення
0,974
6,2
0,13
63
2,9
6,3
406
6,6
0,39
Вивпрювання (чорна порода)
0,847
27,5
0,28
330
10,4
191,4
3655
3,95
1,44
Вивпрювання (червона порода)
0,942
26,8
0,38
363
128,6
6397
4,77
0,14
Масового посе-лення рослин
0,8248
11,7
<0,05
22,5
14,3
1680
5,51
1,97
6
Одним iз критерпв оцшки фiтотоксичностi субстрату тд час викорис-тання методу бютестування е схожiсть насiння та морфометричш показники рослин, який навiть на рiвнi вiзуального спостереження дае уявлення про токсичшсть того чи тшого субстрату (табл. 2).
Табл. 2. Проростання настня та морфометричш показники редису пос1вного (КарНапш sativus Ь.) на субстратах породних в1двалгв
Стад1я формування едафотопу Кшьюсть про-рослих насшин Довжина пагона (см) Маса пагона (мг) Довжина кореня (см) Маса кореня (мг) ФЕ (%)
М± % М±ш М±ш М±ш М±ш
Контроль 54,33±1,20 100 0,82±°,°3 12,40±0,62 1,25±0,06 3,50±0,34 -
Окиснення 0 0 0 0 0 0 100
Вивпрювання (чорна порода) 31,00±1,15 57 0,50±°,°3 7,40±0,40 0,97±0,04 1,80^ 22
Вивпрювання (червона порода) 18,33±0,88 34 0 0 0,40±0,18 1,90±0,28 68
Масове поселення рослин 51,00±0,58 94 0,62±0,06 11,50±0,34 1,68±0,05 5,20±0,33 -
Найбшьший фиотоксичний вплив спричиняв субстрат породного вщ-валу шахти "Надiя" на стадп окиснення - насiння редису не проростало. На
Науковий вкник Н.1Т У Украши. - 2011. - Вип. 21.12
стадп вивирювання субстрату (породний вiдвал ЦЗФ) проростало лише 34 % насшня на червонш пород^ та 57 % - на чорнш порiвняно з контролем. На нашу думку, бшьш токсичний вплив червоноï породи, порiвняно з чорною, зумовлений рiзним вмютом рухомих форм важких металiв. Найменш токсич-ним (проростання насiння 94 %) виявився субстрат на стадп масового посе-лення рослин (вщвал ЦЗФ), де формуеться рослинне угруповання з берези повислоï, сосни звичайноï та куничника наземного, який е домшантним видом у цьому угрупованнi (Betula pendula - Pinus sylvestris - Calamagrostis epi-geios). Подiбна закономiрнiсть простежувалась i за величиною морфометрич-них показникiв. На червонш породi формування пагона не спостер^алося, на чорнiй поpодi його довжина та маса були меншими за контрольш та станови-ли 0,50 i 7,40 вщповщно. За величинами довжини кореня та його маси простежуеться така послщовнють: найбiльшi на стадп масового поселення (довжина - 1,68±0,05, маса - 5,20±0,33) поpiвняно iз контролем, i ïх зменшення тiею чи iншою мipоюна червонш та чорнш породах на стадп вивирювання. Найбшьш чутливим показником до дп екзогенних фактоpiв е довжина коре-нiв рослин, яку i було використано для обрахунку фиотоксичного ефекту.
На стадiï окиснення субстрапв було зафiксовано 100 % фиотоксичний ефект, на стадiï вивiтpювання вш становив у середньому 68 % для чеpвоноï породи та 22 % - для чорноь Головним чинником тдвищення показника фь тотоксичного ефекту дослiджуваних теpитоpiй вiдвалiв е висока загазова-нiсть повiтpя, кислотшсть субстpатiв, значний вмiст важких металiв. На ста-дiï масового поселення рослин фиотоксичний ефект вiдсутнiй i характеристики едафотопу спpиятливi для росту рослин.
Л1тература
1. Берестецький О.А. Методы определения токсичности почв / О.А. Берестецький. - К. : Вид-во "Урожай", 1971. - С. 139-243.
2. Бессонова В.П. Состояние пыльцы как показатель загрязнения среды тяжелыми металлами / В.П. Бессонова. - Сер.: Экология. - 1992. - № 4. - С. 45-50.
3. Горова А.1. Оцшка токсичност Грунпв Червоноградського прничопромислового району за допомогою ростового тесту / А.1. Горова, С.Л. Кулина // Вюник Льв1вського ушвер-ситету. - Сер.: Бюлопчна. - 2008. - Вип. 48. - С. 189-194.
4. Губачов О.1. Особливосп використання рослин для бютестування Грунпв з метою визначення р1вня еколопчно!' безпеки промислових територш / О.1. Губачов // Науковий вюник КУЕ1ТУ. - 2010. - № 3 (29). - С. 164-171.
5. Кабиров Р. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки токсичности почвенного покрова городской территории / Р. Кабиров, А. Сагитова, Н. Суханова // Еколопя. - 1997. - № 6. - С. 408-411.
6. Книш 1.Б. Розподш вмюту хiмiчних елеменпв у породах терикошв Червоноградського прничо-промислового району / 1.Б. Книш, В.В. Маркевич // Вюник Льв1вського ушверсите-ту. - Сер.: Геолопчна. - 2003. - Вип. 17. - С. 148-158.
7. Левик В. Фгготоксична оцшка Грунпв на територ1ях шдземно!' виплавки арки Перед-карпатського арконосного басейну / В. Левик // Вюник Льв1вського ушверситету. - Сер.: Б> олопчна. - 2010. - Вип. 52. - С. 70-76.
8. Лисовицкая О.В. Фитотестирование: основные подходы, проблемы лабораторного метода и современные решения / О.В. Лисовицкая, В.А. Терехова // Доклады по экологическому почвоведению, 2010. - № 1, вип. 13. - С. 1-18.
9. Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / И.Н. Лозановская, Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 1998. - 287 с.
10. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами. - М. : Гидро-метеоиздат, 1981. - № 3. - С. 14-17.
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
11. Мэннинг У. Д. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений / У.Д. Мэннинг, У.А. Федер. - Л. : Гидрометеоиздат, 1985. - 144 с.
12. Никитин Б.А Определение содержания гумуса в почве / Б.А. Никитин // Агрохимия : журнал, 1972. - № 3(3). - С. 123-125.
13. Практикум по агрохимии : учебн. пособ. - Изд. 2-е, [перераб. и доп.] / под ред. акад. РАСХН / В.Г. Минеева. - М. : Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.
14. Кондратюк Е.Н. Промышленная ботаника / Е.Н. Кондратюк, В.П. Тарабрин, Р.И. Бурда и др. - К. : Вид-во "Наук. думка", 1980. - 260 с.
15. Трохова О.Н. К вопросу фитотоксичности породы промышленных отвалов Донбаса / О.Н. Трохова // Промышленная ботаника, 2007. - Вып. 7. - С. 80-84.
Бешлей С.В., Баранов В.И., Ващук С.П. Оценка токсичности субстратов отвалов угольных шахт методом биотестирования
Изучены фитотоксичное влияние субстратов отвалов породы на различных стадиях формирования их эдафотопа методом биотестирования. Наиболее токсичным оказался субстрат на стадии окисления, а в процессе формирования эдафотопа и поселении растений на отвалах фитотоксичность субстрата снижается.
Ключевые слова: фитотоксический эффект, тест-растения, субстраты породных отвалов, угольные шахты.
Beshley S. V., Baranov V.I., Vashchuk S.P. Toxicity assessment of coal mining substrates by biotesting methods.
It is studied the phytotoxic impact of rock dumps substrates on different stages of their edafotop formation by biotesting method. The most toxic was occured the substrate at the stage of oxidation. At the process of edafotop formation and plants settling on the dumps the substrate phytotoxic effect is decreasing.
Keywords: phytotoxic effect, test plants, rock dumps substrates, coal mines.
УДК332.01:336:504.05 Доц. М.1. Бублик, канд. фю.-мат. наук;
магктр О.1. Самборська - НУ "Львгвська полгтехтка "
ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГ1ЧН1 ОСНОВИ ЕКОЛОГ1ЧНОГО МАРКЕТИНГУ
Дослщжено теоретико-методолопчш основи формування еколопчного маркетингу як шструменту природокористування в Укра1ш. Розглянуто чинники еколоп-заци бiзнесу. Запропоновано концепщю виробництва екоспецифiчних товарiв та пос-луг на украшському ринку.
Ключовг слова: еколопчно чистий продукт, еколопчний маркетинг, екобренд, еколопзащя бiзнесу, еколопчна потреба, еколопчна послуга.
Постановка проблеми у загальному виглядi та ТТ зв'язок iз важли-вими науковими та практичними завданнями. Проблеми еколопчного маркетингу та мехашзм1в його формування пов'язаш 1з стимулюванням виробництва 1 збуту еколопчно нейтральних товар1в 1 послуг. 1х вир1шення особливо актуальне на еташ реал1зацп концепцп збалансованого розвитку виробництва та споживання у систем1 природокористування.
Ана™ основних дослщжень i публжацш в яких започатковано вир1шеммя щеТ проблеми. Фундаментальну теоретичну базу щодо еколопчного маркетингу та його застосуванню як одного з мехашзтв ефективного природокористування сформували ще у 80-х роках минулого столггтя.
У робот [1] автор О.Ю. Дмитрук запропонував тд еколопчним маркетингом розумгга "вид людсько! д1яльност1, спрямований на задоволення за-
