Зкологигескии мониторинг
УДК 631.415.1:504.054
РОСТОВЫЕ РЕАКЦИИ CHLORELLA VULGARIS И SCENEDESMUS QUADRICAUDA ПРИ ЭЛЮАТНОМ ТЕСТИРОВАНИИ УРБАНОЗЕМОВ
А. В. Прусаченко,
аспирант Курского государственного университета, kaf-ecolbiol@yandex.ru
Е. П. Проценко,
профессор Курского государственного университета, kaf-ecolbiol@yandex.ru
С. Ю. Миронов,
старший преподаватель Курского государственного университета, kaf-ecolbiol@yandex.ru
Н. А. Клеева, И. А. Гриненко, А. В. Галяс,
аспиранты Курского государственного университета, kaf-ecolbiol@yandex.ru
Действующая система контроля за загрязнением окружающей среды основана на количественном сравнении компонентного состава проб с ПДК загрязняющих веществ. Такой подход является не всегда правильным. В настоящее время число веществ—загрязнителей, способных влиять на экологическое состояние биоты, превысило миллион наименований, и ежегодно синтезируется свыше четверти миллиона новых веществ [1, 2, 3]. Вредное действие физических, химических и других факторов при их комбинировании может ослабляться (антагонизм) или усиливаться (синергизм). Изолированного действия не существует, есть лишь совместное действие всего комплекса факторов [1].
Разработка экологических нормативов применительно к почвам значительно отстает от создания нормативов для других сред в связи со сложностью и неоднородностью объекта.
Традиционная эколого-гигиеническая оценка химического загрязнения почв не дает полного представления о биологической опасности того или иного объекта. Представляется необходимым иметь данные о возможном неблагоприятном токсическом действии всего комплекса вредных факторов, присутствующих в почвах. Для характеристики и оценки комплексного токсического эффекта какого либо объекта в последние годы
Были исследованы ростовые реакции Chlorella vulgaris и Scenedesmus quadricauda в условиях загрязнения. Элюатное тестировании городских почв показало неоднозначные результаты (угнетение и стимуляция) двух различных видов одноклеточных зеленых водорослей.
Grows reactions of Chlorella vulgaris and Scenedesmus quadricauda in pollution conditions have been examined. Ambiguous responses (both inhibition Chlorella vulgaris and stimulation) of two different one-celled green algae species are shown within assess of urban soils eluates toxicity.
Ключевые слова: биотестирование, альготестирование, тест-функция, тест-культура.
Keywords: bioassay, algotestirovanie, test function, test-culture.
распространяется практика биотестирования, основанная на ответной реакции живых организмов на негативное воздействие всего комплекса загрязняющих веществ, способная давать достоверную информацию о качестве компонентов окружающей среды [1, 4]. Для определения токсичности почв нами было выбрано альготестирование, как один из методов биотестирования и мониторинга окружающей среды в целом. Для проведения данного биотеста в качестве тест-культур используются различные одноклеточные водоросли. В качестве тест-функций могут учитываться такие показатели, как изменение общей численности клеток и биомассы, соотношение живых и мертвых клеток, содержание пигментов, интенсивность фотосинтеза, концентрация кислорода.
В данной работе изучалась токсичность антропогенно преобразованных почв города Курска методом альготе-стирования с использованием в качестве тест-культур Chlorella vulgaris Beijer и Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb.
Нами определялся уровень загрязнения почв по содержанию водорастворимых форм тяжелых металлов на выбранных объектах. Токсичность почв оценивалась по изменению численности клеток водорослей Chlorella vulgaris и Scenedesmus quadricauda выбранных как тест-культуры для данного биотеста.
Объектами исследования послужили урбаноземы, отобранные с шести различных участков города Курска, соответствующие серым лесным почвам, и испытывающие на себе различное по интенсивности антропогенное воздействие.
Почвенные образцы были отобраны и подготовлены согласно стандартным методикам пробоотбора и пробоподго-товки [5].
В каждом образце почвы определялось содержание водорастворимых форм Pb, Cd, Cu и Zn (водная вытяжка). Анализ проводился в трехкратной повтор-ности, в трех параллельных пробах на вольтамперометрическом анализаторе ТА-4, в соответствии с МУ 31-11/05 (ФР.1.34.2005.02119; ПНД Ф 16.1:2:2:2:3.48-06) [6] (табл. 1).
Результаты анализа показали, что содержание водорастворимых форм Pb, Cd, Cu, и Zn в пробе № 1 ПДК не превышает. В пробе № 2 обнаружено превышение ПДК в 81 раз по меди; в пробе № 3 по меди — в 84 раза и по цинку — в 690 раз; в пробе № 4 по меди — в 30 раз, по свинцу — примерно в 2 раза, по цинку — в 25 раз; в пробе № 5 превышение по цинку в 230 раз; в пробе № 6 по свинцу — в 2,5 раза, по цинку — в 96 раз.
Для определения токсичности почв методами биотестирования в настоящее время широко используются показатели токсичности водных вытяжек из почв [1, 8, 9, 10, 11].
В качестве тест-культур для оценки токсичности почв были выбраны одноклеточные эукариотические автотроф-ные организмы — Chlorella vulgaris Beijer и Scenedesmus quadricauda (Turp.). Как тест-функция нами учитывалось изменение численности клеток.
Методика с использованием Chlorella vulgaris основана на регистрации различий в оптической плотности тест-культуры водоросли, выращенной на среде, не содержащей токсических веществ (контроль) и тестируемых водных вытяжек из почв.
Методика с использованием Scene-desmus quadricauda основана на регистрации изменения численности клеток водорослей под воздействием токсических веществ, присутствующих в тестируемой водной вытяжке из почв по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль). Численность водорослей в данном случае определяют под микроскопом методом прямого счета в камере Горяева.
Критерием токсичности являются: снижение на 20% и более (подавление роста) или увеличение на 30% и более (стимуляция роста) величин оптической плотности культуры водоросли и численности при прямом подсчете, выращиваемой в течение 22 часов — для Chlorella vulgaris и 72 часов — для Scenedesmus quadricauda на тестируемой пробе по сравнению с ее ростом на контрольной среде. Биотестирование
Таблица 1
Содержание водорастворимых форм тяжелых металлов в урбаноземах города Курска (мг/кг)
№ Место отбора пробы Глубина отбора, см Концентрация тяжелых металлов в образцах почвы, мг/кг
Cu Pb Cd Zn
1 Знаменская роща 0—12 0 0 0,024 0
2 Парк Героев 0—12 0,081 0,06 0,012 0
3 Завод «Счетмаш» 0—12 0,084 0,005 0,011 6,9
4 Парк Дзержинского 0—12 0,03 0,18 0 0,25
5 Кожзавод 0—12 0 0 0 2,3
6 Типография 0—12 0 0,25 0 0,96
ПДК [7] 0,001 0,1 — 0,01
Таблица 2
Оценка токсичности урбаноземов г. Курска по относительному изменению численности клеток водорослей
Chlorella vulgaris Scenedesmus quadricauda
Вариант Среднее Отклонение Оценка Среднее Отклонение Оценка
значение от контро- токсич- значение от контро- токсич-
прироста, % ля, % ности прироста, % ля, % ности
Контроль — вода 520 0 658,32 0
Знаменская роща 0 -100 + 1188,3 80,50 +
Парк Героев 0 -100 + 1283,3 94,94 +
Завод «Счетмаш» 196,7 -62,17 + 1070,0 62,53 +
Парк Дзержинского 475,6 -8,54 - 838,33 27,34 -
Кожзавод 574,7 10,52 - 1860,0 182,54 +
Типография 26,6 -94,88 + 2713,33 312,16 +
проб проводилось в 5-кратной повторно-сти в соответствии с методиками [12, 13]. Обобщенные значения изменения оптической плотности для Chlorella vul-garis и численности клеток для Scene-desmus quadricauda, а также оценка токсичности по процентному отклонению от контроля приведены в табл. 2.
По результатам биотестирования с использованием в качестве тест-культур водорослей Chlorella vulgaris и Scenedesmus quadricauda видно, что воздействие почвенных вытяжек в основном вызывает гибель клеток Chlorella vulgaris, и стимуляцию роста клеток Scenedesmus quadricauda, причем относительно пробы № 5 получены неоднозначные данные оценки токсичности. Поэтому для получения сопоставимых результатов по итогам тестирования рассчитывают индекс токсичности оцениваемого фактора (ИТФ):
ТФ0
ИТФ = -0 .
ТФк
где ТФо — значение регистрируемой тест-функции в опыте, ТФК — значение регистрируемой тест-функции в контроле [8].
В качестве обобщенного критерия токсичности используется среднее значение величины ИТФ для каждого объекта:
ИТФср =
(ИТФХ + ИТФ2 + ИТФ3 + ... + ИТФга) п
где ИТФср — среднее значение индекса токсичности, ИТФХ, ИТФ2, ИТФ3 и т. д. — индекс токсичности, рассчитанный для каждого тест-объекта; п — количество тест-объектов, задействованных в эксперименте для конкретного участка [8]. Значения ИТФ и ИТФср приведены в табл. 3.
Таблица 3 Значения индексов токсичности для почв г. Курска
ИТФ, ИТФ, Общая
Chlo- Scene- токсич-
Вариант rella desmus ность
vul- quadri- объекта
garis cauda (ИТФср)
Знаменская роща 0 1,8 0,9
Парк Героев 0 1,95 0,98
Завод «Счетмаш» 0,38 1,63 1,01
Парк Дзержинского 0,91 1,27 1,09
Кожзавод 1,10 2,83 1,97
Типография 0,05 4,12 2,09
Согласно шкале токсичности [8, 14] проба № 1 соответствует IV классу токсичности, т. е. обладает низкой токсичностью. Пробы № 2—4 соответствуют V классу токсичности — норма, т. е. величина тест-функций находится на уровне контроля, а следовательно фактор не оказывает существенного влияния на развитие тест-объектов. Пробы № 5 и 6 соответствуют VI классу токсичности, здесь величина тест-функции в опыте превышает контрольное значение, и следовательно фактор оказывает стимулирующее действие на тест-объекты, причем согласно модификации А. С. Багдасаряна (2005) [14] фактор оказывает значительную стимуляцию на тест-культуру.
Таким образом, при учете результатов химического анализа водорастворимых форм тяжелых металлов в поч-
вах, серая лесная почва Знаменской рощи (проба № 1) не является токсичной, однако биотестирование показало, что проба токсична, кроме того, это подтверждено расчетом индекса токсичности, который показал, что проба относится к IV классу токсичности, т. е. обладает низкой токсичностью. Пробы № 2—4 по химическому составу изучаемых элементов яв
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.