Регистрация / Вход
Прислать материал

УСТАНОВЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ Г. АЛМАТЫ МЕТОДОМ ФИТОТЕСТИРОВАНИЯ

Сведения об участнике
ФИО
Мынбаева Бахыт Насыровна
ФИО (на английском языке)
Mynbayeva Bakhyt Nasyrovna
Название организации
КазНПУ им. Абая
Информация о докладе
Вид доклада
Не заполнено
Секция
Биотестирование в нормировании и токсикологическом контроле
Название доклада
УСТАНОВЛЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ Г. АЛМАТЫ МЕТОДОМ ФИТОТЕСТИРОВАНИЯ
Соавторы доклада (ФИО, организация, город, страна)
Муздыбаева К.К., Алматы, Казахстан, КазНПУ им. Абая, Алматы, Казахстан; Асемкулова Г.Б., Алматы менеджмент университет, Алматы, Казахстан; Калдыбаева Ж., КазНПУ им. Абая, Алматы, Казахстан; Досан А., КазНПУ им. Абая, Алматы, Казахстан
Аннотация
Авторы использовали метод фитотестирования для определения токсичности урбаноземов Алматы, загрязненных тяжелыми металлами. Почвенные пробы были взяты на 4 участках урбаноземов и 1 контрольном (не загрязненном) участке. Тест-объектами служили семена горчицы белой и пресноводные микроводоросли. Для всех 4 участков урбаноземов через процентную величину угнетения проростков горчицы была установлена средняя токсичность: от 42 до 49%. Прирост численности клеток микроводорослей на почвенных вытяжках урбаноземов (от 15 до 41%) был очень низким по сравнению с контролем (212%). Таким образом, использованный метод фитотестирования оказался эффективным: угнетение параметров роста и развития фитотестов было значительным для урбаноземов, загрязненных тяжелыми металлами.
Ключевые слова
фитотоксичность, урбаноземы, тест-объекты
Введение
Не заполнено
Методы и материалы

Почвенные образцы для определения их токсичности взяли методом «конверта» на 5 участках: уч. 1 – парковая зона КазНУ им. аль-Фараби (контроль для городских почв), уч. 2 – перекресток просп. Абая/просп. Сейфуллина, уч. 3 – перекресток просп. Райымбека/ул. Розыбакиева, уч.  4 – перекресток просп. Райымбека/просп. Сейфуллина, уч. 5 – перекресток просп. Райымбека/ ул. Пушкина. Пробы брали с сохранением нативных структур почв. Почвенные пробы смешивали, просушивали и просеивали через сита диаметром 1 и 2 мм. Водную вытяжку из почвы для биотестирования готовили в соотношении: 1 часть почвы и 4 части культивационной воды.

В качестве тест-объектов служили семена горчицы белой Sinápis alba (L. 1753) и культура водорослей Scenedesmus quadricauda (Meyen 1829).

Биотестирование было проведено на факультете почвоведения МГУ им. М.В.  Ломоносова в лаборатории экотоксикологического анализа почв (ЛЭТАП), имеющей растительные тесты и унифицированные методы биотестирования для определения фитотоксичности компонентов окружающей среды [1].

Для повышения экспрессности фитотестирования почв г. Алматы были использованы мелкие семена горчицы белой с небольшим запасом питательных веществ и прозрачные планшеты с вертикальной экспозицией. В ячейки планшета были разложены семена горчицы белой. Для изменения длины проростков не требуется вскрытие камер и использование традиционной линейки. Каждый вариант опыта проводился в 4 повторностях. Использована средняя длина проростков в качестве показателя фитотоксичности почвенных образцов. Средняя длина проростков горчицы белой из уч. 1 (парковая зона КазНУ им. аль-Фараби) взята как контроль (100%), результаты в других вариантах сопоставлялись с контролем (в %). Разность между установленной процентной величиной длины проростков и контролем соответствует суммарной токсичности в случае угнетения показателя. Использовано следующее ранжирование почв по токсичности: проба токсична, если процентная величина угнетения длины проростков равна или превышает 20-50%; проба высокотоксична – равна или превышает 50-75% и проба очень высокотоксична – равна или превышает 75%.

Интенсивность размножения водорослей устанавливалась через коэффициент прироста численности клеток в приготовленной почвенной вытяжке. Условия проведения опытов соответствовали методике [12]. Проведение опыта: готовили отдельно по 100 мл раствора каждой соли; питательную среду стерилизовали кипячением на слабом огне в течение 20-30 мин.;  колбы для культивирования водорослей стерилизовали сухим жаром в течение 1 час. при 180ºС. В колбу объемом 1,5-2 л с предварительно приготовленной средой Успенского № 1 стерильно внесли суспензию водорослей до получения численности 50-100 тыс. кл/мл (слабое бледно-зеленое окрашивание). Затем суспензию водорослей стерильно разлили по опытным колбам (объемом 50 мл) и добавили почвенную вытяжку. Колбы поместили в хорошо освещенное место, защищенное от прямых солнечных лучей. Продолжительность биотестирования с помощью водорослей: 96 час. Общее число клеток культур пресноводных микроводорослей подсчитывали в камере Горяева при стандартном объеме данных камеры 0,0001 мл. Затем провели пересчет на 1 мл (= 1 см3) по следующей формуле: Х = т – 104,где X – общее количество клеток в 1 см3; т – количество (сумма) клеток в 25 больших квадратах. Количество клеток выражают в тысячах и миллионах на 1 мл, или в миллиардах на 1 л. При более высокой исходной плотности культур использовали двухсеточную счетную камеру Горяева.

 

Полученные результаты

В последнее время экологическое состояние урбаноземов и городской растительности является актуальным из-за деградации и загрязнения этих компонентов среды [2, 3], особенно тяжелыми металлами ТМ [4, 5]. Почвы г. Алматы не исключение: отмечено значительное их загрязнение тяжелыми металлами (ТМ) в разные периоды мониторинга [6].

Исследователями показана зависимость содержания ТМ в урбаноземах Алматы и их токсичностью для отдельных представителей микрофлоры и микрофауны [7, 8, 9 и др.]. Экологическое состояние почв г. Алматы было проверено также с помощью мультисубстратного тестирования (МСТ) [10]. Выше названные исследования были осуществлены разными методами: микробиологическими, зоологическими, методом МСТ и др. В последнее время исследователи стали использовать также методы биодиагностики и биотестирования для установления степени токсичности почв г. Алматы, загрязненных ТМ.

Цель данного исследования: использовать фитотестирование для определения уровня токсичности урбаноземов Алматы. Использованный метод фитотестирования обладает высокой чувствительностью, универсальностью, интегральностью и простотой. Он широко применяется для определения токсичности поллютантов как в почве, так и в воде [11, 12].

Согласно показателю процентной величины угнетения длины проростков  горчицы белой Sinápis alba почвенная проба с уч. 1 (парковая зона КазНУ им. аль-Фараби) оказалась не токсичной – средняя длина проростков составила 17% (ниже допустимого предела 20%). Следовательно, почву на уч. 1 можно считать контрольной. Процентная величина угнетения проростков горчицы на почвах с уч. 2, 4 и 5 составила  42, 38 и 44% соответственно, что свидетельствовало о средней токсичности почвенных проб (рис. 1).

Рисунок 1 – Показатели процентной величины угнетения длины проростков  горчицы белой

Самая высокая степень угнетения роста проростков горчицы 49% выявлена на уч. 3.

Изменение прироста численности клеток микроводорослей Scenedesmus quadricauda, выраженное в Nср.×105 кл/мл, показало, что численность клеток микроводорослей на уч. 2, 3, 4 и 5 была очень низкой (рис. 2).

Рисунок 2 – Изменение прироста численности клеток микроводорослей Scenedesmus quadricauda,   Nср.×105 кл/мл

Например, прирост клеток составил: 108,8% к контролю – на уч. 2;  115,7% – на уч. 3; 135,3% – на уч. 4 и 141,1% – на уч. 5. Следовательно, низкая численность тест-объектов микроводорослей свидетельствовала о высокой токсичности почв этих участков. Не токсичной оказалась почва на уч. 1 парковой зоны КазНУ им. аль-Фараби: прирост числа микроводорослей на которой составил 311,7% к контролю.

Заключение

Наиболее токсичными оказались почвенные образцы, взятые на уч. 3 и 4 (перекрестки просп. Райымбека/ул. Розыбакиева и просп. Райымбека/просп. Сейфуллина). Эти автомагистрали из выбранных нами участков урбанизированной территории г. Алматы имеют наиболее интенсивное движение транспорта, поэтому, мы делаем вывод, что результаты использованного метода фитотестирования с помощью семян горчицы белой и микроводорослями отражают реальное загрязнение тяжелыми металлами почв и степень токсичности.

Цитируемая литература
1. Технологии биотестирования: Экотоксикологическая оценка объектов окружающей среды: учеб. пособие / Под. ред. В.А Тереховой. – М.:МГУ, 2008. – 83 с.
2. Экология города: учеб. пособие для вузов / Отв. ред. Н. С. Касимов. – М.: Научн. мир, 2004. – 624 с.
3. Черных Н.А., Милащенко З., Ладонин В.Ф. Экотоксикологические аспекты загрязнения почв тяжёлыми металлами. – М.: Агроконсалт, 1999. – 195 с.
4. Smejkalova M., Mikanova O., Boruvka L. Effects of heavy metal concentrations on biological activity of soil microorganisms //Plant Soil Environ. – 2003. – Vol. 49, N 7. – P. 321-326.
5. Даутбаева А.С. Оценка экологического состояния почвы и растений г. Алматы по содержанию тяжелых металлова // Материалы III Междунар. конф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде», 22-26 июня 2004 г. Семей. – Семей, 2004. – Т. 2. – С. 597-601.
6. Мынбаева Б.Н. Оценка загрязнения почв г. Алматы тяжелыми металлами химическими и математическими методами // Фундаментальные исследования. 2011, № 10 (часть 1). С. 131-136.
7. Мынбаева Б.Н. Микробная биоиндикация почв г. Алматы с помощью культуры Azotobacter // Фундаментальные исследования. 2011, № 6. С. 206-209.
8. Mynbayeva B.N., Makeeva А.Zh., Seidalina A.B. Potential applications for Perennial Ryegrass in phytoindication of urban soils // Russian Journal of Ecology. 2012, N 3. P. 261-263.
9. Mynbayeva B.N., Esimov B.K. Evaluation of Almaty City Soil’s Toxicity by the Representatives of the Microflora and Microfauna // Korean Journal of Environmental Biology. 2011. Vol. 29, № 3. P. 208-211.
10. Mynbayeva B., Seilova L., Voronova N. et al. Urban soil’s toxicity control via the evaluation of changes in bacterial communities’ metabolic spectra // African Journal of Microbiology Research. 2014. Vol. 8(5). Р. 437-440.
11. Мелехова О.П., Егорова Е.И., Евсеева Т.И. и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. – М.: Академия, 2007. – 288 с.
12. Терехова В.А., Рахлеева А.А., Кудряшов С.В. и др. Биологические методы определения экологической токсичности почв и класса опасности отходов // Материалы Междунар. школы «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды». – Новороссийск, 2003.
Благодарности
Авторы статьи приносят искреннюю благодарность доктору биологических наук, профессору Тереховой Вере Александровне за предоставленную возможность провести исследовательскую работу, результаты которой представлены в тезисах международного симпозиума "Биодиагностика и оценка качества природной среды: подходы, методы, критерии и эталоны сравнения в экотоксикологии».
Название, авторы, резюме (на английском языке)

 

THE ESTABLISHMENT OF ALMATY CITY SOIL TOXICITY BY BIOASSAY METHOD

Mynbayeva B.N., Muzdybayeva K.K., Assemkulova G.B., Kaldybayeva J., Dosan A.

Annotation. The authors used bioassay method for determining the toxicity Almaty urban soils contaminated with heavy metals. The soil samples were collected at 4 plots urban soils and 1 control (not contaminated) plot.  Seeds of white mustard and freshwater microalgae were the test objects. The average toxicity was set for all 4 plots of the urban soils by the percent of inhibition of mustard seedlings from 42 to 49%. Growth of the number of algae cells in the urban soils extracts (from 15 to 41%) was very low compared with the control (212%). Thus, the used phitotest method was effective: inhibition of the test objects growth and development parameters was significant for urban soils contaminated with heavy metals.