Регистрация / Вход
Прислать материал

Эффект биочара на токсичность почв, обработанных противогололедным реагентом

Сведения об участнике
ФИО
Топильская Оксана Михайловна
ФИО (на английском языке)
Topilskaya Oxana Mihailovna
Название организации
МГУ им. М.В. Ломоносова
Информация о докладе
Вид доклада
Устный доклад
Секция
Биотестирование в нормировании и токсикологическом контроле
Название доклада
Эффект биочара на токсичность почв, обработанных противогололедным реагентом
Соавторы доклада (ФИО, организация, город, страна)
Учанов Павел Владимирович, ИПЭЭ РАН им А.Н. Северцева, Москва
Аннотация
Актуальность исследования экологической безопасности городских почв, загрязненных противогололедными реагентами ( ПГР), обусловлена недостаточной изученностью их эффектов на почвенную биоту и рисками нарушения экологических функций почв. Городские почвы испытывают воздействие ПГР на фоне загрязнения другими видами поллютантов, в частности, солями свинца и другими катионами тяжелых металллов. Среди возможных способов ремедиации загрязненных почв внимание заслуживает биочар (biochar) – продукт пиролиза древесины, известный почвоулучшитель содержащий 70-80 % углерода, способный сохранять влагу и сорбировать токсические вещества.
Задача данного исследования заключалась в оценке эффективности биочара (производства ООО "Метаком", г.Пермь) по показателю снижения токсичности почвенных образцов, загрязненных хлоридом свинца и противогололедным реагентом. В ходе исследования было выявлено, что добавление биочара к почве, засоленной противогололедным реагентом - существенно снижает токсичность почвенных образцов, что проявилось в повышении выживаемости тест-культур дафний и инфузорий, увеличении длины корней горчицы белой.
Ключевые слова
Биотестирование, биочар, почвоулучшитель, экология, городские почвы, ПГР, ремедиация
Введение

Проблема экологической безопасности противогололедных реагентов (ПГР) вызывает непрекращающиеся дискуссии ввиду недостаточной изученности их эффектов на почвенную биоту и рисками нарушения экологических функций почв. Городские почвы испытывают воздействие ПГР на фоне загрязнения другими видами поллютантов. Среди возможных способов снижения токсичности таких почв  внимание заслуживает биочар (biochar) – продукт пиролиза древесины, почвоулучшитель содержащий 70-80 % углерода, способный сохранять влагу и сорбировать токсические вещества.[7]
Задача данного исследования заключалась в оценке эффективности биочара (производства ООО "Метаком", г.Пермь)  по показателю снижения токсичности почвенных образцов, загрязненных хлоридом свинца  и противогололедным реагентом.  
 

Методы и материалы

Исследование проводили на образцах  почвы, отобранной  на  территории   Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ имени М. В. Ломоносова «Чашниково» ( 560 1 39’’с.ш. 370 10 57’’в.д.). Тип  почвы по «Классификации и диагностика почв России» 2004 года -дерново-подзолистая типичная  на покровном суглинке,   малогумусная   4,4% ,  рН водн. 8,1 , соленость 0,11 мСм (=0,055 мг/дм3) .    

Почву раскладывали в пластиковые сосуды по 400 г, доводили до влажности 60%, вносили хлорид свинца  в количестве 523,8 мг/кг почвы, что соответствует 3 ОДК Pb+2 .  Смесь выдерживали 7 суток  (для химического равновесия),  затем добавляли  ПГР  -  0; 2,5; 5; 10; 25  г на кг почвы  и оставляли на 14 суток при  комнатной температуре.  

Биочар  (Бч)  испытывали в дозе , рекомендуемой производителем (1:4).  На 400 г почвы добавляли 100  г Бч. По истечении 7 суток  образцы отбирали для биотестирования. 
Оценку проводили методами биотестирования по реакциям инфузорий и дафний на водные вытяжки  из почвенных образцов, и развитию проростков семян высших растений (горчицы белой)  в разных вариантах модельного эксперимента.
Биотестирование проводилось по реакциям инфузорий (смертность по истечении 72 ч.), дафний ( смертность по истечении 94 часов) и цериодафний  , высшим растениям (длина проростков по истечении 94 ч.)[3-6].

Полученные результаты

Влияние противогололедного реагента (ПГР). 

По мере увеличения дозы внесения ПГР (2,5; 5; 10;25 г/кг почвы)  наблюдалось увеличение токсичности почв, что обусловлено, очевидно,  повышением минерализации  водных экстрактов   в диапазоне  от  0,11 до 7,7 г/л (рис.1А и  1Б). Рост корней горчицы белой при малых дозах ПГР - несколько увеличивался, при больших дозах- прекращался(рис.1 В).

 

Рис.1 А. Эффект добавок  ПГР на выживаемость инфузорий в водных экстрактах почвенных образцов

 

Рис.1 Б.   Эффект добавок ПГР  на выживаемость  дафний в водных экстрактах почвенных образцов 

Рис.1 В. Эффект добавок  к почве ПГР на рост корней проростков семян горчицы белой

 
При добавлении хлорида свинца токсичность заметно менялась (рис. 2). Так,  при оценке образцов с ПГР 5,0 и 10 г/кг почвы  смертность инфузорий снижалась  на 10 и 60 %,  соответственно. (рис.2 А).  Смертность дафний заметно снижалась в тех же образцах  с 5 и 10 ПГР г/кг -   на 50 и 25%. (рис.2 Б) . По результатам фитотестирования заметно, что добавление хлорида свинца увеличивает прирост корней в среднем на 20%  по сравнению с незагрязненным образцом (фон) (рис.1 В). В образце с ПГР 10 г/кг увеличение длины корней достигало 50%. (рис.2 В)
Наблюдаемый эффект  возможно обусловлен  антагонизмом  или нейтрализацией токсикантов.   

 

Рис. 2А. Эффект добавок  ПГР и PbCl2 на выживаемость инфузорий в водных экстрактах почвенных образцов
 

Рис. 2Б.   Эффект добавок ПГР и  PbCl2 на выживаемость  дафний в водных экстрактах почвенных образцов  

Рис. 2В. Эффект добавок  к почве ПГР и PbCl2 на рост корней проростков семян горчицы белой

 

Добавление биочара влияет на  токсичность почвенных образцов (Рис.3). Гибель инфузорий снижается на 45% в образце с  ПГР  25 г/кг. (рис.3 А). По реакциям цериодафний заметно снижение смертности в диапазоне от 25 до 45% после внесения биочара. (рис.3 Б).
Фитотестирование показало, что после добавления  почвоулучшителя к почвенным образцам  длина корней увеличивалась. В наиболее загрязненных образцах с хлоридом свинца и ПГР 5 и 10 г/кг   рост корней  увеличился на 35 и 20%,  соответственно (рис.3 В). 

 

 

 

Рис. 3А. Эффект добавок биочара+ ПГР+PbCl2 на выживаемость инфузорий в водных экстрактах почвенных образцов

 

 

 Рис. 3Б.  Эффект добавок биочара+ ПГР+ PbCl2 на выживаемость  дафний в водных экстрактах почвенных образцов 

Рис. 3В. Эффект добавок  к почве биочара+ ПГР+ Pb Cl2 на рост корней проростков семян горчицы белой

 

 

 


 

Заключение

 Высокие дозы противогололедного реагента (ПГР, г/кг выше 2,5 г/кг)  вызывают  токсические эффекты на живые организмы в стандартных биотестах. Добавление биочара к почве, засоленной противогололедным реагентом  (ПГР),  существенно снижает токсичность почвенных образцов, что проявилось в повышении выживаемости  тест-культур дафний и инфузорий, увеличении длины корней горчицы белой. 

При добавлении хлорида  свинца   в количестве, соответствующем 3 ОДК Pb , наблюдалось  нередкое при воздействии умеренных доз стрессоров явление гормезиса.  Стимулирующее действие исследуемых доз  свинца проявилось  как в увеличении  процента выживаемости тест-культур инфузорий и дафний , так и в увеличении длины  корней горчицы белой.  

Цитируемая литература
1.Алексеев Ю. В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. Л.: Агропромиздат. Ленинградское отделение, 1987. - 142 с.
2. Водяницкий, Ю.Н. Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлойды в загрязнённых почвах / Ю.Н. Водяницкий. - М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Росельхозаадемии, 2009. - 96 с.
3. Жмур Н.С. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. М.: АКВАРОС, 2007. 52 с.
4. Жмур Н.С. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний. М.: АКВАРОС, 2007. 56 с.
5. Рахлеева А.А., Терехова В.А. Методика определения токсичности отходов, почв, осадков сточных вод, сточных, поверхностных и грунтовых вод методом биотестирования с использованием равноресничных инфузорий Paramecium caudatum Ehrenberg (2 редакция). М.: МГУ, 2008. 34 с.
6. Терехова и др., Методика «ФИТОСКАН, 2012
7. Шмидт Ханс-Петер. Использование биоугля. 2012

Благодарности
The bioassay experiments in this work were supported by Russian Science Foundation (grant 14-50-00029)
Название, авторы, резюме (на английском языке)

The effect of biochar on soil toxicity, treated anti-icing agent

Topilskaya Oxana Mihailovna
Uhanov Pavel Vladimirovich

The research the ecological safety of urban soils, contaminated with de-icing agents (PGR), due to insufficient knowledge of their effects on soil biota and  risks of dysfunction the soil. Urban soils are exposed to PGR in conjunction with other pollutants, such as lead salts and other heavy metals. Among the possible ways of remediation contaminated soil, deserves the attention  biochar (biochar) - the product of the pyrolysis  wood, soil improver containing 70-80% carbon, able to absorb toxic substances. The objective of this study was to assess the effectiveness of biochar (production of "Metakom", Perm) to reduce the toxicity of soil samples contaminated with lead chloride and deicing agent. 
The research demonstrated that the addition of biochar to the soil whith PGR - significantly reduces the toxicity of soil samples, which was manifested in increasing the survival  of test-cultures of Daphnia and ciliates, and also increasing the length of the roots of white mustard.