Спосіб біотестування забруднення середовища важкими металами

Спосіб бютестування забруднення середовища важкими металами, що включає аналіз атипового поліморфізму рослини-індикатора та одержання висновків за даними обліку й статистичної обробки про наявність структурнотрансформуючого ефекту, а також застосування тест-системи за розробленою 10-бальною індикаторною шкалою, який відрізняється тим, що використовують додаткові, спеціально розроблені індикаторні шкали за показниками структурних елементів пилкових зерен рослин, а саме за показниками показники виразності ехінолофатності та шипуватої скульптури пилкових зерен, та за цими індексами визначають ступінь забруднення ґрунтів важкими металами Корисна модель відноситься до бюіндикаци, екотоксикологн, охорони генофонду рослин природної флори та може бути використана для тестування токсичних ефектів важких металів на основі ідентифікування індукованої ними паратипової МІНЛИВОСТІ елементів будови пилкових зерен рослин, а також для визначення оптимальних концентрацій важких металів, прогнозування наслідків токсикогенних трансформацій будови рослин природної флори Металевий пресинг у системі дії антропогенних чинників на природне середовище формує зони екологічного лиха Специфіка впливу важких металів як промислових ксенобютиків викладена у багатьох наукових працях [1-5] На сучасному етапі одними із злободенних та актуальних є проблеми та її дослідження в галузі промислової токсикологи, фізіологічної токсичності важких металів, антропотолерантності елементів біоти, мінерального живлення, санітарно-гігієнічних особливостей суперекотоксикантів екзогенного походження, нормування вмісту полютантів у бюсубстратах [6-8] Існують дані щодо гонадотропного, ембрютропоного, мутагенного, тератогенного та канцерогенного впливів важких металів на живі організми [9, 10] За ціма літературними даними [1-10] з'ясовано, що уривчасті свідчення про реакції рослин на техногенне забруднення середовища не дозволяють у повному обсязі виявити дискретний вплив токсичного компоненту на певні структурнофункціональні зміни видів рослин з широкою екологічною амплітудою ВІДОМІ способи бюіндикаци важких металів за допомогою визначення особливостей будови листкових пластинок рослин, що зростають у контрас тних геохімічних умовах [11], детально досліджено структуру асиміляційного апарату рослин в умовах техногенного навантаження [12], зроблені спроби з'ясування механізмів продихових рухів рослин, що пов'язується з особливостями виду та специфікою впливів екологічних факторів [13] Також визначено, що структура й функції епідермісу листка залежать від умов зростання рослини [14] Морфоанатомічні особливості рослин, що зростають на збагачених важкими металами фунтах, було досліджено Н С Петруніною [15] До того ж, фітоіндикаційне визначення з метою тестування екологічних факторів рекомендовано проводити за умов побудови індикаційних шкал, що продемонстровано у симфітоіндикаційному аспекті [16, 17] Розроблені чисельні вимоги добору рослин в якості індикаторів [18] ВІДОМІ також способи бюіндикаци мутагенів ґрунтів за допомогою реакції пилку індикаторних рослин, де визначається ступінь дефектності пилкових зерен амфіміктичних квіткових рослин, які використовуються як індикаторні [19, 20] Можливість використання бюіндикаційних досліджень при проведенні ГІГІЄНІЧНОЇ оцінки якості навколишнього середовища надає великого значення розробці експресних високочутливих методів Для аналізу забруднення ґрунтів мутагенами найбільш вдалим тест-об'єктом є рослини [19] Відомий також спосіб визначення мутагенного ефекту факторів середовища за допомогою ідентифікації індукованих пестицидами аномалій ембріонального розвитку рослин, де вивчали спектр порушень ембріогенезу на 1-2-й день квіткування та обліку підлягали такі показники, як старіння яйцевого апарату, асинхронний розвиток зародку та ендосперму та поліембрі CM со CD 4632 онія. При наявності мутагенного ефекту факторів середовища робили висновок, якщо значення першого з перелічених показників зменшувалося, а другого та третього збільшувалося у порівнянні з контролем [21]. Існує спосіб визначення інтегрального ефекту впливу несприятливих факторів зовнішнього середовища, який оснований на здатності мутагенів підвищувати ступінь дефектності пилку (СДП) трав'янистих рослин природної флори внаслідок порушення процесів мейозу при формуванні пилкових зерен. Для індикації мутагенів фунту цим способом можуть бути використані тільки ті рослини, які розмножуються статевим шляхом та при оптимальних умовах існування мають мінімальну кількість дефектного пилку [22]. Найбільш близьким за технічною сутністю і досягненням результату є спосіб визначення локального ефекту токсичного впливу важких металів, який містить аналіз палінологічного матеріалу за показником ступеня дефектності пилку рослиниіндикатора та свідчення за даними обліку й статистичної обробки про наявність трансформуючого ефекту, де також для визначення віддалених та безпосередніх наслідків впливу факторів середовища, зокрема важких металів, використовують в якості тест-системи індекс за розробленою 10бальною шкалою для морфоструктурних елементів пилку та за цим індексом визначають ступінь та специфіку забруднення ґрунтів важкими металами [23]. Недоліками цього способу є ускладнена система фракціонування паліносировини, для чого потрібні чисельні попередні результати та розробка системи місцевих стандартів; до того ж, використання показника СДП дозволяє тестувати здебільшого металопресинг нікелю та цинку на ґрунти, не визначати загальний сумаційний вплив важких металів на середовище, в першу чергу - ґрунти. В основу корисної моделі поставлена задача біотестування забруднення середовища важкими металами та поліпшення методів палінологічної оцінки стану забрудненості середовища за допомогою рослин природної флори на прикладі Cichorium intibus L. (Asteraceae Dumort.), де обліку підлягають не впроваджені раніше індексовані показники внаслідок шкалоутворення, а збори пилкового матеріалу проводять під час квіткування та забарвлюють метиленовим синім; забезпечується можливість встановити рівень та спектр атипового поліморфізму у розвитку паліносировини, також виявити не тільки інтегративну, дію токсичних факторів середовища, зокрема важких металів, на розвиток та формування пилкового зерна, та за рахунок цього використання способу дозволить більш точно прогнозувати наслідки металогенних трансформацій, якостей пилку та рослин природної флори, оцінити забруднення важкими металами на техногенне змінених територіях. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб біотестування забруднення середовища важкими металами, який містить аналіз атипового поліморфізму рослини-індикатора та свідчення за даними обліку й статистичної обробки про наявність структурно трансформуючого ефекту, а також застосування тест-системи за розробленою 10-бальною індикаторною шкалою, згідно корисної моделі використовують додаткові, спеціально розроблені індикаторні шкали за показниками структурних елементів пилкових зерен рослин, а саме показники виразності ехінолофатності (BE) та шипуватої скульптури пилкових зерен (ШС), та за цими індексами визначають ступінь забруднення ґрунтів важкими металами. Спосіб оснований на тому, що використовують додаткові, спеціально розроблені індикаторні шкали за показниками структурних елементів пилкових зерен рослин, а саме показники виразності ехінолофатності (BE) та шипуватої скульптури пилкових зерен (ШС), та за цими індексами визначають ступінь забруднення ґрунтів важкими металами. Особливості термінологічного апарату з'ясовано за літературними джерелами [24-26]. Приклад. Вказаний спосіб визначення забруднення ґрунтів важкими металами було проведено на рослині Cichorium intybus L, що вирощували на території промислових майданчиків Артемівського та Костянтинівського районів у наступних пробних площах: СЕРЕБ - сільський населений пункт Серебрянка, долина р. Сіверський Донець (контроль); ЛУГ - населений пункт міського типу Луганське, ділянка степового типу рослинності (контроль); НОВ - сільський населений пункт Новогригорівка, ділянка степового типу рослинності (контроль); ЧАС - Часовярський вогнетривкий комбінат; ПТ - Артемівський машинобудівний завод "Победа труда"; РК - рудеральний комплекс Артемівського центрального звалища сміття; ОКМ Артемівський завод з обробки кольорових металів; АВТ - автовокзал м. Артемівськ; АСЗ - Артемівський скляний завод; ГПВД - рудник виробничого об'єднання "Південний"; КСЗ - Костянтинівський механізований скляний завод; УКЦ Костянтинівський завод "Укрцинк"; КАВТ - автовокзал м. Костянтинівка. Обрані рослини з контрольних місць зростання додатково вирощували в лабораторних умовах на нітратних металоносних субстратах з концентраціями РЬ - 500, Zn - 500, Cd - 10, Ni - 300, Cr - 300, Mo - 10, Fe -200, Mn - 4000, Си - 300, Hg - 5 мг/кг. Вміст металів у субстраті обумовлений гранично допустимими концентраціями [10, 27, 28] з поправкою на місцеві стандарти та фонові рівні [29]. Повторність лабораторного експерименту дорівнювала 5. Для встановлення індикаторних індексів обиралися пиляки з вже сформованими та незвільненими пилковими зернами в період квіткування особин (червень-липень). Для аналізу використовували ЗО особин Cichorium intybus. Препарати готували за загальноприйнятими цитологічними методиками за умов фарбування метиленовим синім [ЗО, 31]. BE - ступінь виразності ехінолофатності, під якою ми розуміємо перехідні форми від типово ехінолофатної будови пилкових зерен Cichorium intybus (Фіг, тип 1) до шипуватої або редукованої скульптурованості. Пилкові зерна, у яких стінки лакун ззовні мають розсіяно локалізовані горбики з окремо сидячими на них шипами, мають шипувату скульптуру (Фіг., типи 3-6). У тих випадках, коли горбики зливаються, але не повністю або тільки на певних ділянках, скульптура нечітко означена (Фіг., 4632 типи 7-9) або частково ехінолофатна (Фіг., типи 1012). Чітко визначена ехінолофатна скульптура сформована монолітними гребнями з шипами на апікальних частинах (Фіг., типи 1, 2). За ступенем виразності ехінолофатності послідовність пилкових зерен, згідно Фіг., складає наступний ряд: 4