Спосіб визначення комбінованого ефекту промислового забруднення на рослини

Спосіб визначення комбінованого ефекту промислового забруднення на рослини, що включає вирощування тест-рослин за дії окремих ксенобіотиків та їх комбінацій, встановлення відповідних реакцій рослин, діагностику типу комбінованого впливу на основі порівняльної оцін 3 Спосіб біоіндикації середовища [10] заснований на використанні групи індикаторів, формування еталонного середовища із розбивкою за класами якості: потужного антропогенного впливу, середнього та слабкого антропогенного навантаження, що також збігається із запропонованими ними раніше моделями та шкалованими варіантами [11]. Існує спосіб [12], де було запропоновано варіант контролю стану навколишнього середовища, де реалізується періодична фіксація стану біооб'єктів, які формують геометрично окреслені елементи у кількості, більше двох, відбувається визначення образу. Спосіб визначення ступеня забруднення атмосфери [13] розрахований на вимірювання електричного опору листка рослини за умов дії токсичного елементу, а спосіб визначення зв'язування металів в рослинних тканинах [14] включає обробку рослин доступними формами металу, підготовку рослинного зразку до спектрального аналізу відповідних кореневих тканин. Найбільш близьким за технічною сутністю і досягненням результату є спосіб визначення ефекту комбінованої дії ксенобіотиків на рослини [15], що включає вирощування тест-рослин за дії окремих ксенобіотиків та їх комбінацій, встановлення фізіологічних показників, діагностику типу комбінованого впливу на основі порівняльної оцінки очікуваних та експериментальних значень спеціально розрахованого показника, встановлюють співвідношення за спеціальним математичним виразом. Недоліками цього способу є складні математичні розрахунки, що не зручно здійснювати у польових умовах, невизначеність із очікуваними результатами та функціональною залежністю із експериментально встановленими даними, також спосіб вимагає створення штучних умов зростання рослин за дії доз ксенобіотиків, переважно пестицидів, не апробовано на натурних експериментах у польових умовах. В основу корисної моделі поставлена задача поліпшення методів комбінованої діагностики стану навколишнього середовища за сукупністю стресових факторів в умовах промислових територій за допомогою кущових злаків, де вивченню підлягають окремі дворічні угруповання рослин природної флори промислового району за показниками діаметру проективного покриття куща злаків, за рахунок цього можна більш точно проводити інтегральну діагностику та експрес-оцінку комбінованого впливу на середовище з використанням рослин на техногенно змінених територіях. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб визначення комбінованого ефекту промислового забруднення на рослини включає вирощування тест-рослин за дії окремих ксенобіотиків та їх комбінацій, встановлення відповідних реакцій рослин, діагностику типу комбінованого впливу на основі порівняльної оцінки очікуваних та експериментальних значень показників будови рослинного організму, згідно корисній моделі, готують однорідну вибірку насінного матеріалу рослини-індикатора, тест-об'єкти вирощують в умовах територій металургійного, хімічного та коксохімічного промислових комплексів та підраховують максимальні показники кількості утворених за два вегетаційних 61105 4 сезони (з квітня до жовтня наступного року) пагонів для кущових злаків та за допомогою лінійних приладів визначають максимальні розміри діаметру проективного покриття куща злаку, утвореного однією насіниною, за допомогою спеціально розробленої 5-бальної шкали визначають комбінований вплив забруднюючих об'єктів промисловості на рослини. Спосіб оснований на тому, що готують однорідну вибірку насінного матеріалу рослиниіндикатора, тест-об'єкти вирощують в умовах територій металургійного, хімічного та коксохімічного промислових комплексів та підраховують максимальні показники кількості утворених за два вегетаційних сезони (з квітня до жовтня наступного року) пагонів для кущових злаків та за допомогою лінійних приладів визначають максимальні розміри діаметру проективного покриття куща злаку, утвореного однією насіниною, за допомогою спеціально розробленої 5-бальної шкали визначають комбінований вплив забруднюючих об'єктів промисловості на рослини. Приклад конкретного використання. Приклад. Вказаний спосіб визначення комбінованого ефекту промислового забруднення на рослини було апробовано на рослинах Dactylis glomerata L., Bromus arvensis L. та Bromopsis inermis (Leys.) Holub, що висаджували у квітні на пробних площах, які характеризувалися різним ступенем техногенного навантаження на природне середовище: 1) на території підприємств металургійної промисловості (Єнакіївський металургійний завод (ЄМЗ) та Донецький металургійний завод (ДМЗ)), 2) на території підприємств хімічної промисловості (підприємство "Макрохім" та Макіївский хімічний комбінат (МХК)), 3) на території коксохімічних підприємств (Авдіївський коксохімічний завод (АКХЗ), Єнакіївський коксохімпром (ЄКХП) та "Донецьккокс" (ДК)). Насінний матеріал збирали у контрольних фонових умовах у с. Дронівка (контроль) Артемівського району Донецької обл. у кількості 1000 плодів кожного виду. Плоди усієї вибірки для кожного виду окремо перемішували між собою, таким чином формували гомогенізовану однорідну вибірку насінного матеріалу рослин, для яких раніше було доведено індикаційні властивості [16], тобто рослин-індикаторів. Таким чином було сформовано моніторингові дослідження при вирощуванні тестрослин за дії окремих ксенобіотиків та їх комбінацій. Встановлення відповідних реакцій рослин та діагностику типу комбінованого впливу здійснювали на основі отриманих результатів та очікуваних для кожного типу промисловості реакцій рослин на дію комплексного фактору токсичного забруднення. Будову рослинного організму вивчали за морфологічними показниками: максимальній кількості утворених за два вегетаційних сезони (з квітня до жовтня наступного року) пагонів для кущових злаків Dactylis glomerata L., Bromus arvensis L. та Bromopsis inermis (Leys.) Holub, а також за допомогою лінійних приладів визначали максимальні розміри діаметру проективного покриття окремих 5 61105 кущів злаків в межах пробної ділянки. Кількість пагонів та діаметр проективного покриття куща, що утворюються за два роки із однієї насінини, розраховували у 10-кратній повторності для кожної 6 окремої дослідної ділянки. У таблиці 1 представлено результати кількості пагонів для рослиніндикаторів під час завершення експерименту. Таблиця 1 Пробна площа ЄМЗ ДМЗ Макрохім МХК АКХЗ ЄКХП ДК Контроль Кількість пагонів, шт. Bromus arvensis 2,8 2,0 9,5 9,7 4,2 3,5 4,0 16,3 Dactylis glomerata 2,7 1,5 7,8 7,0 3,1 3,3 3,0 14,5 Середнє значення кількості пагонів для підприємств металургійної промисловості складає 2,04, хімічної - 7,89, коксохімічної - 3,64; контроль 15,27 штук. Bromopsis inermis 1,7 1,5 6,0 7,3 3,9 3,9 3,8 15,0 У таблиці 2 представлено результати розміру проективного покриття куща, утвореного однією насіниною наприкінці експерименту. Таблиця 2 Пробна площа ЄМЗ ДМЗ Макрохім МХК АКХЗ ЄКХП ДК Контроль Dactylis glomerata 3,4 3,8 4,0 4,2 5,0 5,1 4,4 8,3 Діаметр проективного покриття, см Bromus arvensis Bromopsis inermis 3,0 3,4 3,0 3,1 4,1 3,4 4,4 3,0 5,3 5,7 4,7 5,9 4,0 4,2 9,9 7,1 Середній розмір діаметру проективного покриття кущових злаків для підприємств металургійної промисловості складає 3,29, хімічної - 3,85, коксохімічної - 4,93; контроль - 8,44 см. Спеціально розроблена 5-бальна шкала для оцінки комбінованого впливу була встановлена експериментально, що відображено у табл. 3. Таблиця 3 Бал 1 2 3 4 5 нормальні умови допустимі перевищені погані недопустимі Кількість пагонів більше 12,0 10,0-11,9 7,0-9,9 4,0-6,9 менше 3,9 Таким чином, комбінований вплив забруднюючих об'єктів промисловості на рослини встановлено наступним чином: для підприємств металургійної промисловості відповідає недопустимим умовам (5 балів), хімічної - перевищеним за токсичне навантаження (3 бали за кількістю пагонів) та недопустимим умовам (5 балів за діаметром проективного покриття), а коксохімічної промисловості (недопустимі (3 бали) та перевищені (5 балів) за відповідними показниками. Позитивний ефект проявляється в тому, що на відміну від відомого запропонований спосіб дозволяє мати інтегровану оцінку комбінованого ефекту Діаметр проективного покриття більше 7,0 6,0-6,9 5,0-5,9 4,0-4,9 менше 3,9 промислового забруднення в польових умовах при використанні рослин-індикаторів. За допомогою такого розрахунку можна визначати ступінь токсичного впливу на даній території та специфіку забруднення відповідно до окремих підприємствзабруднювачів. Використання способу дозволить більш детальніше здійснювати програми токсикологічного моніторингу та експертизи на об'єктах промислового забруднення, діагностики та корекції екологічного стану у промислових районах. Джерела інформації, які використані при складанні заявки: 7 61105 1. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем / Под ред. Р. Шуберта. - М: Мир, 1988. - 350с. 2. Глухов А.З., Сафонов А.И. Перспективы проведения фитоиндикационного мониторинга техногенно трансформированных экотопов // Промышленная ботаника. - 2002. - № 2. - С. 7-14. 3. Дідух Я.П., Плюта П.Г. Фітоіндикація екологічних факторів. - К.: Наук, думка, 1994. - 280 с. 4. Degorski M. Phytoindication methods in landscape planning and management // Geographic and Management. - 1996. - № 62. - P. 69-100. 5. Корженевский В.В. Современное состояние и уровни фитоиндикации // Журн. общ. биол. 1992. - Т. 53, № 5. - С. 704-714. 6. Raghavan V. Nutrition, growth and morphogenesis of plant embryos / V. Raghavan New York: Biol. Rev., 1999. - 158 p. 7. Пат. 2003115637 RU, МПК G09В29/00. Способ комплексного мониторинга обследуемой земной поверхности / А.Б. Ахтырцев, Ю.Ф. Ващенко № 2003115637/12; Заявл. 27.05.2003; Опубл. 20.06.2006, Бюл. № 12. - 5 с. 8. Пат. 2008108263 RU, МПК А01В79/02. Способ фитоиндикации экологически благоприятной степени регенерации степних юго-восточных залежей / З.Н. Рябинина, Г.С. Маханова. - Оренбургский государственный педагогический університет. - № 2008108263/12; Заявл. 03.03.2008; Опубл. 10.09.2009, Бюл. № 18. -4 с. 9. Пат. 2327987 RU, МПК G01N33/24. Способ диагностики почвенного покрова по данным дистанционной информации / Н.В. Гопп, И.М. Гаджиев. - Институт почвоведения и агрохимии СО РАН. -№ 2006100624/12; Заявл. 10.01.2006; Опубл. 27.07.2007, Бюл. № 15.-6 с. 10. Пат. 2005124084 RU, МПК G01N33/24. Способ биоиндикации среды / И.В. Батлуцкая Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 8 Белгородский государственный университет. - № 2005124084/13; Заявл. 28.07.2005; Опубл. 10.02.2007, Бюл. №4.-5 с. 11. Глухов О.З. Фітоіндикація металопресингу в антропогенно трансформованому середовищі / О.З. Глухов, А.І. Сафонов, Н.А. Хижняк. - Донецьк: Норд-пресс, 2006. - 360 с. 12. Пат. 39121 України, МКІ А01G7/00. Спосіб контролю стану навколишнього середовища / Д.М. Гродзинський, О.В. Палагін (Україна); Інститу кібернетики HAH України - № 96020774; Заявл. 28.02.2002; Опубл. 15.06.2004, Бюл. № 11. - 5 с. 13. Пат. 34448 України, МКІ А01G7/00. Спосіб визначення ступеня забруднення атмосфери та пристрій для його здійснення / Ю.М. Юдін (Україна); - № 94063469; Заявл. 15.03.2003; Опубл. 12.08.2005, Бюл. № 15. - 3 с. 14. Пат. 85043 України, МКІ А01G7/00. Спосіб визначення зв'язування металів в рослинних тканинах / B.C. Феденко (Україна); Дніпропетровський національний університет. -№ u20041109810; Заявл. 29.11.2004; Опубл. 25.12.2008, Бюл. №24. 6с. 15. Пат. 25709 України, МКІ А01G7/00. Спосіб визначення ефекту комбінованої дії ксенобіотиків на рослини / B.C. Феденко (Україна); Дніпропетровський національний університет. № u200511251; Заявл. 28.11.2005; Опубл. 27.08.2007, Бюл. № 16. - 4 с (прототип). 16. Пат. 22814 України, МКІ А01G7/00. Спосіб оцінки токсичності середовища в умовах забруднення автомобільним транспортом / А.І. Сафонов, П.С. Беломеря (Україна); Донецький національний університет. - № u2006137714; Заявл. 25.12.2006; Опубл. 25.04.2007, Бюл. №5.-9 с. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601