Спосіб визначення локального ефекту токсичного впливу важких металів

Винахід відноситься до промислової ботаніки, фітоембріології, фітотоксикології, охорони генофонду рослин природної флори та може бути використаний для тестування токсичних ефектів важких металів на основі ідентифікування індукованих ними аномалій розвитку та формування пилкового зерна, а також для визначення оптимальних концентрацій важких металів, прогнозування наслідків структурних трансформацій та якостей пилкової сировини та рослин природної флори. Відомо, що стан пилку може бути показником забруднення ґрунтів важкими металами [1]; серед актуальних питань промислової ботаніки виділяються аспекти вивчення генеративного розвитку за умов забруднення довкілля [2]. Відомі способи біоіндикації мутагенів ґрунтів за допомогою реакції пилку індикаторних рослин, де визначається ступінь дефектності пилкових зерен амфіміктичних квіткових рослин, які використовуються як індикаторні [3, 4]. Можливість використання біоіндикаційних досліджень при проведенні гігієнічної оцінки якості навколишнього середовища надає великого значення розробці експресних високочутливи х методів. Для аналізу забруднення грунтів мута генами найбільш вдалим тест-об'єктом є рослини [3]. 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 поліембріонія. При наявності мутагенного ефекту факторів середовища робили висновок, якщо значення першого з перелічених показників зменшувалося, а другого та третього збільшувалося у порівнянні з контролем [5]. Недоліками цих способів є визначення інтегрального або загального фонового забруднення без визначення конкретного чинника, який саме індукує процеси зміни будови рослинного організму. Найбільш близьким за технічною сутністю і досягненням результату є 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 ґрунту цим способом можуть бути використані тільки ті рослини, які розмножуються статевим шляхом та при оптимальних умовах існування мають мінімальну кількість дефектного пилку [6]. Недоліками цього способу є визначення загального мутагенного фону, який обумовлений складним комплексом взаємодії природних та антропогенних факторів. Цей спосіб не дозволяє визначити конкретні фактори середовища, які саме впливають на показники дефектності генеративної сфери рослини-індикатора, тому у різних контрастних техногенних, геохімічних, радіологічних тощо екотопах реакція рослин може бути неоднакова, а мутагенний фон ґрунтів може оцінюватися як рівний. В основу винаходу поставлена задача визначення локального ефекту токсичного впливу важких металів та поліпшення методів палінологічної оцінки навколишнього середовища за допомогою рослин природної флори на прикладі Cichorium intibus L. (Asteraceae Dum.), де обліку підлягають не впроваджені раніше індексовані показники внаслідок шкалоутворення, а збори пилкового матеріалу проводять під час квіткування та забарвлюють метиленовим синім, ацетокарміном, гематоксиліном та орсеїном; забезпечується можливість встановити рівень та спектр атипового поліморфізму у розвитку паліносировини, також виявити не тільки інтегративну, а й дискретну ознаку дії гетерогенних 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 специфіку металевого забруднення на техногенне змінених територіях. Поставлена задача вирішується тим, що 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, відповідно винаходу для визначення віддалених та безпосередніх наслідків впливу факторів середовища, зокрема важких металів, використовують в якості тест-системи індекс за розробленою 10-бальною шкалою для морфоструктурних елементів пилку та за цим індексом визначають ступінь та специфіку забруднення ґрунтів важкими металами. Спосіб оснований на тому, що для визначення віддалених та безпосередніх наслідків впливу факторів середовища, зокрема важких металів, використовують в якості тест-системи індекс за розробленою 10-бальною шкалою для морфоструктурних елементів пилку та за цим індексом визначають ступінь та специфіку забруднення ґрунтів важкими металами. Особливості визначення, формоутворення, загальної морфології та екології паліносировини з'ясовано за літературними джерелами [7-10]. Приклад. Вказаний спосіб визначення локального ефекту токсичного впливу важких металів 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 - Ар темівський завод з обробки кольорових металів; АВТ - автовокзал м. Артемівськ; АСЗ - Артемівський скляний завод; ШВД - рудник виробничого об'єднання "Південний"; КСЗ - Костянтинівський механізований скляний завод; УКЦ Костянтинівський завод "Укрцинк"; КАВТ - авто вокзал м. Костянтинівка. Обрані рослини з контрольних місць зростання додатково вирощували в лабораторних умовах на нітратних металоносних субстрата х з концентраціями Рb - 500, Zn - 500, Cd - 10, Ni -300, Cr - 300, Mo - 10, Fe - 200, Mn - 4000, Сu - 300, Hg - 5 мг/кг. Вміст металів у субстраті обумовлений гранично допустимими концентраціями [11-13] з поправкою на місцеві стандарти та фонові рівні [14]. 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 30 особин Cichorium intybus. Препарати готували за загальноприйнятими цитологічними методиками за умов фарбування метиленовим синім, ацетокарміном, гематоксиліном та орсеїном [15, 16]. Увесь спектр атипового поліморфізму пилку за показником СДП поділяли на 10 інтервалів. На основі отриманих даних нами були отримані наступні значення ступеня дефектності пилку для індексів за 10-бальною індикаторною шкалою: 1 -