Спосіб зниження токсичності грунту

Спосіб зниження токсичності ґрунту, що включає обробку природним адаптогеном, який відрізняється тим, що обробку ведуть 0,01-0,05% розчином гумату натрію. (19) (21) a200500899 (22) 01.02.2005 (24) 25.07.2007 (46) 25.07.2007, Бюл. №11, 2007р. (72) Горова Алла Іванівна, Колесник Валерій Євгенович, Лапицький Віктор Миколайович, Павличенко Артем Володимирович, Борисовська Олена Олександрівна (73) НАЦІОН АЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) RU 2205165, 27.05.2003 RU 2031095, 20.03.1995 3 79802 Деякі фактори та речовини, що потрапляють у навколишнє середовище внаслідок техногенезу, здатні викликати негативні зміни у процесах росту та розвитку живих організмів. На відміну від повітря та води, де відбуваються процеси періодичного самоочищення, ґрунти являються акумуляторами забруднень та мають дуже низьку активність самоочищення. У промислове розвинених гірничодобувних регіонах пріоритетними забруднювачами ґрунтів виступають важкі метали, накопичення яких чинить негативний вплив на рослинні організми і призводить до зниження біопродуктивності та деградації природних і штучни х фітоценозів. Надзвичайну небезпеку представляє акумуляція важких металів у тканинах рослин, бо з'являється можливість їх надходження у рослинні продукти харчування, а також через корми - до тваринницької продукції та в організм людини. У зв'язку з вищенаведеним, актуальною є необхідність зниження токсичності та мутагенності забруднених ґрунтів шля хом обмеження надходження важких металів із ґрунтів до рослин та організму людини. Гумінові сполуки відносяться до групи природних адаптогенів. Вони, виконуючі найважливіші протекторні функції в біосфері, сприяють блокуванню шляхів міграції важких металів в екосистемах, виконують радіомодифікуючу дію та зменшують чисельність порушень в клітинах живих організмів. Спосіб реалізується наступним чином: спочатку готують матковий 1,0% водний розчин гумату натрію при температурі води 95°С. Переважніше використовува ти гумат натрію безбаластовий. Розчин для обробки забруднених ґрунтів готують шляхом розбавлення маткового розчину до концентрації 0,01-0,05% водою кімнатної температури, контролюючи рН у діапазоні 7,5-8,0. Експериментальним шляхом встановлено, що при обробці ґрунтів розчином гумату натрію у концентрації менше 0,01% не відбувається значного зниження їх токсичності та мутагенності. При збільшенні концентрації гумату натрію більше 0,05% відбувається підвищення токсичності та мутагенності оброблених ґрунтів. В результаті досліджень також встановлено, що між токсичністю та мутагенністю ґрунтів існує тісний взаємозв'язок (коефіцієнт кореляції близько 0,9), тобто при зниженні токсичності та мутагенності відбувається відповідно зниження мутагенності та токсичності. Та навпаки, підвищення рівня одного із параметрів призводить до відповідного підвищення рівня іншого. На обраній ділянці розчин гумату натрію рівномірно розподіляють по оброблюваній поверхні ґрунту до о тримання вологості 70%. Перед внесенням розчину доцільно розпушити ґрунт на глибину корененаселеного шару. Гумат натрію має не тільки фізіологічну активність, але й високі сорбційні властивості, при вза 4 ємодії з рухомими формами важких металів він утворює слабо розчинні металоорганічні комплекси. При цьому значно знижується рухомість важких металів в об'єктах навколишнього середовища, що зменшує їх негативну біологічну активність. Проведені експерименти підтверджують технічний результат - значне зниження токсичної та мутагенної активності оброблених ґрунтів незалежно від їх виду. Приклад. Оцінка ефективності обробки гуматом натрію ґрунтів, забруднених важкими металами. У лабораторних умовах оцінювали ефективність зниження токсичності та мутагенності ґрунтів, оброблених 0,01% розчином гумату натрію. Зразки ґрунтів відбиралися в різних за рівнем забруднення ґрунтів містах Дніпропетровської та Донецької областей: Дніпропетровськ - гранітне родовище. Жовті Води - уранове родовище і Селідово - вугільне родовище. Оцінка рівня зниження, токсичності та мутагенності ґрунтів проводилась шляхом цитогенетичних досліджень. Задля цього на зразках ґрунтів пророщувалось насіння високочутливої тесткультури - Allium сера L. (цибуля ріпчаста) протягом 3 діб. В чашку Петрі клали лист фільтрувального паперу, на нього насипали 1 грам висушеного та подрібненого ґрунту, який рівномірно розподіляли по чашці. Потім ґрунт зволожували 5мл, наприклад, 0,01% розчину гумату натрію і на нього висаджували по 50 насінин індикаторної рослини. При появі первинних корінців їх фіксували в ацетоалкоголі, потім офарблювали реактивом Шифа за Фьольгеном, після чого з тканин меристем готувалися цитологічні препарати, на яких підраховувалися усі фази мітозу. Величину мітотичного індексу (МІ) визначали як відношення числа клітин, що діляться, до загальної кількості проаналізованих клітин та виражали у проміле. Клітини меристеми, що активно діляться, дуже чутливі до різного роду впливів, тому зниження величини мітотичного індексу в порівнянні з контролем свідчить про токсичний вплив забруднювачів, що містяться в досліджуваних зразках. На цих же препаратах вра ховувалися клітини з аберантними хромосомами: мости і фрагменти в анафазах і телофазах, а також злипання і пульверизація хромосом у метафазі. Частоту зустрічальності патологічних аберантних хромосом (Ахр) виражали у відсотках від кількості клітин, що діляться. Збільшення кількості патологічних фаз мітозу в порівнянні з контролем свідчить про збільшення мутагенності досліджуваних зразків. Результати проведеного експерименту приведені в таблиці 1. У чисельнику - значення коефіцієнта Стьюдента при порівнянні з необробленими ґрунтами, у знаменнику - при порівнянні з контролем. 5 79802 6 Таблиця 1 Результати експерименту Токсичність МІ,% м. Дніпропетровськ, 2001 p. Південний борт Рибальського гранітного кар'є113,23±7,70* ру Теж з 0,01% гуматом натрію 148,00±9,84** Західний борт Рибальського гранітного кар'єру 123,20±9,10* Теж з 0,01% гуматом натрію 142,78±11,42** вул. Томська 126,80±9,22 Теж з 0,01% гуматом натрію 142,81±12,11** вул. П ушкарська 132,25±10,49 Теж з 0,01% гуматом натрію 143,53±11,78** вул. Здоров'я 127,00±9,22 Теж з 0,01% гуматом натрію 145,00±11,19** м. Жовті Води, 2003 p. Мул з p. Жовта, заскладований на березі 73,1±5,56* Теж з 0,01% гуматом натрію 114,81±8,66 Територія ЗШ № 4 89,52±7,1* Теж з 0,01% гуматом натрію 115,68±9,44 Промзона 103,33±7,7* Теж з 0,01% гуматом натрію 124,05±9,96** Поліклініка № 1 92,67±7,33* Теж з 0,01% гуматом натрію 130,0±10,42** Територія ш. Південна 85,78±6,86* Теж з 0,01% гуматом натрію 118,91±9,35 Пл. Леніна 67,65±5,97* Теж з 0,01% гуматом натрію 116,38±8,25 Територія ЗШ № 7 78,5±6,8* Теж з 0,01% гуматом натрію 117,08±9,09 Хвости збагачення 83,5±7,0* Теж з 0,01% гуматом натрію 116,84±10,21 м. Жовті Води, 2004 p. Міське звалище побутови х відходів 77,50±8,28* Теж з 0,01% гуматом натрію 113,33±9,58 Територія Гідрометалургійногозаводу 77,27±7,88* Теж з 0,01% гуматом натрію 113,50±9,82 вул. Кропоткина 70,68±7,57* Теж з 0,01% гуматом натрію 114,25±9,85 Територія ш. Нова 65,25±7,65* Теж з 0,01% гуматом натрію 112,25±9,78 Територія хутрової фабрики 75,75±8,19* Теж з 0,01% гуматом натрію 123,75±10,20** вул. Бульонного 68,00±7,80* Теж з 0,01 % гуматом натрію 131,75±10,47* Центр міста 89,75±8,85* Теж з 0,01% гуматом натрію 110,21±8,85 Територія заводу „Електрон" 69,25±7,86* Теж з 0,01% гуматом натрію 112,25±9,78 Балка „Щербаковська" 72,50±8,03* Теж з 0,01% гуматом натрію 113,50±9,82 м. Селідово, 2004 p. Територія ш. Коротченко 59,67±8,47* Теж з 0,01% гуматом натрію 105,50±9,51 Центр міста 77,33±9,55* Теж з 0,01% гуматом натрію 109,00±11,14 Місце відбору проб t 5,53 1,14 2,65 0,38 2,08 0,37 1,40 0,47 2,45 0,67 8,30 3,69 4,42 3,41 3,27 2,17 5,90 1,32 5,72 2,97 9,38 3,51 6,66 3,27 5,45 3,13 Мутагенність Aхр ,% 11,55±1,18* 3,51±0,68** 11,36±1,28* 3,11±0,77** 7,10±1,02 3,94±0,91** 8,32±1,20* 3,48±0,83** 6,30±0,96 3,27±0,76** 9,79±1,54* 3,14±0,92** 6,36±1,27 3,58±0,99** 8,03±1,37* 4,3±1,12** 7,95±1,42* 3,03±0,9** 9,47±1,57* 3,22±0,96** 10,98±1,46* 3,41±0,84** 6,87±1,45* 3,2±0,95** 9,75±1,78* 3,44±1,08** 5,54 3,71 5,63 3,65 6,87 3,54 7,42 3,83 7,19 2,18 9,56 1,08 3,20 4,31 6,71 3,83 6,33 3,63 12,58±1,88* 6,30±1,11 22,06±2,25* 7,27±1,22 15,11±2,03* 5,47±1,06** 24,52±2,66* 7,57±1,25 15,18±2,06* 6,87±1,14 20,96±2,47* 6,45±1,07 8,36±1,46 4,73±0,92** 15,52±2,18* 5,79±1,10 18,97±2,30* 4,85±1,01** 6,77 4,83 4,23 3,92 13,41±2,55* 6,64±1,21 14,22±2,29* 6,73±1,39 t 5,91 1,05 5,54 0,57 2,21 1,30 3,31 0,92 2,47 0,74 5,14 0,5 2,21 1,77 2,84 1,55 2,91 1,07 5,13 1,09 5,19 1,48 3,13 0,50 3,85 0,79 3,04 2,94 5.78 3,69 4,50 2,50 6,31 3,87 3,79 3,33 6,20 3,15 2,20 1,96 4,34 2,72 6,17 2,03 2,70 3,25 2,93 3,14 7 79802 8 Продовження таблиці 1 Територія ЗШ №1 Теж з 0,01% гуматом натрію Контроль (дистильована вода) 63,18±7,18* 106,39±10,07 135,33±8,65 6,84 4,58 10,07±1,81 5,22±1,14** 1,72±0,46 2,37 2,23 Примітка: *- достовірне відхилення від варіанту з обробленими ґрунтами t {¥; 0,01}=2,58; **- недостовірне відхилення від контролю t {¥; 0,01}=2,58 З таблиці 1 видно, що у багатьох з досліджених варіантів спостерігається зниження інтенсивності мітотичної активності та підвищення частоти зустрічаємості аберантних хромосом у порівнянні з контролем, що свідчить про токсичну та, відповідно, мутагенну активність фунтів на територіях, що піддаються впливу діяльності гірничодобувних підприємств. При обробці цих ґрунтів, згідно з прикладом, 0,01% розчином гумату натрію майже в усі х варіантах дослідження відбувається, як видно із таблиці, статистично достовірне зниження токсичності та мутагенності у порівнянні з необробленими ґрунтами. Більш того, у 50% випадків спостерігається зниження токсичності та мутагенності оброблених ґрунтів до рівня контролю, тобто відбулося відновлення природних властивостей деградованих ґрунтів. На Фіг.1,2 показано зниження токсичності та мутагенності ґрунтів при обробці 0,01% розчином гумату натрію. Як видно з Фіг.1, залежність зниження рівня токсичності ґрунтів при обробці розчином гумату натрію наближена до лінійної та може бути пред Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін ставлена рівнянням у=0,52х+76,68. При цьому, чим вище рівень токсичності деградованих ґрунтів, тим вище ефективність застосування цього природного адаптогену. Фіг.2 також наявно ілюструє ефективність обробки забруднених ґрунтів природним адаптогеном. Залежність зниження рівня мутагенності також має лінійний характер та описується рівнянням у=0,23х+1,96. Інтенсивність зниження мутагенності при обробці гуматом натрію залежить від рівня мутагенності вихідних деградованих ґрунтів. Усе вище наведене робить гумінові речовини перспективними для зниження токсичності та мутагенності ґрунтів, забруднених внаслідок діяльності гірничопромислового комплексу. Досягненням способу являється статистичне достовірне зниження токсичності та мутагенності забруднених ґрунтів при високому рівні достовірності (a=0,01), а також використання природних матеріалів, що здешевлює та спрощує технологію відновлення природних властивостей ґр унтів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601