Спосіб тестування забруднення середовища

Реферат: Спосіб тестування забруднення середовища, при якому розміщують тестові рослини в зоні впливу забруднення, виділяють діагностичні зміни тестових рослин і по ним тестують вплив забруднення. Тестову рослину вибирають найбільш чутливу до забруднення, як діагностичні (тестові) ознаки вибирають відношення варіабельної флуоресценції до максимальної індукції флуоресценції і, якщо це відношення змінилося більше ніж на 20 % за час експозиції, то середовище вважають забрудненим. UA 115592 U (12) UA 115592 U UA 115592 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб тестування забруднення середовища належить до області дослідження матеріалів шляхом визначення їх фізичних властивостей, зокрема запису і аналізу кривої індукції флуоресценції нативного хлорофілу інтактного листка рослини (індукційна крива, крива Каутського). Спосіб орієнтовано на застосування у сільському господарстві, зокрема рослинництві, садівництві, селекційній роботі та екології. Відомо "Спосіб фітотестування техногенних екотопів" патент України на корисну модель № 70512, Бюл № 11/2012, Глухов О.З. та ін. Спосіб включає вибір об'єктів, на яких проводять дослідження, використання як фітотестів різних видів деревних рослин, які вибирають за ценотичною ознакою, висадження деревних рослин на самих екотопах, визначення належності рослин до тієї чи іншої категорії, згідно з асортиментом випробовуваних рослин, деревні рослини висаджують навесні, а восени проводять заміри приросту за цей період тих чи інших фрагментів дерев і, в залежності від приросту, судять про відповідність техногенних умов для зростання рослин, причому значення приростів екземплярів однієї породи дерева розподіляють за розробленою нами шкалою: 20 см; якщо відсоток перших двох категорій > 70 % від загальної кількості дерев або кількість категорій 3, 4, 5< 25 %, то говорять про невідповідність умов техногенних екотопів для зростання рослин, а можливість зростання дерева з однієї групи за ступенем стійкості укаже на можливість зростання в даному екотопі та інших рослин з цієї групи. Спільними рисами аналога та запропонованого способу є вибір рослин та розміщення їх в зоні впливу забруднення (екотопі), виділення і визначення діагностичних (тестових) ознак. Причиною, що заважає отримати очікуваний технічний результат, є довготривалість діагностичних, тестових змін - приріст морфоелементів за вегетаційний сезон, а також складність вимірів цих приростів та їх підрахунок по категоріям за спеціальною шкалою. Найближчим по суті до запропонованого способу є "Спосіб індикації техногенних забруднень", патент України на корисну модель № 70827, відповідно до якого проводять реєстрацію фотолюмінесценції рослинних зразків з дослідної і фонової ділянок і індикацію наявності і ступеня забруднення, який відрізняється тим, що реєстрацію здійснюють по лубу, а ступінь забрудненості визначають по відношенню інтенсивності люмінесценції з дослідної та фонової ділянок. Спільними рисами запропонованого способу та прототипу є використання опромінення на довжині хвилі збудження люмінесценції речовини лубу та вимірювання його випромінення на хвилі люмінесценції. Причиною, що заважає отримати бажаний технічний результат є те, що процес підготовки проб лубу складний, інформативність вимірювань люмінесценції невисока та ще неоднозначна трактовка залежності люмінесценції лубу від забруднення середовища. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу, в якому завдяки введенню нових операцій, їх послідовності, одночасного застосування фізичних і біологічних властивостей зеленого листка рослини та сумісної інтерпретації властивостей стало б можливим тестування забруднення середовища. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований спосіб включає: вибір тестових рослин, розміщення тестових рослин в зоні впливу забруднення, виділення діагностичних змін тестових рослин і по ним тестують вплив забруднення, а також тим, що тестову рослину вибирають найбільш чутливою до забруднення, а як діагностичну (тестову) ознаку вибирають відношення варіабельної до максимальної флуоресценції індукції флуоресценції і, якщо це відношення змінилося більше ніж на 20 % за час експозиції, то середовище вважають забрудненим. Відмінними ознаками запропонованого способу є те, що в ньому тестову рослину вибирають найбільш чутливу до забруднення, а як діагностичну (тестову) ознаку вибирають відношення варіабельної до максимальної флуоресценції індукції флуоресценції і, якщо це відношення змінилося більше ніж на 20 % за час експозиції, то середовище вважають забрудненим. Введення у відомий спосіб операцій вибору тестової рослини найбільш чутливої до конкретного забруднення та використання як тестової ознаки відношення варіабельної флуоресценції до максимальної дозволяє швидко тестувати конкретне забруднення, а його інтенсивність визначати за величиною відношення варіабельної флуоресценції до максимальної. Запропонований спосіб включає операції вибору тестових рослин найбільш чутливих до контрольованих забруднень, наприклад рослини чутливі до окислів сірки - люцерна, кукурудза, огірки, морква, помідори, горох, яблуня. Чутливі до окислів азоту - люцерна, капуста, морква, горох, яблуня. Чутливі до забруднень озоном - це липа вузьколиста, картопля, помідори. Виділення переважно трав'янистих, городніх культур пов'язано з використанням невеликих 1 UA 115592 U 5 10 15 20 25 30 (висотою до 30 см) швидкорослих рослин та малогабаритних переносних пристроїв для їх вирощування, транспортування і розміщення в зоні впливу забруднень. Враховуючи різну чутливість рослин до різних забруднень, можна вибрати рослину, чутливу до конкретного контрольованого забруднення. Для тестування певних забруднень можна рекомендувати наступні рослини, чутливі до забруднення: SO2 - тополя бальзамічна, липа дрібнолистяна, жовта акація, береза пухнаста, ясен, клен, слива, квасоля, люцерна, ялина; SO хвойні; NH4 - соняшник; H2S - горох, шпинат; сірчистий ангідрид - черемха звичайна, горобина, смородина чорна; озон - кукурудза, цибуля, огірок, тютюн, виноград, картопля; важкі метали крес-салат. При визначені тест-реакцій на забруднення, як тест-ознаки вибирають відношення варіабельної флуоресценції до максимальної, які визначають з виміряних і зафіксованих значень показників індукції флуоресценції листя рослини. Використання саме такого індексу доцільно, бо використання ділення на максимальну флуоресценцію виразить варіабельну флуоресценцію у нормованих одиницях. Порядок тестування наступний: в спеціальні горщики, розміщені в контейнері, висаджують насіння або розсаду, або саджанці, або чубуки тест-рослин і витримують їх до досягнення необхідної висоти. Далі в забрудненій зоні викопують ямку і встановлюють в ній контейнер з рослинами. Засипають викопаною землею і поливають Проводять вимірювання показників індукції флуоресценції, витримують час експозиції і знову міряють індукцію флуоресценції. Запропонований спосіб, як видно з його опису, може бути реалізований у виробничих умовах, так як для його реалізації використовується приладова база широкого призначення, зокрема флуорометри, наприклад "ФЛОРАТЕСТ". Запропонований спосіб тестування забруднення середовища буде використано в Інституті садівництва при розробці методик розбивки нових садів і може бути рекомендований при оцінці впливу автомагістралей на існуючі сади. Для перевірки запропонованого способу був проведений польовий дослід. Рослини лободи були вирощені в 12 горщиках, по три-чотири рослини на горщик. Рослини було розділено на 4 групи з різними дозами внесення CuSO4, який було розчинено у воді та внесено у ґрунт. Група 1(V1) - контрольна група без внесення CuSO4; група 2 (V2) - 1 г CuSO4 на 1 кг ґрунту; група 3 (V3) - 3 г CuSO4 на 1 кг ґрунту; група 4 (V4) - 6 г CuSO4 на 1 кг ґрунту. Експеримент проводився протягом 13 днів. На початку експерименту було заміряно індукцію флуоресценції хлорофілу всіх груп рослин. В той же день було внесено розчин мідного купоросу в ґрунт. 35 14.07.2015 21.07.2015 25.07.2015 03.08.2015 04.08.2015 05.08.2015 06.08.2015 07.08.2015 10.08.2015 11.08.2015 12.08.2015 13.08.2015 14.08.2015 18.08.2015 20.08.2015 V2 0,909576 0,87197 0,893295 0,901647 0,802958 v1 0,908269 0,922604 0,922171 0,901845 0,900365 0,891328 0,887167 0,868357 0,89995 0,886612 0,913156 0,875367 0,898906 0,884404 0,886099 v2 0,920878 0,927034 0,922509 0,909576 0,87197 0,893295 0,901647 0,802958 0,903545 0,90083 0,911797 0,882898 0,906039 0,898458 0,901874 V3 0,904658 0,870586 0,75467 0,89015 0,891451 2 v3 0,914796 0,919627 0,925846 0,904658 0,870586 0,75467 0,89015 0,891451 v4 0,925507 0,928274 0,922574 0,910693 0,85597 0,548101 V4 0,910693 0,85597 0,548101 UA 115592 U 5 10 Для трьох поточних значень відношень флуоресценцій Fv/Fm для концентрацій купоросу 6 г/кг ґрунту за 03,08 по 05,08 знаходимо зміну відношення флуоресценцій за один день, відносимо її до максимального початкового значення і виражаємо цю зміну у %. (0,9106-0,8559)/0,9106=0,0600=6 %. Аналогічно визначимо за два дні (0,9196-0,05481)/0,9196=0,3980=39,8 % Аналогічно визначимо для концентрацій купоросу 3 г/кг ґрунту за один і два дні (0,9046-0,8701)/0,9046=0,0345=3,4 % (0,9046-0,7546)/0,9046=0,1658=16,58 % З досліду видно, що при малих концентраціях мідний купорос не діє на лободу як забруднювач ґрунту, тільки при концентраціях, більших за 6 г/на кг ґрунту, він тестується як забруднення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб тестування забруднення середовища, при якому розміщують тестові рослини в зоні впливу забруднення, виділяють діагностичні зміни тестових рослин і по ним тестують вплив забруднення, який відрізняється тим, що тестову рослину вибирають найбільш чутливу до забруднення, як діагностичні (тестові) ознаки вибирають відношення варіабельної флуоресценції до максимальної індукції флуоресценції і, якщо це відношення змінилося більше ніж на 20 % за час експозиції, то середовище вважають забрудненим. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3