Спосіб біотестування ґрунту, ґрунтових, поверхневих та стічних вод

Реферат: UA 91990 U UA 91990 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сільського господарства, а саме до сфери розробки біологічних методів тестування об'єктів навколишнього природного середовища, і може бути використана для оцінки забруднення ґрунту та визначення доцільності його використання для вирощування сільськогосподарських культур, а також для оцінки забруднення ґрунтових, поверхневих та стічних вод. Застосування методів біологічного моніторингу об'єктів навколишнього середовища є важливою ланкою наукових досліджень. Оскільки вони показують не кількісну оцінку наявності шкідливого компоненту в об'єктах природного середовища, а характеризують вплив даних речовин на розвиток живих організмів, які знаходяться в зоні дії щодо чинних факторів [1]. Головними перевагами біотестування над іншими методами дослідження є його простота у виконанні та доступність без застосування спеціальних препаратів і складного обладнання з мінімальними затратами коштів. Нерідко як біотести використовують вищі рослини, проводячи спостереження за змінами фізіолого-морфологічних показників на різних стадіях їх росту і розвитку. Набуло популярності використання у біотестуванні технологій пророщування насіння сільськогосподарських культур, оскільки даний експеримент легкий у виконанні в лабораторних умовах, дозволяє дослідникам спроектувати необхідні їм досліджувані умови та визначити їх вплив на ознаки проростання насіння. На даний час існує низка зарубіжних нормативних документів (стандартів, методик), які пропонують різні варіанти застосування насіннєвого матеріалу як біотестів [2, 3]. Всі вони в основному призначені для виявлення впливу токсинів на посівний матеріал і передбачають вибір одного-двох оптимальних тест-параметрів, при зниженні показників яких на 15-20 % вказують на токсичність досліджуваної речовини чи ґрунту. Проте цього недостатньо для оцінювання рівня забруднення ґрунтового покриву чи ґрунтових, поверхневих та стічних вод, які не вважається токсичним, але все ж таки вплив джерела забруднення на них досить суттєвий. Запропонована нами корисна модель призначена саме для дослідження даного впливу, при якому недостатньо результатів обліку якогось одного показника проростання насіння і доцільніше проводити підрахунки цілого ряду фізіолого-морфологічних показників з подальшою комплексною їх оцінкою, що дозволяє порівнювати між собою розчини з відносно невеликими відмінностями в їх складі. Також відомі гармонізовані в Україні міжнародні стандарти з контролю за забрудненням ґрунту із використанням параметрів росту та розвитку рослин - ДСТУ ISO 11269-1:2004 та ДСТУ ISO 11269-2:2002. Але вони дуже трудомісткі і складні у виконанні, передбачають застосування спеціальних умов і обладнання та великої кількості досліджуваного ґрунту. Крім цього дослідження проводиться впродовж тривалого часу. А також, досить складно підібрати контрольний зразок ґрунту, який має бути не забруднений та якнайбільше схожий по структурі і за складом із досліджуваним. Все це не співпадає з основними принципами біотестування простота і легкість у виконанні [2]. Український вчений Гродзинський A.M. запропонував для біотестування використовувати підрахунок кількості пророслих насінин редиски сорту Червона з білим кінчиком. Складність даного способу полягає в тому, що підрахунок результатів необхідно проводити у чітко встановлений час, коли на контрольному зразку проросло рівно 50 % насінин, а також дана операція повинна займати не більше 20 хв. Крім цього для аналізу слід використовувати насіння з високою енергією проростання, тобто необхідно попередньо знати посівні якості досліджуваного насіння. Також недоліком даного способу можна вважати те, що досліджувана культура рідко вирощується в санітарно-захисних зонах виробничих об'єктів, площа яких займає декілька десятків гектарів [4]. Відомий аналог запропонованого нами способу біотестування, коли визначається вплив хімічних речовин на фізіологічні показники пророщуваних рослин (довжина та маса кореневої системи чи надземної частини) [6]. Недоліком даного методу є те, що для того, щоб дати характеристику токсичності досліджуваного розчину, необхідно попередньо визначити концентрацію в ньому хімічного забруднювача, що значно ускладнює завдання. За прототип корисної моделі нами обрано спосіб біотестування, що включає пророщування насіння зернових культур, наприклад ячменю, на досліджуваних розчинах речовин та визначення сумарної довжиникоренів за певною формулою [7]. Недоліком даного способу є те, що для комплексної характеристики впливу розчину на проростання і розвиток рослини недостатньо визначення тільки одного показника - довжини кореневої системи. Задача корисної моделі є розробка способу біотестування для оцінки забруднення ґрунту, ґрунтових, поверхневих та стічних вод в зоні діяльності тваринницьких підприємств через пророщування насіння сільськогосподарських культур. 1 UA 91990 U 5 10 15 Поставлена задача вирішується тим, що проведення обліку комплексу фізіологоморфологічних показників пророслого насіння здійснюють після пророщування його, згідно з вимогами ДСТУ 4138-2002, та подальшого оцінювання результатів методом підсумовування їх відносних, а не абсолютних значень. Для вирішення цієї задачі було проведено лабораторний дослід по пророщуванню насіння ярого ячменю згідно ДСТУ 4138-2002 "Насіння сільськогосподарських культур. Методи визначення якості". Застосування даного стандарту дозволяє: 1) створити оптимальні умови для проростання насіння; 2) використовувати як тест-об'єкт будь-яку партію насіння, не знаючи попередньо його посівних якостей - вони будуть визначені і враховані в процесі аналізу; 3) звести до мінімуму додаткові поливи субстрату для пророщування (піску), який зволожують необхідним розчином в день посіву і зберігає вологу практично протягом всього терміну дослідження. Як субстрат для пророщування використовували прожарений пісок, зволожений водними витяжками з досліджуваних зразків ґрунту. Контрольний варіант зволожували прокип'яченою дистильованою водою. Досліджувані зразки ґрунту були відібрані в санітарно-захисних зонах(СЗЗ) підприємств з виробництва свинини з різною середньорічною кількістю поголів'я тварин (1100 гол. та 2200 гол.) та однаковими розмірами їх СЗЗ, на різній відстані від безпосереднього джерела забруднення - території ферми, у напрямку переважаючих вітрів на даній території. Таблиця 1 Схема досліду Джерело забруднення Контроль Господарство із середньорічною кількістю поголів'я свиней 1100 гол. Дистильована Господарство із середньорічною вода кількістю поголів'я свиней 2200 гол. Водні витяжки із зразків ґрунту Відібраний на Відібраний в Відібраний в початку СЗЗ середині СЗЗ кінці СЗЗ Відібраний на Відібраний в Відібраний в початку СЗЗ середині СЗЗ кінці СЗЗ 20 25 30 35 40 45 Вибір досліджуваної культури обумовлювався її господарським значенням, тобто вибирали ту сільськогосподарську культуру, яку вирощують практично по всій території України, а отже і на території СЗЗ тваринницьких ферм та використовують в раціоні годівлі утримуваних тварин. Проте, як тест-об'єкт може бути використана будь-яка інша сільськогосподарська культура. В термостаті створювали оптимальні умови для проростання насіння ячменю. Для цього температуру виставляли на рівні + 20 °C ± 2 °C. Для підтримання необхідної вологості повітря в термостаті на його дно ставили посудину із дистильованою водою, при цьому наявність і рівень води постійно контролювали [5]. Для характеристики впливу складу ґрунтового розчину на проростання насіння ячменю виділено комплекс фізіолого-морфологічних показників, які мають відмінності в досліджуваних зразках: 1) енергія проростання насіння, %; 2) схожість насіння, %; 3) кількість аномальних проростків (включали проростки, які мають один або декілька дефектів їхніх органів, або ж відбувся процес проростання - наявні залишки кореневої системи та проростків, але вони на певному етапі вегетації припинили свій ріст і розвиток, зігнили), % 4) кількість насіння з ознаками захворювання та ураження пліснявими грибами (даний показник важливий саме при індикації ґрунтового покриву навколо тваринницьких об'єктів, які є джерелом не тільки хімічного але і мікробіологічного забруднення об'єктів довкілля), %; 5) середня довжина одного проростка, мм; 6) середня вага одного проростка, г; 7) коефіцієнт варіації довжини проростків (даний показник може характеризувати вирівняність сходів, що має важливе значення для нормального росту і розвитку рослин в польових умовах.), %. Окрім зазначених вище, можна проводити обліки й інших показників проростання насіннєвого матеріалу, які тим чи іншим чином проявляються в процесі проведення досліду. В результаті дослідження були одержані результати, які вимірюються в різних величинах: мм, г, % - абсолютні значення цих величин просумувати неможливо. Тому було вирішено застосувати метод, запропонований італійським вченим Д. Ацци для оцінки різноманітних 2 UA 91990 U 5 властивостей ґрунту, який дозволяє оцінити результати всіх показників в сукупності - шляхом переведення їх кількісних величин у відносні [8], та порівняння сукупності даних відносних значень у відсотковому співвідношенні. Найвище значення розрахованого показника характеризує найменший вплив антропогенного фактора, а його пониження говорить про вплив досліджуваного об'єкта (тваринницького господарства) на проявлені показники проростання насіння. Одержаний показник пропонуємо назвати - "показник токсикологічної чутливості посівного матеріалу", та пропонуємо таблицю його градації. Таблиця 2 Значення відносного показника токсикологічної чутливості 100-95 94,9-90 89,9-85 84,9-80