Спосіб біотестування та біоіндикації забруднення ґрунтів нафтою

Реферат: Спосіб біотестування та біоіндикакції забруднення ґрунтів нафтою, включає пророщування насіння рослин у ємкостях з забрудненим ґрунтом і визначають тест-показники: схожість насіння, довжину кореня, висоту пагона, масу сирих та сухих рослин і встановлюють ступінь токсичного навантаження за пригніченням відносно контролю. Як рослини використовують льон звичайний (Linum usitatissimum L.), соняшник однорічний (Helianthus annuus L.) та гречку посівну (Fagopyrum vulgare St.). UA 103601 U (12) UA 103601 U UA 103601 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до екології, а саме до біоіндикації, біотестування та екотоксикологічної оцінки нафтозабруднених ґрунтів, і може бути використана для екологічного моніторингу, екотоксикології ґрунтів, санітарно-гігієнічної експертизи. Відомий спосіб біоіндикації [Терехова В.А. Микромицеты в экологической оценке водных и наземных экосистем. - М.: Наука, 2007. - 216 с.], за яким використовують міксоміцети для дослідження токсичності нафтозабруднених ґрунтів, а також ґрунтів з надлишковим засоленням пластовими водами, що формуються на відвалах фосфогіпсу та знаходяться в зоні металургійних комбінатів. Згідно цього способу, проводять експрес-оцінку ступеня токсичного навантаження на природні системи. Для цього аналізують вплив замочування спор в розчинах біхромату калію на їх проростання, а саме в лабораторних умовах на агаризованих середовищах вирощують міцелій різних видів міксоміцетів, змивають конідії з поверхні культури, замочують спори в розчинах біхромату калію наступних концентрацій - 0,5 ррm, 5 ррm, 50 ррm та підраховують кількість пророслих конідій. На основі отриманих даних інгібіювання проростання конідій встановлюють чутливість до токсиканту. Недоліками способу є патогенність міксоміцетів по відношенню до людини, яка проявляється у здатності викликати алергічні реакції, а також необхідність постійного культивування грибів у лабораторних умовах. Спосіб працює у вузькому діапазоні токсиканту і не містить даних щодо реакції конідій на забруднення нафтою і нафтопродуктами. Найбільш близьким за технічною сутністю і досягненням результату - прототипом є спосіб контролю забруднення ґрунту по росту та розвитку рослин (ДСТУ ISO 11269-2:2002. Якість ґрунту. Визначання дії забрудників на флору ґрунту. Частина 2. Вплив хімічних речовин на проростання та ріст вищих рослин), за яким вирощують насіння рослин на контрольному та забрудненому ґрунті, масою 500 г, у горщиках, протягом 14-21 днів і порівнюють ростові параметри. Спосіб придатний для всіх типів ґрунтів і різних хімічних забруднювачів в діапазоні концентрації забруднювача 1-1000 мг/кг (0-0,1 %). Недоліком способу є непридатність запропонованих рослин, як тест-об'єктів для визначення нафтового забруднення, тривалий час виконання дослідження, вузький діапазон концентрації забруднювача, що може бути визначений, необхідність великої кількості ґрунту для аналізу. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб біотестування та біоіндикації забруднених нафтою ґрунтів шляхом підбору рослин, чутливих до нафтового забруднення на ранніх стадіях проростання, здатних працювати у широкому діапазоні концентрації полютанта, що дасть змогу визначати токсичність забруднених нафтою ґрунтів у широкому діапазоні концентрацій, скоротити час виконання дослідження, спростити і здешевити спосіб. Поставлена задача вирішується тим, що у способі біотестування та біоіндикакції забруднення ґрунтів нафтою, за яким пророщують насіння рослин у ємкостях з забрудненим ґрунтом і визначають тест-показники: схожість насіння, довжину кореня, висоту пагона, масу сирих та сухих рослин і встановлюють ступінь токсичного навантаження за пригніченням відносно контролю, причому як рослини використовують льон звичайний (Linum usitatissimum L.), соняшник однорічний (Helianthus annuus L.) та гречку посівну (Fagopyrum vulgare St.). Автори вперше запропонували використати як тест-об'єкти рослини льону звичайного, соняшника однорічного та гречки посівної для визначення токсичності нафтового забруднення і вперше показали, що початкові ростові параметри цих рослин залежать від рівня забруднення ґрунту нафтою, ця залежність є близькою до лінійної і дає однозначну відповідь про токсичність. Суть корисної моделі пояснюють креслення. Фіг. 1. Залежність схожості насіння льону звичайного, соняшника однорічного та гречки посівної від концентрації нафти у ґрунті. Фіг. 2. Залежність висоти пагонів льону звичайного, соняшника однорічного та гречки посівної від концентрації нафти у ґрунті. Фіг. 3. Залежність довжини коренів льону звичайного, соняшника однорічного та гречки посівної від концентрації нафти у ґрунті. Фіг. 4. Залежність сирої маси рослин льону звичайного, соняшника однорічного та гречки посівної від концентрації нафти у ґрунті. Фіг. 5. Залежність сухої маси рослин льону звичайного, соняшника однорічного та гречки посівної від концентрації нафти у ґрунті. Технічний результат доведено на штучно забруднених нафтою ґрунтах - 0,4; 1; 2,5; 5; 8; 10; 15; 17; 20 % нафти у ґрунті. Приклад конкретного виконання. Нафтозабруднений ґрунт у кількості 20 г поміщають у чашки Петрі, зволожують 10 мл води до вологості 33,3 %, розкладають насіння тест-об'єктів, закривають чашки і ставлять у термостат при температурі +24 °С. Через 3 доби визначають кількість пророслого насіння, а 1 UA 103601 U 5 10 15 20 25 30 35 40 через 5 діб вимірюють довжину коренів, висоту пагонів, сиру та суху масу. Серії дослідів проводять не менше, ніж у трьохкратній повторності, при кількості об'єктів вимірювання не менше ніж 60 для кожної концентрації. Статистичну обробку даних здійснюють за критерієм Студента [Зайцев Г.Н. Методика биометрических расчетов: математическая статистика в экспериментальной ботанике. М.: Наука, 1973. 256 с.] з достовірністю ≥0,95 (Р < 0,05). Встановлено, що льон звичайний (Linum usitatissimum L.), соняшник однорічний (Helianthus annum L.) та гречка посівна (Fagopyrum vulgare St.) є чутливими до нафтового забруднення. Зі зростанням концентрації нафти в ґрунті, досліджувані ростові параметри та схожість цих рослин суттєво знижуються. Гречка має більш високу чутливість до дії нафти, ніж соняшник та льон. Для неї виявлено різке зниження схожості до 60 % при концентрації нафти в ґрунті 8 %, у той час, як для льону та соняшника, при цій же концентрації, схожість практично не змінюється. При вмісті нафти в ґрунті 17 % схожість гречки падає до 22 %, соняшника - до 51 %, льону - до 78 %, а при концентраціях більше 20 % насіння гречки не проростає (фіг. 1). Висота пагона гречки також чутливо реагує на присутність нафти у ґрунті. Так, при низькій концентрації нафти, на рівні ТДК 0,4 %, відносна висота пагона гречки знижується до 50,48 %, у той час як для льону - до 77,87 %, а для соняшника залишається на рівні контролю (фіг. 2). При зростанні концентрації нафти в ґрунті від 0 % до 10 % відносна висота пагона гречки знижується від 100 % до 20,26 %, для соняшника - до 36,72 %, а для льону - до 55,94 %. Подальше збільшення концентрації нафти в ґрунті веде до поступового зниження росту пагона досліджуваних рослин, і при концентрації 17 % нафти в ґрунті їх відносні величини стають близькими: відносна висота пагона льону становить 14,16 %, соняшника - 20,10 %, гречки 15,51 % (фіг. 2). Зростання забруднення ґрунту нафтою веде також до поступового зменшення довжини коренів L. usitatissimum, Н. annuus, F. vulgare (фіг. 3). Таким же є характер залежностей відносної ваги сирих та сухих рослин від концентрації нафти в ґрунті (фіг. 4, 5). Зі збільшенням концентрації нафти маса сирих та сухих рослин L. usitatissimum, H. annum, F. vulgare зменшується. Результати дослідження впливу нафти у ґрунті на початкові ростові параметри льону, соняшника та гречки вказують на те, що дані рослини є чутливими до нафтового забруднення. Залежності ростових параметрів досліджуваних тест-об'єктів від концентрації нафти у ґрунті є близькими до лінійних. Гречка є більш чутливою до вмісту нафти у ґрунті, її висота пагона яскраво індикує присутність нафти у ґрунті навіть на рівні тимчасово допустимої концентрації 0,4 %. Достовірний відгук рослин льону, соняшника та гречки на дію нафти робить їх ефективними для біотестування та біоіндикації забруднення ґрунтів нафтою. Спосіб біотестування та біоіндикації забруднення ґрунтів нафтою з використанням рослин льону звичайного, соняшника однорічного та гречки посівної дає змогу визначити токсичність нафтозабруднених ґрунтів у широкому діапазоні забруднення, є простим у виконанні, високочутливим, швидким, економічним та достовірним. Використання способу підтверджує отримання передбачуваного технічного результату. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Спосіб біотестування та біоіндикакції забруднення ґрунтів нафтою, який включає пророщування насіння рослин у ємкостях з забрудненим ґрунтом і визначають тест-показники: схожість насіння, довжину кореня, висоту пагона, масу сирих та сухих рослин і встановлюють ступінь токсичного навантаження за пригніченням відносно контролю, який відрізняється тим, що як рослини використовують льон звичайний (Linum usitatissimum L.), соняшник однорічний (Helianthus annuus L.) та гречку посівну (Fagopyrum vulgare St.). 2 UA 103601 U 3 UA 103601 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 4