Спосіб комплексної фітоіндикації стану закислення поверхневих вод в районі хімічного підприємства за допомогою тест-об’єкта ряски малої (lemna minor l.)

1. Спосіб комплексної фітоіндикації стану закислення поверхневих вод за допомогою тестоб'єкта ряски малої (Lemna minor L.), який полягає у тому, що рослини ряски поміщають у модельні водойми, визначають коефіцієнт росту, за результатами аналізу складають шкалу забруднення, який відрізняється тим, що коефіцієнт росту ви 3 20660 4 Технічний результат: корисна модель дозворяски малої (Lemna minor L.) складається з настуляє отримати інформацію про зміну концентрації пних дій: рослини ряски малої (Lemna minor L.) іонів водню, сульфат- та нітратіонів у природних поміщають в модельні водойми, які мають різне поверхневих водах з використанням широко роззначення водневого показника та концентрацію повсюдженого тест-об'єкта ряски малої (Lemna сульфат- та нітратіонів (табл. 1), одночасно визнаminor L.), оцінити біологічні наслідки закислення чають зміну водневого показника, шляхом зважуповерхневих вод та нейтралізувати негативний вання визначають коефіцієнт росту, фазові реакції вплив закислення шляхом введення у природні фрондів у вигляді хлорозів та некрозів (Фіг.1, поверхневі води сполук кальцію. Фіг.2), зміни росту та кольору коренів, проводять Корисна модель пояснюється фігурами: спектрофотометричне визначення хлорофілів та - Фіг.1. Варіанти з мінімальними концентраціякаротиноїдів в загальному екстракті за Хольмми сульфат- та нітратіонів (0,04мг/м 3, рН 6,40 та Веттштейном та спектрофотометричне визначен0,05мг/м 3, рН 6,95 відповідно) всіх дослідів на чоня активності реакції Хілла в хлоропластах по тирнадцяту добу експерименту. швидкості відновлення акцептора електронів [Му- Фіг.2. - Варіанти з максимальними концентсієнко М. М. Паршикова Т. В., Славний П. С. Спекраціями сульфат- та нітратіонів (0,60мг/м 3, рН 3,10 трофотометричні методи в практиці фізіології, біота 0,75мг/м 3, рН 3,45 відповідно) всіх дослідів на хімії та екології рослин. - К.: Фітосоціоцентр, 2001], чотирнадцяту добу експерименту. а також використовують шкалу фазових реакцій Робота корисної моделі. ряски малої (Lemna minor L.) на зміну умов існуСпосіб комплексної фітоіндикації стану закисвання (табл. 2). За результатами аналізу складалення поверхневих вод за допомогою тест-об'єкта ють шкалу забруднення. Таблиця 1 Параметри модельних водойм для біоіндикації закисленості поверхневих вод Концентрація сульфат-іонів, мг/м 3 1 0,04 0,08 0,10 0,16 0,20 0,30 0,40 0,60 0,70 Концентрація нітратіонів, мг/м 3 0,05 0,10 1 0,15 0,20 0,25 0,40 0,50 0,60 0,75 Контроль - варіант з дистильованою водою. Вивчені варіанти сумісного впливу сульфат- та нітратіонів, також сумісного впливу суль фат- та PH 2 6,40 5,80 4,90 3,90 3,55 3,40 3,25 3,10 3,10 6,95 6,50 2 6,35 6,15 5,90 5,00 3,70 3,60 3,45 нітратіонів та нейтралізуючої дії гідроксиду кальцію та талої води. Таблиця 2 Екологічна класифікація якості поверхневих вод по рівню токсичности для ряски малої (Lemna minor L.) Фазові реакції Клас а) фізіологічний розвиток 0 б) фаза реакції 1 Зовнішні зміни У порівнянні з еталоном зміни відсутні, тест-об'єкт справляється з біоцидною дією за рахунок фізіологічного обміну Спостерігається розрихлення клітинної оболонки, вихід міжклітинної речовини та захоплення подразника - явище піноцитозу 5 20660 6 Продовження таблиці 2 Екологічна класифікація якості поверхневих вод по рівню токсичности для ряски малої (Lemna minor L.) Фазові реакції Клас в) фаза депонування 2 г) фаза інтеграції 3 д) фаза деградації 4 є) фаза конструктивних змін 5 Зовнішні зміни Включення включення надлишкової кількості SО42-, NО3- в клітинні структури та фізіологічний обмін Пристосування тест-об'єкту до нових умов - зміна форми, розмірів, кольору Тест-об'єкт інтенсивно формує дочірню особину, ви хід нової дочірньої клітини, явище хлорозу Хлороз і деградація ценозу ряски Ряска мала (Lemna minor L.) реагує на закислення середовища зміною коефіцієнта росту: зниження коефіцієнта спостерігається на протязі перших семи діб, потім при незначному закисленні (рН 5,8-6,5), концентрації сульфат-іонів (0,040,07мг/м 3) і нітратіонів (0,05-0,10мг/м 3) значення коефіцієнта росту стабілізується в результаті адаптації рослини до змінених умов шля хом посиленого утворення молодих особин. При сумісній дії сірчаної та азотної кислот (рН 3,25-5,00) на сьому добу спостерігається незначне підвищення коефіцієнту росту (утворення дочірніх особин), але потім він різко знижується внаслідок руйнування клітин. Гідроксид кальцію чинить протекторну дію: в усі х випадках коефіцієнт росту у варіантах з гідроксидом кальцію і кислотами був вище, ніж у варіантах без гідроксиду кальцію. Тала вода чинить нейтралізуючий вплив при невеликому закисленні (рН 5,8-6,5), концентрації сульфат-іонів (0,040,07мг/м 3) і нітратіонов (0,05-0,10мг/м 3). При мінімальних концентраціях сульфат- та нітратіонів (0,04мг/м 3, рН 6,40 та 0,05мг/м 3, рН 6,95 відповідно) на чотирнадцяту добу експерименту помітний некроз рослин у варіанті з сірчаною кислотою та у варіанті із сумісною дією сірчаної та азотної кислот, протекторна дія гідроксиду кальцію та відсутність захисної дії талої води в кінці експерименту (Фіг.1). При дії максимальних концентрацій сульфат- та нітратіонів (0,60мг/м 3, рН 3,10 та 0,75мг/м 3, рН 3,45 відповідно) на чотирнадцяту добу експерименту некроз рослин спостерігається в усі х варіантах досліду, окрім варіанту, де в якості протектора використовувався гідроксид кальцію. Таким чином, зниження коефіцієнту росту свідчить про пригнічення ценозу ряски малої (Lemna minor L.). Спостерігається специфічна реакція кореневої системи ряски малої (L. minor) на дію сульфатіонів, нітратіонів та закислення. Виділяють чотири фази пошкодження коренів в залежності від концентрацій SО42- і NO 3-: 0 - зміни не спостерігаються, дослідні зразки подібні контрольним; 1 - побу ріння кінчиків коренів; 2 - почорніння кореневої системи; 3 - вкорочення коренів; 4 - відпадання кореневої системи. Таким чином, стан кореневої системи ряски малої (Lemna minor L.) можна використовувати для індикації закислення водойм. При невеликому закисленні (рН 5,8-6,5), концентрації сульфат-іонів (0,04-0,07мг/м 3) і нітратіонів (0,05-0,10мг/м 3) збільшується концентрація хлорофілу a і хлорофілу b, що пояснюється посиленим утворенням молодих особин як фазової реакції на змінені умови. В усіх інших випадках концентрація цих пігментів була нижче, ніж в контрольних зразках. Концентрація каротиноїдів була більше контрольної лише при сульфатному впливі. Також їх концентрація дещо збільшилась у варіантах з концентрацією SO42- 0,20-0,30мг/м 3 і рН 3,5 і NO3- 0,25-0,40мг/м 3, рН 5,0-5,9. В усі х інши х варіантах концентрація каротиноїдів зменшилася зі збільшенням концентрації сульфат- і нітратіонів та збільшенні закислення. При закисленні і токсичній дії SO4 2- і NO3- також зменшується фо тохімічна активність хлоропластів. Таким чином, ряску малу (Lemna minor L.) як тест-організм можливо використовувати для екологічної характеристики закисленості водойм. Аналіз стану водойм необхідно проводити по морфологічним ознакам рослини і по пігментному комплексу. Біоцидна дія, якою володіють сульфати і нітрати при їх надлишковій кількості у водоймі, посилюється при їх сумісній наявності у водоймах, що, як правило, спостерігається в природних умовах. Гідроксид кальцію чинить протекторну дію у більшому ступені, ніж тала вода (Фіг.1, Фіг.2). Захисна дія талої води виявляється при невеликій концентрації SО42- (0,04-0,10мг/м 3) і NO3- (0,050,15мг/м 3). Прикладом застосування є складена за результатами аналізу шкала фітоіндикації закисленості поверхневих вод з використанням ряски малої (L. minor L.) (табл. 3): 7 20660 8 9 20660 10 11 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 20660 Підписне 12 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