ИНФОРМАТИВНОСТЬ ТЕСТ-ФУНКЦИЙ НИЗШИХ И ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ СУРЬМЫ

Введение.

В современных условиях  природная среда подвержена техногенному загрязнению.  Многие вещества, попадающие в окружающую среду, обладают неизвестными свойствами, в том числе токсикологическими. Кроме того, известно, что продукты распада и взаимодействия отдельных химических веществ могут оказаться токсичнее исходных соединений (Филенко О. Ф., Дмитриева, 1999; Олькова, 2014).

В настоящее время актуальной является проблема загрязнения природных сред тяжелыми металлами (ТМ). Хорошо изучены свойства и токсические эффекты, вызываемые свинцом, медью, кадмием, цинком. Однако некоторые ТМ в силу их меньшей распространенности недостаточно изучены. Например, зона влияния химических предприятий г. Кирово-Чепецка характеризуется комплексным техногенным загрязнением. В число загрязняющих веществ входят марганец, бром, таллий, стронций, сурьма. Изучение их воздействий, а также поиск информативных индикаторов диагностики воздействия данных соединений, является актуальной научно- практической задачей.

Целью данной работы стало исследование влияния хлорида сурьмы на высшие и низшие растения, а также оценка информативности их тест-функций.

Материалы и методы. Сурьма – тяжелый металл II класса опасности, имеет ПДК 0,005 мг/л (ГН 2.1.5.1315– 03, 2003). Следует отметить, что сурьма, может образовывать летучие соединения, и, таким образом, возможен воздушный перенос её на большие расстояния от промышленных районов (Перельман, 1989).

Предметом исследований стали высшие и низшие растения в качестве тест-организмов. Изучали воздействие водных растворов хлорида сурьмы на культуру одноклеточной водоросли Chlorella vulgaris Beijer, семена овса и кресс-салата.

В серии опытов растения выращивали на водном растворе (приготовление на дистиллированной воде). Изучали влияние концентраций иона сурьмы (V), кратных 100, 250, 500, 750 и 1000 ПДК, на всхожесть семян и показатели роста в течение семи дней. Опыт проводили в лабораторных условиях в трехкратной повторности, контроль – дистиллированная вода.

По истечении срока экспозиции измеряли (и сравнивали) длину корней проростков в контрольных и опытных пробах, причем объектом измерения у каждого семени является корень максимальной длины (ПНД Ф Т 14.1:2:4.19-2013, 2013).

Ch. vulgaris культивировалась на тех же самых растворах в течении 22 часов. По истечении времени определялась оптическая плотность одноклеточной водоросли с помощью прибора «ИПС-03» (ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04, 2007).

Полученные данные обрабатывали с использованием стандартных статистических методов.

Результаты и их обсуждение. В эксперименте по установлению действия хлорида сурьмы на семена овса выявлено, что концентрации менее 100 ПДК не оказывали влияния на развитие семян. При тестировании диапазона концентраций от 100 до 1000 ПДК отмечалось незначительное угнетение таких тест – функций как длина корня и проростка.

При оценке биомассы корней и проростков овса выявлено, что раствор, содержащий 100 ПДК вещества, оказывал достоверно стимулирующее действие (Рисунок 1)

В других вариантах эксперимента выявлено недостоверное отличие массы корней и массы проростков в чистой среде от опытных вариантов (Рисунок 1).

При оценке биомассы корней и проростков, выявлено, что диапазон концентрации от 500 до 1000 ПДК оказывали достоверное угнетающее действие по сравнению с контролем.

Таблица 1 Результаты определения токсичности растворов хлорида сурьмы по изменению оптической плотности тест-культуры водоросли Chlorella vulgaris

Примечание: * - стимуляция тест-функции.

Раствор хлорида сурьмы, содержащий 50 ПДК иона сурьмы оказывал незначительное стимулирующее действие на хлореллу. В  соответствии с используемой методикой критерий токсичности  не был превышен (стимуляция меньше 30%), поэтому проба относится к нетоксичным. На уровне 100 ПДК наблюдаем инверсию ответной реакции хлореллы: переход от стимуляции к угнетению. Дальнейшее увеличение концентрации действующего вещества значительно угнетало развитие одноклеточной водоросли.

Заключение.

По полученным данным можно сделать следующие выводы:

1.   Растительные организмы, как высшие, так и низшие, проявили низкую чувствительность к воздействию сурьмы. Действующие концентрации для растительных организмов располагаются выше 100 ПДК.

2. Низшие растения оказались чувствительнее к загрязнению вод хлоридом сурьмы, чем высшие растения.

3.   Биотест с использованием семян кресс-салата оказался более информативным, чем с применением семян овса.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для молодых российских ученых № МК-3964.2015.5.

Список литературы

1.     ГН 2.1.5.1315–03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, 2003.

2.     Олькова А.С. Особенности и проблемы биотестирования водных сред по аттестованным методикам // Вода: химия и экология, 2014. № 10. С. 87-94.

3.     Перельман А. И. Геохимия. М.: Высш. шк., 1989. 528с.

4.     ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04, 16.1:2.3.7-04. Методика определения токсичности проб поверхностных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек их почвы, осадков сточных вод и отходов по изменению оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer), Красноярск: КрасГУ. 2007.

5.     ПНД Ф Т 14.1:2:4.19-2013. Методика определения токсичности питьевых, грунтовых, поверхностных и сточных вод, растворов химических веществ по измерению показателей всхожести, средней длины и среднего сухого веса проростков семян кресс-салата (Lepidium sativum). Стерлитамак, 2013. 28 с.

6.     Филенко О. Ф., Дмитриева А. Г. Биотестирование как способ контроля токсичности загрязняемой водной среды // Приборы и системы управления. 1999. № 1. С. 61-63.