)
Основными источниками загрязнения почв около автодорог являются выхлопные газы автотранспорта, продукты истирания автошин и дорожного полотна, противогололедные материалы. Траектория перемещения загрязняющих веществ определяется метеорологическими условиями, особенностями планировки населенного пункта, структурой ландшафта и организацией движения автотранспорта [1]. Механические барьеры (сооружения, здания, деревья) препятствуют переносу аэрозолей, способствуют накоплению токсикантов вблизи проезжей части дороги. Интенсивность движения автотранспорта также влияет на степень загрязнения придорожных территорий [2].
Биотестирование дает комплексную характеристику воздействия техногенных загрязнений на растения и почву.
Фитотоксичность — это способность пестицидов или другихвеществ оказывать токсическое (отравляющее) воздействие нарастения.
Для определения уровня фитотоксичности почв защитных лесных полос нами были заложены экспериментальные трансекты на участках вблизи автомагистрали Екатеринбург — Полевской. Образцы почв отбирали из верхнего корнеобитаемого слоя (5–10 см) в следующих точках: 1* — у дороги (бровка кювета); 2* — у полосы; 3* — в полосе (замеры проводились в центре, независимо от количества рядов и конструкции ЗЛП); 4* — за полосой; 5* — 10 м за полосой.
Рис. 1. План-схема точек отбора проб почвы
Отобранные образцы высушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали до частиц размером 3–5 мм в диаметре и удаляли скелетную часть корней, крупные органические частицы и мусор. После этого образцы просеивали через почвенное сито с диаметром отверстий 1 мм.
Фитотоксичность различных сред, в том числе и почв, Ю. С. Григорьевым с сотрудниками [3] разработана методика, основанная на сравнении суточного прироста численности клеток хлореллы в контрольном и опытном вариантах. Изменение численности клеток определяется посредством измерения оптической плотности суспензии водоросли при длине волны 670 нм. Прямо пропорциональная зависимость между величиной оптической плотности и количеством клеток в суспензии водоросли сохраняется в диапазоне значений оптической плотности 0,000–0,350.
Расчет показателя токсичности КТр проводится по формуле:
КТр = (Ак — Ат)/Ак, (1)
где Ак и Ат — величины оптической плотности контрольного и тестируемого образца, соответственно, после 24 часов биотестирования.
Критерием токсичности тестируемого раствора по данной методике является снижение на 20 % (подавление роста) или увеличение на 30 % (стимуляция роста) оптической плотности тестируемого образца по сравнению с оптической плотностью контрольного (КТр > 0,2 и КТр< — 0,3).
Стимуляция ростовых процессов, по-видимому, может являться следствием активации неспецифических защитных реакций клеток в ответ на присутствие токсикантов в растворе. В этом проявляется фазность реакции водорослей на действие токсических веществ, когда при их низких концентрациях наблюдается стимулирование физиологических процессов, а при высоких — угнетение.
Было отмечено, что при биотестировании почвенных вытяжек после определенного количества делений происходит агрегация клеток хлореллы, которая фиксируется визуально по появлению в суспензии комочков зеленого цвета, реже бесцветных.
Данное явление не наблюдается при культивировании водоросли в стандартной среде независимо от плотности ее суспензии. Следует отметить, что с увеличением количества действующих токсикантов агрегированные частицы укрупняются, нарушается равномерность их распределения по объему и может произойти их оседание на дно и обесцвечивание. Следовательно, агрегация клеток тест-объекта при действии определенных концентраций токсикантов является важной диагностической характеристикой и может быть использована в качестве критерия оценки степени фитотоксичности почв [4,5].
В данных исследованиях для определения фитотоксичности почв была использована модифицированная методика, которая также основана на изменении ростовых функций тест-объекта при действии экотоксикантов, но, в отличие от методики Григорьева Ю. С., изменены условия подготовки водных почвенных вытяжек и использован другой критерий оценки степени токсичности.
Водные почвенные вытяжки готовили нагреванием суспензий (при разных соотношениях почва: вода) при температуре 90оС в течение 2 часов и последующей фильтрацией. Данные условия обработки почвы позволяют в короткий срок наиболее полно извлечь соединения, действующие на тест-объект, что было установлено нами при разработке методики определения фитотоксичности почв по параметрам замедленной флуоресценции.
Во флаконы фитотестера вносили по 6 мл почвенных экстрактов и добавляли по 1 мл суспензии водоросли с оптической плотностью 0,07–0,10. В качестве контрольной пробы использовали дистиллированную воду. Определение вели в трех биологических повторностях. Варианты соотношений почва: вода и, следовательно, массы почвы, из которой получено 6 мл тестируемой вытяжки и опосредованно действующей на 1 мл хлореллы, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Характеристика почвенных вытяжек
|
Соотношение почва: вода |
1: 10 |
1: 8 |
1: 5 |
1: 4 |
1: 2 |
|
Количество почвы, г |
0,6 |
0,75 |
1,2 |
1,5 |
3,0 |
Биотестирование проводили на фитотестере — 01(разработка КрасГу) в течение 24 часов при температуре 34–36оС, интенсивности света — 80 Вт/м2 и скорости вращения кассеты с реакторами 30 об./мин. Критерием токсичности пробы почвы является появление агрегации клеток тест-объекта. В табл. 2 приведена градация степени токсичности почв, разработанная с учетом явления агрегации клеток водоросли при действии экотоксикантов на ростовые функции тест-объекта. Если агрегация не наблюдалась, то проба считалась не токсичной (степень токсичности — 0).
Таблица 2
Градация степени токсичности почв
|
Соотношение почва: вода, при котором проявляется агрегация клеток водоросли |
Токсичность почвы |
Степень токсичности почвы |
|
1: 2 1: 4 1: 5 1: 8 1: 10 |
Слаботоксичная Среднетоксичная Токсичная Сильнотоксичная Гипертоксичная |
1 2 3 4 5 |
В таблице 3.представлены результаты анализа придорожных почв на фитотоксичность.
Таблица 3
|
Участки отбора проб |
Точки отбора проб |
Токсичность почвы |
|
Участок 1 Береза |
1* |
Сильнотоксичная |
|
2* |
Слаботоксична |
|
|
3* |
Гипертоксичная |
|
|
4* |
Слаботоксичная |
|
|
5* |
Слаботоксичная |
|
|
Участок 2 Сосна |
1* |
Среднетоксичная |
|
2* |
Среднетоксичная |
|
|
3* |
Слаботоксичная |
|
|
4* |
Среднетоксичная |
|
|
5* |
Гипертоксичная |
Результаты исследований показали, что придорожные почвы защитных полос фитотоксичны от слаботоксичных до гипертоксичных. Обращает на себя внимание участок дороги № 2, где мы наблюдаем гипертоксичность у почвенного образца отобранный через 10 метров за полосой, это может быть обусловлено тем, что рядом проходят железнодорожные пути.
Ослабленность насаждений на 2 участке можно объяснить тем, что хвойные насаждения менее устойчивы воздействию различных токсикантов, в отличие от лиственных.
Исходя, из анализа материалов изучения состояния придорожных полос можно сказать, что:
- Эксплуатация автомобильных дорог оказывает негативное влияние на защитные насаждения.
- Все виды Защитных насаждений в свою очередь способствуют накоплению в себе различных токсикантов.
- Биотестирование дает комплексную характеристику воздействия техногенных загрязнений на растения и почву.
Литература:
- Луканин В. Н., Трофименко Ю В. Промышленно- транспортная экология. — М.: Высш. шк., 2001.- 273 с.
- Быстрых В. В., Боев В. М. Загрязнение воздуха в районе автомагистрали как фактор риска // Экология большого города: Тез. докл. науч.- практ. конф.- Пермь, 1996.- С. 14 –15.
- Григорьев Ю. С. Методика определения токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод и отходов по изменению оптической плотности культуры водоросли хлорелла (ChlorellavulgarisBeijer) (ПНД ФТ 14.1:2:3:4.10–04, 16.1:2:3:3.7–04).-М.: МПР России, 2004.- 25с.
- Шавнин С. А., Марина Н. В., Голиков Д. Ю. Оценка фитотоксичности техногенных отходов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 4 (42). С. 204–206.
- Козицкая Ю. С., Шавнин С. А., Исупов И.А и др. Влияние противогололедных материалов и проблемы фитотоксичности почвогрунтов придорожных территорий в городах ХМАО-Югры // Проблемы региональной экологии. 2006. № 3. С.11–16.
