Изучение параметров тест-объектов при использовании методов биотестирования

УДК 57.044

ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДОВ БИОТЕСТИРОВАНИЯ

© А.В. Можаров

Ключевые слова: биотестирование; тест-объект; соли кобальта.

Рассмотрены особенности использования методов биотестирования для определения загрязненности почв тяжелыми металлами. Установлены особенности влияния солей кобальта на процесс формирования проростков пшеницы. Получены критерии и объект, дающие отклик на присутствие солей кобальта в исследуемой среде.

В настоящее время в связи с интенсивным воздействием человека на природу резко повысился интерес общества к состоянию окружающей среды, ее воздушного бассейна, почвы, а также продуктов питания. Контроль за состоянием природной среды, оценка ее качества - это важнейшая составная часть деятельности человека, которая направлена на освоение и использование природных ресурсов для обеспечения своей жизнедеятельности.

Реакции живых систем на разнообразные химические и физические факторы и их сочетание характеризуются такими особенностями, как интегральность и кумулятивность множества воздействий, парадоксальные эффекты слабых доз на организмы животных и растений, наличие цепных процессов и отдаленных последствий локальных влияний на различные «этажи» сложно организованных экосистем. Стохастической, трудно предсказуемой, является и реакция организмов людей, живущих в условиях техногенных искусственных экосистем.

В настоящее время оценка степени экологической опасности традиционно осуществляется путем определения в окружающей среде отдельных потенциально вредных веществ или воздействий и сравнения полученных результатов с законодательно установленными для них предельно допустимыми величинами. В то же время такой способ контроля имеет ряд существенных недостатков. Аналитические методы, как правило, трудоемки, не всегда экспрессны, требуют дорогостоящего, иногда дефицитного оборудования и реактивов, а также высококвалифицированного обслуживающего персонала. Но главный их недостаток в том, что эти методы не могут гарантировать достоверной оценки экологической опасности, сколь бы широким не был спектр анализируемых веществ. Ведь важны не сами уровни загрязнений и воздействий, а те биологические эффекты, которые они могут вызвать и о которых не может дать информацию даже самый точный химический или физический анализ.

В настоящее время все острее встает проблема загрязнения окружающей среды различными химическими соединениями. Особую тревогу вызывает все возрастающее загрязнение соединениями тяжелых металлов. Вещества, относящиеся к данной группе, обладают высокой токсичностью по отношению практиче-

ски ко всем группам живых организмов. Поэтому проблема контроля содержания тяжелых металлов в различных природных средах является весьма актуальной.

Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах почти все они необходимы для растений и живых организмов. В организме человека тяжелые металлы участвуют в жизненно важных биохимических процессах. Однако превышение допустимого их количества приводит к серьезным заболеваниям.

Тяжелые металлы накапливаются в почве и способствуют постепенному изменению ее химического состава, нарушению жизнедеятельности растений и живых организмов. Из почвы тяжелые металлы могут попасть в организм животных и людей и вызывать нежелательные последствия.

Наиболее распространенным методам обнаружения веществ, относящихся к данной группе, является спектрофотометрическое определение. Его основным недостатком является высокая стоимость аналитического оборудования и сложность пробоподготовки. Частично избавиться от этих недостатков позволяют биоиндика-ционные методы, с помощью которых теоретически возможно проведение качественных и полуколичест-венных измерений содержания токсичных соединений в природных средах.

Для успешной оценки загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами необходимо выбрать потенциальные тесты-объекты, которые давали бы четкий отклик на присутствие тяжелых металлов. Это достаточно кропотливая и долговременная работа, т. к. теоретически предсказать, какой тест-объект и каким параметром будет давать наибольший отклик, практически очень трудно.

Данная работа является продолжением проводимых ранее исследований в этом направлении [1]. Были проведены эксперименты по влиянию солей кобальта на параметры выбранных тест-объектов. Сначала в качестве объекта исследования нами были использованы семена пшеницы яровой. В ходе эксперимента ежесуточно проводился контроль числа проросших зерен; числа и длины проростков; длины листового проростка; а также прирост биомассы.

контроль

20ПДК

50ПДК

70ПДК

100ПДК

Рис. 1. Влияние концентрации солей кобальта на прирост массы семян пшеницы

і

о

а

о

а

с

контроль 20 ПДК 50 ПДК 70 ПДК 100 ПДК

Рис. 2. Влияние концентрации солей кобальта на скорость прорастания семян пшеницы

При наблюдении за проростками пшеницы в экспериментальной среде было выявлено два основных параметра, дающих наиболее четкую картину: из всех рассматриваемых характеристик в наибольшей степени меняются масса семян и скорость их прорастания (рис. 1, 2).

Наблюдается резкое различие между изменением массы на протяжении эксперимента у контрольного образца и у образцов, подвергавшихся воздействию ионов кобальта, особенно заметное на заключительной стадии эксперимента. При этом практически отсутствует различие изменения массы в зависимости от концентрации вводимого вещества. Это свидетельствует о том, что при содержании ионов кобальта в растворе более 50 ПДК выявить концентрационную зависимость практически невозможно и при подобном уровне загрязнения данный параметр позволяет судить только лишь о присутствии кобальта в исследуемой среде.

Несколько иная картина получается в отношении такого параметра, как скорость прорастания семян. В этом случае отклонения параметра наблюдаются уже в первые дни прорастания, но в то же время эти изменения не столь четко выражены как в первом случае.

По другим контролируемым параметрам, таким как число проросших зерен и длина листового проростка, получить ярко выраженную зависимость не удалось. Это, по-видимому, связано с отсутствием влияния ионов кобальта на данные параметры. Следовательно, ни один из этих параметров практически не применим для контроля за загрязнением окружающей среды соединениями кобальта.

Для сравнения с полученными данными аналогичные исследования были проведены и с другим тест-объектом. В качестве него были выбраны семена ячменя. Однако результаты свидетельствуют об отсутствии четко выраженных зависимостей в присутствии солей данного металла у данного объекта.

Таким образом, нами были получены критерии и объект, дающие отклик на присутствие солей кобальта. Это позволяет сделать вывод о возможности определения наличия тяжелых металлов в почвах и при проведении дальнейших экспериментов создания достоверных методик, позволяющих проводить соответствующие исследования.

Для достижения этой цели необходимо проведение дальнейших экспериментов в этом направлении, в частности получение еще большего количества данных.

Необходимо провести исследования, варьируя различные тест-объекты и тяжелые металлы, потенциально присутствующие в окружающей среде.

ЛИТЕРАТУРА

1. Поздняков А.П., Завершинский А.Н., Емельянов А.В., Рязанов А.В., Можаров А.В. Разработка методологии интегрированной оценки загрязненности окружающей среды соединениями тяжелых металлов на основании оценки параметров тест объекта // Сборник научных трудов Института естествознания. Тамбов, 2008. С. 157166.

Поступила в редакцию 25 ноября 2010 г.

Mozharov A.V. Studying of criteria of test-objects at use of biotesting methods

The peculiarities of use of biotesting methods for determination of soil pollution with heavy metals are scrutinized. The features of cobalt salts influence on the formation process of wheat germs are determined. The criteria and object, answering on cobalt salt presence in researched environment, are derived.

Key words: biotesting; test-object; cobalt salts.