Биотестирование экологического состояния почв несанкционированных свалок ТБО на территории Ульяновской области

Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии 1(9) 2009 г.

УДК

биотестирование экологического состояния почв несанкционированных свалок ТБО на территории ульяновской области

В.В. Романов, В.н. Яюбомирова Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

Для оценки экологического состояния почв в последнее время в соответствии с международным стандартом ИСО 11268-1 применяют дождевых червей. Дождевые черви выступают в качестве биоиндикаторов экологического состояния почвы как естественной среды обитания (tests for the habitat function of soil). С использованием дождевых червей оценивается острая токсичность (acute toxicity), репродуктивный потенциал (reproduction), прирост биомассы (biomass). По мнению экотоксикологов, репродуктивный тест является ведущим в списке тестов, рекомендованных для оценки экологического состояния почв. Биотестирование проводят для определения интегральной токсичности почвы с целью проверки соответствия качества почвы нормативным требованиям. Исследуемая почва не должна оказывать острого и хронического токсического действия на тест-объект[1,2].

Тест-животных обычно выбирают среди наиболее чувствительных к загрязняющим компонентам видов. Другое важное требование заключается в том, что воздействие токсиканта на животное должно вызывать ответную реакцию, которую можно визуально оценить и выразить в метрических единицах[2,3].

Биотестирование с использованием дождевых червей играет важную роль в ходе оценки результатов рекультивации (биоремедиации) территорий, загрязненных поллю-тантами. Биотестирование позволяет быстро и эффективно оценить интегральную токсичность почвы до, во время и после биоремедиации; оценить эффективность технологий ремедиации; помогает установить насколько продукты разложения поллютантов токсичны для окружающей среды. Это обеспечивает оперативный контроль экологической безопасности технологий, применяемых для ремедиации[4,6].

Цель исследования: Дать интегральную оценку экологического состояние почв несанкционированных свалок ТБО, используя метод биоиндикации.

В задачи исследования входило:

1. Оценить острое токсическое действие почвы на дождевых червей по их выживаемости и поведенческим реакциям;

2. В ходе длительного биотестирования определить хроническое токсическое действие почвы на дождевых червей по их выживаемости и плодовитости;

3. По результатам тестирования почв выявить наиболее опасные, с точки зрения загрязнения окружающей среды, свалки.

Материалы и методы Биотестирование проводилось в соответствии с международными стандартами ИСО 11268-1, ИСО 11268-2, ИСО 11268-3 и EPA OPPTS 850.6200. Метод основан на исследовании выживаемости и поведенческих реакций дождевых червей при воздействии токсических веществ, содержащихся в почве свалок. Тестировались почвы

Рис. 1. Дождевые черви как тест-объекты

крупных несанкционированных свалок ТБО Ульяновского, Чердаклинского, Старомайн-ского, Мелекесского районов и п. Октябрьский. В качестве контроля использовали почву с территории лесного массива, которая по результатам химического анализа не содержала токсичных веществ.

Учитывались выживаемости и поведенческие реакции дождевых червей. Показателем выживаемости служило среднее количество червей, выживших в тестируемой почве, по сравнению с контролем. Критерием токсичности являлась гибель 50% и более дождевых червей за 2 суток в тестируемой почве по сравнению с контролем. Показателем поведенческих реакций тест-объектов являлась скорость зарывания в субстрат. У дождевых червей отсутствует реакция зарывания, если почва токсична, они активно ползают по поверхности и пытаются покинуть ящик. Этот прием широко используется при выборе субстрата для культивирования червей. Достоинством скринингового теста являются высокая чувствительность, надежность, простота постановки, экономия времени и средств[5]. Он достаточно сильно коррелирует с репродуктивным тестом.

Культуру дождевых червей Е. ЕоеИёае выращивали в пластмассовых ящиках, находящихся в теплом помещении, не содержащем токсических паров или газов. Оптимальная температура для культивирования дождевых червей и биотестирования - 18-24°С. Для выращивания дождевых червей использовали смесь навоза крупного рогатого скота с растительными отходами.

Результаты исследования:

На первом этапе нашей работы проводили кратковременное биотестирование в те-

чение 2 суток. Это позволило выявить острое токсическое действие почвы на дождевых червей.

Биотестирование проводили в пластмассовых ящиках размером 30х30 см и высотой 15-20 см. Ящики имели снизу дренажные отверстия для слива излишков воды. Тестируемую и контрольную почву помещали в ящики и увлажняли дождевой водой, доводя до 7585% влажности. Результаты кратковременного тестирования приведены в табл.1.

Результаты проведенного краткосрочного биотестирования показали, что процентное соотношение выживаемости тест- объекта и контрольного образца имели существенное отличие. В тестируемых образцах почв свалок п. Октябрьский, Старомайнского района, Мелекесского района процент выживаемости дождевых червей составил 50% и менее, что свидетельствует об острой токсичности почв. Почвы свалок Чердаклинского и Ульяновского районов можно отнести к слаботоксичным.

На следующем этапе работы проводили длительное биотестирование - до 30 суток. Этот метод позволяет оценить хроническое токсическое действие почвы на дождевых червей по снижению их выживаемости и плодовитости. Показателем выживаемости служит доля выживших особей в тестируемой почве. Показателем плодовитости - среднее количество молоди (включая и количество коконов, умноженное на два, т.е. число зародышей) в пересчете на одну выжившую особь[6].

Для определения выживаемости и плодовитости червей их как и в первом опыте заселяли в пластмассовые контейнеры объемом 250 см3, содержащие почву с территорий свалок ТБО разных районов Ульяновской области. Продолжительность опыта составляла

Таблица 1. - Кратковременное биотестирование почв свалок ТБО дождевыми червями

Наблюдения Контроль 1 2 3 4 5

Выживаемо сть, % 100 40 48 55 50 62

Скорость зарывания, мин. 25 90 70 45 40 65

Поведенческая свободное за- долгое активное долгое попытки к активное

реакция рывание зарывание ползание зарывание выползанию ползание

* 1- почва свалки Старомайнского района; 2- почва свалки п.Октябрьский; 3- почва свалки Ульяновского района; 4- почва свалки Мелекесского района; 5- почва свалки Чердаклинско-го района.

5

4

3

2

1

контроль

ТД-

о

"СУ

о

“га-

да

Ц1

~гв~

-Ы-

20 40 60

выживаемость, %

80

100

0

Рис.2. Выживаемость дождевых червей в почвах с территорий свалок.

* 1- почва свалки Старомайнского района; 2- почва свалки п.Октябрьский; 3- почва свалки Ульяновского района; 4- почва свалки Мелекесского района; 5- почва свалки Чердаклинско-го района.

тридцать дней при 230С и 75-85% влажности. Отбор и подсчет коконов проводили 31 день. Оценивалась численность и плодовитость червей [7]. Результаты исследований приведены на рис. 2.

Полученные результаты свидетельствуют, что тестируемые почвы свалок ТБО являются токсичными. Выживаемость дождевых червей в тестируемых почвах составила менее 50%, а в контроле - 97%. Наиболее низкий процент выживаемости отмечался в почвах свалок Старомайнского района - 15% и п. Октябрьский - 18%.

В почвах со свалок Ульяновского, Меле-

кесского, Чердаклинского районов выжило в два раза больше червей, чем в почвах со свалок Старомайнского района и п. Октябрьский. Тем не менее, доля выживших в этих почвах червей не превышала 33 %. Анализ полученных результатов свидетельствует о высоком уровне токсичности почв исследуемых свалок.

На следующем этапе работы проводилась оценка репродуктивного потенциала дождевых червей по количеству коконов и молоди. Дождевых червей в количестве 50 особей культивировали в почвах со свалок разных районов Ульяновской области. Было установ-

Рис.3. Плодовитость дождевых червей.

* 1- почва свалки Старомайнского района; 2- почва свалки п. Октябрьский; 3- почва свалки Ульяновского района; 4- почва свалки Мелекесского района; 5- почва свалки Чердаклинско-го района.

лено, что в почве со свалки Старомайнского района, черви не размножались. Это свидетельствует о высоком уровне токсичности почвы. В почвах с других свалок через 30 суток было найдено не более 2-3 коконов и 2-4 особей молоди. В контроле за 30 дней приплод составил 76 особей. Результаты исследований приведены на рисунке 3.

Выводы:

1. Краткосрочное биотестирование почв свалок показало, что они оказывают острое токсическое действие на дождевых червей и

их можно отнести к категории высокотоксичных.

2. Длительное биотестирование, позволяющее определить хроническое токсическое действие почвы на тест-объекты, показало, что почвы с территорий свалок ТБО Ульяновской области являются токсичной средой и резко снижают выживаемость дождевых червей.

3. Репродуктивный потенциал дождевых червей в почвах со свалок ТБО Ульяновской области снижается практически до нуля.

Литература:

1. Ecological Effects Test Guidelines. POOTS 850.6200. Earthworm Suchronic Toxicity Test. -EPA 712-C-96-167, April 1996.

2. Standard methods for Examination of Water and Wastewater // 19th Edition 1995.- American Public Health Association.- Toxicity (8000).

3. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию.- СПб: Химиздат,1999.-144с.

4. Красовский Г.Н., Егорова Н.А. методические ошибки при использовании биотестирования в гигиенических исследованиях.- Гигиена и санитария, №1,с.63-66.

5. Международный стандарт ИСО 11268-1 «Определение загрязнения по острой летальной токсичности у земляных червей».

6. Международный стандарт ИСО 11268-2 «Определение загрязнения по подавлению репродуктивности у земляных червей».

7. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам/ Справочник. - М: 2001.

УДК 619:618+619:616.9

роль пиявок в биологическом механизме аккумуляции токсикантов

Е.М.Романова, О.М. Климина Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

Негативное антропогенное воздействие человека на биосферу связано с загрязнением экосистем широким спектром токсичных веществ, в том числе и тяжелыми металлами. В водных экосистемах тяжелые металлы аккумулируются бентосом, нектоном и планктоном. Тяжелые металлы, мигрируя по пищевым цепям, накапливаются в организмах более высоких трофических уровней. В этом процессе человек не является исключением. Тяжелые металлы не поддаются биологической деструкции и являются токсикантами по отношению к растительному и животному мирам. В пищевых цепях водных экосистемах значительная роль отводится бентосным ор-

ганизмам. Пиявки являются важным звеном переноса вещества и энергии на более высокие уровни, поскольку их среда обитания - донные отложения. Можно предполагать, что пиявки способны депонировать тяжелые металлы, поступающие в водные экосистемы. Если это на самом деле так, то этот феномен может иметь играть важную роль в экологическом механизме биоаккумуляции токсикантов придонными гидробионтами [5,8].

Сведения о способности пиявок аккумулировать тяжелые металлы в научной литературе практически отсутствуют. Поэтому мы задались целью выяснить насколько эффективно пиявки способны связывать и накапли-