Оценка фитотоксичности жилищно-коммунальных стоков г. Сибай (Республика Башкортостан)
ART 85657
Г.
Ш. КужинаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Кужина
Г.
Ш.,
Ягафарова
Г.
А.,
Семёнова
И.
Н.,
Файзуллина (Казакбаева)
А.
З. Оценка фитотоксичности жилищно-коммунальных стоков г. Сибай (Республика Башкортостан) // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – Т. 13. – С.
3281–3285. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/85657.htm.
Аннотация. В статье приведены данные о содержании тяжелых металлов (меди, цинка, железа, марганца, кадмия, никеля) в канализационных стоках г. Сибай разной степени очистки. Токсичность водных сред оценивали с использованием модельного растения Lepidium sativum. Исследования показали, что наиболее чувствительным тест-откликом следует считать длину проростка кресс-салата. Использование данного показателя позволило заключить, что изученные жилищно-коммунальные стоки являются токсичными по отношению к растениям.
Ключевые слова:
очистка, тяжелые металлы, канализационные стоки, биотестирование, фитотоксичность, кресс-салат
Похожие статьи
Текст статьи
Кужина Гульнара Шарифовна,кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры экологии Сибайского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Сибайkugina@mail
Файзуллина (Казакбаева) Айгуль Зиннуровнастудентка 4 курса направления «Экология и природопользование» естественноматематического факультета Сибайского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Сибайfayzullinaaz@mail.ru
Ягафарова Гульсина Азатовна,кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии Сибайского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Сибайiagafarovagul@mail.ru
Семёнова Ирина Николаевна,доктор биологических наук, профессор кафедры экологии Сибайского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Сибайalexa94@mail.ru
Оценка фитотоксичностижилищнокоммунальных стоков г. Сибай (Республика Башкортостан)
Аннотация.В статье приведены данные о содержании тяжелых металлов (меди, цинка, железа, марганца, кадмия, никеля) в канализационных стоках г. Сибай разной степени очистки. Токсичность водных сред оценивалис использованием модельного растенияLepidiumsativum. Исследования показали, чтонаиболее чувствительным тестоткликомследует считать длину проростка кресссалата.Использование данного показателя позволило заключить, что изученныежилищно коммунальные стоки являются токсичнымипо отношению к растениям.
Ключевые слова:канализационные стоки, очистка, тяжелые металлы, биотестирование, фитотоксичность, кресссалат
В последнее время усиливаются антропогенные воздействия на жилищнокоммунальное хозяйство урбанизированных территорий. Несовершенство очистительных сооружений и устаревшее оборудование приводит к недостаточной степени очистки канализационных стоков и сбросу их в природные водоемы. Все эти факторы могут привести к изменениям в компонентах различных экосистем, что отражается на общем состоянии природной окружающей среды и, в целом, на человеческом обществе [1].В стоках содержатся сульфаты, хлориды, нитраты, нитриты, фосфор, азот аммонийный, синтетические поверхностноактивные вещества, нефтепродукты, а также тяжелые металлы (ТМ) [2, 3]. Мощность системы очистных сооружений ОАО «Водосбыт» г. Сибай составляет более20тыс. м3 в сутки. Процесс включает в себя механическую и полнуюбиологическуюочисткустоков, а также стадию доочисткина песчаных фильтрах с реагентной обработкой гипохлоритом натрия.На сегодняшний день это средствоодно из лучшихбактерицидных средств, проявляющих сильную активность при достаточно низких концентрациях. Это связанос тем, что разложение гипохлорита сопровождается образованием синглетного кислорода, обладающего высоким биоцидным действием[4].Одним из методов биологического контроля является биотестирование–процедура установления токсичности среды с помощью тест –объектов, сигнализирующих об опасности. В данной работетоксичность водных сред оценивалис использованием модельного растенияLepidiumsativum[5]. Цель работы
оценить фитотоксичность жилищнокоммунальных стоков г. Сибай на разных стадиях их очистки. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:1.Определить содержание тяжелых металлов (Cu, Zn, Mn, Fe, Cd, Ni) в жилищнокоммунальных стокахразной степени очистки.2.Выявить наиболее чувствительные тест –отклики растительной тест –системы Lepidiumsativum.3.Оценить фитотоксичность городских стоков по отношению к всхожести семян, длине и сухоймассепроростков кресс –салата.4.Выявить зависимость между содержанием тяжелых металлов в канализационных стоках и измеренными в ходе биотестирования тест –откликами изученной растительной тест –системы.Исследования проводились на территории цеха очистных сооружений ООО «Водосбыт» г. Сибай в осенний период 2014 г. и включалив себя отбор проб сточнойводы на разных стадиях очистки. Наблюдательная сеть включала 5 точек отбора проб:1 входв систему очистных сооружений;2 после стадии механической очистки; 3 после стадии биологической очистки;4 после стадии доочистки;5 выход из системы в р. Карагайлы.Отбор сточных вод осуществляли в соответствии с требованиями НВН 335.3.0185 «Инструкция по отбору проб для анализа сточных вод» и ПНД Ф 12.15.108 «Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод». Отбор производили в местах наибольшего перемешивания на средней глубине потокапри равномерном распределении твердых частиц. СодержаниеТМопределяли в центральной химической лаборатории Сибайского филиала Учалинского горнообогатительного комбината с помощьюметодаатомной абсорбции в соответствиис МУ ПНД Ф 14.1:2:4.13998 [6]. Для проведения процедуры биотестирования использовалисемена кресс –салатасорта «Весенний», принадлежащиекодной партии и имеющие действующий срок годности. Перед проведением исследований семена подвергали визуальному осмотру, поврежденные экземплярыудалялись. Каждую пробу сточной воды разводили дистиллированной водой в соотношении1:2; 1:4; 1:8; 1:16. Биотестирование проводили в чашках Петри диаметром 100 мм, покрытыхфильтровальной бумагой, на которойраскладывали на равных расстояниях 30 семян. Далее бумагу смачивали тестируемой водой до полного, но не избыточного увлажнения. По мере высыханияфильтровальной бумагив чашкидобавляли тестируемую воду. Продолжительность эксперимента составляла 7 дней.Каждое разбавление и контрольная проба(дистиллированная вода)тестировались в трёх повторностях.В конце эксперимента в каждой чашке определяли процент всхожести семяни измеряли линейкой длину каждого проросткакресссалата. Для нахождения среднего сухого веса ростки высушивались при комнатной температуре в течение 7 суток, а затем взвешивались на аналитических весах[5].Статистическую обработку полученных результатов осуществляли общепринятыми методами с помощью пакета компьютерных программ «STATISTICA6.0» и «MicrosoftExcel.Для выявления связей между содержанием элементов в сточных водах и показателями биотестирования использовали корреляционный анализ[7]. Для оценки качества вод использовали кратность превышения предельно допустимых концентраций тяжелых металлов для сточных вод, поступающих в реку или другой поверхностный водоем после очистных сооружений (табл. 1).Таблица 1Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов для сточных вод(СанПиН 2.1.5.98000) [8]
CuZnMnFeCdNi1,01,00,10,30,0010,1
Результаты физикохимического анализа показали, что изученные металлы по среднему содержанию в стоках г. Сибай образуют следующий убывающий ряд: Fe˃ Zn˃ Mn˃ Cu˃ Ni˃ Cd.При этом концентрацияCu, Zn, Mnи Niне превышаланормы не только при входе стоковна очистные сооруженияи выходе из них, но и на всех стадиях очистки. СодержаниеFeбыловыше ПДК на всех стадиях, за исключением стадии доочистки. Следует отметить, что максимальнаяконцентрацияданного металла, составляющая 2ПДК, зафиксированапри сбросе очищенных стоковв реку.
В то же время для Cdбыло выявлено превышение ПДК во всех точках отбора проб.При этом максимальная концентрация элемента (9,3ПДК) зарегистрирована в стоках, прошедших стадию механической очистки.Содержание Cu, Znи Mnзначительно уменьшилось в ходе очистки. Аналогичногоэффекта для остальных элементов не наблюдалось. Их содержание в стоках на последней стадии увеличилось, причем для Cdи Niв большей степени.Данный эффект связываем с тем, что в процессе химических реакций, происходящих под действием гипохлорита происходит изменение кислотности водной среды. В результате этого уменьшается растворимость ряда ТМ, вследствие чего повышается их концентрация. Это предположение основывается на результатах исследований, проведенных японскими учеными, показавшими, что при использовании гипохлорита натрия концентрациящелочи изменяется[9].Результаты биотестирования показали, что всхожесть семян Lepidiumsativumизменялась в пределах от 63 до 100%. Изменение данного показателя фитотеста от степени разбавления стоков представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Изменение средней всхожести семян Lepidiumsativumв пробах сточных вод на разных стадиях очистки в диапазоне концентрации 116
020406080100120без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:1612345Точки отборавсхожесть, %контрольВидно, что с разбавлением сточных вод наблюдались различные тенденции изменчивости средней всхожести семян кресс салата по сравнению с контролем (86%). Сточная вода, поступающая на очистные сооружения, а также образцы воды, отобранные после механической и биологической стадий обладали стимулирующим эффектом по показателю всхожести семян в диапазоне концентрации 116. В то же время исходная проба воды (без разбавления) после стадии доочистки обладала ингибирующим действием, при последующем разбавлении которой оностановилось стимулирующим.Стоки г. Сибай на выходе из системы очистных сооружений в р. Карагайлы обладали ингибирующим действием без их разбавления и при разбавлениях в 2и 8раза. Остальные же разбавленные образцы способствовали стимуляции всхожести семян кресссалата.Значение длины проростка кресс –салата варьировало в широком диапазоне от 22 до 180 мм. Изменениесредней длины проростка от степениразбавления стоков представленона рисунке 2.
Рис. 2. Изменение средней длины проростка Lepidiumsativumв пробах сточных вод на разных стадиях очистки в диапазоне концентрации 116
Установлено, что с разбавлением образцов сточных вод, отобранных на разных стадиях их очистки, закономерного увеличения длины проростка кресс салата не наблюдалось.Данный показатель не превышал контрольного значения (134 мм). Возможно, что городские стоки являются фитотоксичными, так какугнетаютв ходе эксперимента рост длины проростка кресссалата.Величина сухого веса исследованного растительного тест объекта изменялась впределах от 0,035 до 0,046 г. Изменение средней сухой массы от степени разбавления стоков представлено на рисунке 3. Следует отметить, что с разбавлением сточных вод также наблюдались различные тенденции изменчивости средней сухой массы кресс салата по сравнению с контролем (0,040 г). Стимулирующим эффектом на данный показатель биотестирования обладали следующие образцы сточной воды:
исходная вода (без разбавления), поступающая в систему очистных сооружений, и при разбавлении 1:4;
вода (без разбавления), прошедшая стадию биологической очистки (3);
вода после доочистки (4), разбавленная в 8 и 16 раз;
вода на выходе из системы очистных сооружений при разбавлении в 2, 4и 16раз.04080120160без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:1612345Точки отборадлина проростка, ммконтрольРис. 3. Изменение средней массы сухого проростка Lepidiumsativumв пробах сточных вод на разных стадиях очистки в диапазоне концентрации 116
Выявлены единичные случаи достижения контрольного показания тестотклика модельного растения. Остальные же образцы сточной воды обладали ингибирующимдействием на сухой вес проростка кресссалата.
Корреляционный анализ полученных данных выявил достоверную связьположительной направленности между всхожестью семян, а также сухой массойпроростков кресссалата и содержаниемCuи Znв городских стоках, между длинойпроросткови содержаниемFe(табл. 3). Таблица 3Коэффициенты корреляции зависимости показателей Lepidiumsativumот содержания тяжелых металлов в сточной воде
МеталлВсхожестьДлина проросткаСухая масса проросткаCu0,980,470,89Zn0,950,460,88Mn0,580,650,34Fe0,000,940,25Cd0,450,030,40Ni0,730,250,93Примечание: достоверные коэффициенты корреляции выделены жирным шрифтом.Возможно, это свидетельствует обстимулирующем действии данных металлов на исследованные показателифитотеста. Анализ литературных источников показал, что медь,цинк, железоявляются эссенциальными элементами,необходимыми для нормального роста и развитиярастений[10].Поэтому присутствие концентрация этихметалловв городских стоках благоприятносказывалось на изученных показателях биотестирования.
В то же время установлена отрицательная достоверная связь между сухой массой проросткови содержанием никеля в сточных водах. Необходимость этого металладля растений еще не доказана, поэтому его считают несущественным элементом. Он необходим для растений лишь в малых количествах. Токсичность Niпроявляется в подавлении процессов фотосинтеза и транспирации[10,11].Возможно, что содержание данного металла в исследованных сточных водах явилось достаточнымдля воздействия на биомассу кресссалата.
Результаты биотестирования показали, что наиболее чувствительным тестоткликомследует считать длину проростка кресссалата.Для всех исходных 00,010,020,030,040,05без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:1612345Точки отборасухаяя масса проростка, гконтрольобразцов сточной воды, атакже и разбавленных проб в диапазоне концентраций 216 выявленхронический токсический эффект по данному показателю фитотеста.Проявление аналогичного эффекта по средней всхожести семян и средней сухой массе проростков кресссалата зафиксировано в 20% и 68% случаев, соответственно.В остальных случаях наблюдался стимулирующий эффект: действие биогенов превышалодействие токсичности. Аналогичные результаты были получены при исследовании канализационных стоков г. Стерлитамак[12]. Таким образом, всоответствии с принципом избыточной экологической безопасности фитотоксичность канализационных стоков, загрязнённых тяжелыми металлами, целесообразно оцениватьпо показателю длины проростка кресссалата. Использование данного показателя позволило заключить, что жилищно коммунальные стоки г. Сибай являются токсичнымипо отношению к растениям.
Ссылки на источники1.Матвеев А.Н. Оценка воздействия на окружающую среду: учеб. пособие / А.Н. Матвеев, В.П. Самусенок, А.Л. Юрьев. Иркутск: Издво Иркут. гос. унта, 2007. 179 с.2.Гареев А.М. Реки и озера Башкортостана. Уфа: Китап, 2001. 260 с.3.Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Мищенко Н.В. Прикладная экология: Учебное пособие для вузов. –М.: Академический Проект: Традиция, 2005. –384 с.4.Калыгин В.Г. промышленная экология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Виталий Геннадьевич Калыгин. –М.: Издательский центр «Академия», 2004. –432 с.5.Биологические методы контроля. Методика определения токсичности питьевых, грунтовых поверхностных и сточных вод, растворов химических веществ по измерению средней длины и среднего сухого веса, показателя всхожести проростков семян кресссалата (Lepidium sativum).–Стерлитамак, 2013. –23 с.6.Методика выполнения измерений массовых концентрация железа, кобальта, марганца, меди, никеля, серебра, хрома и цинка в пробах питьевых, природных и сточных вод методом атомноабсорбционной спектрометрии. М., 1998. 20 с.7.ПузаченкоЮ.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях: Учебное пособие для студентов вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 416 с.8.ГН 2.1.5.68998. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственнопитьевого и культурнобытового водопользования. М., 1998. 74 с.9.http/www.markopoolchem.ru/2248/.10.Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва–растение.Новосибирск: 1991. –151 с.11.Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. –Л.: Агропромиздат. Ленингр. Отдние. 1987. –142 с.12.Зейферт Д.В., Овсянникова И.В., Султанов А.А., Гарифуллина И.И., Бахтиярова Л.А., Урмакаева А.Т. Перспективы применения биотестирования для оценки эффективности работы биологических очистных сооружений // Сборник трудов Всероссийского научнопрактического семинара с международным участием «применение методов биотестирования в мониторинге и контроле окружающей среды» Уфа: ИздательствоУГНТУ, 2013. –С.54 –66.
Файзуллина (Казакбаева) Айгуль Зиннуровнастудентка 4 курса направления «Экология и природопользование» естественноматематического факультета Сибайского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Сибайfayzullinaaz@mail.ru
Ягафарова Гульсина Азатовна,кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии Сибайского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Сибайiagafarovagul@mail.ru
Семёнова Ирина Николаевна,доктор биологических наук, профессор кафедры экологии Сибайского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Сибайalexa94@mail.ru
Оценка фитотоксичностижилищнокоммунальных стоков г. Сибай (Республика Башкортостан)
Аннотация.В статье приведены данные о содержании тяжелых металлов (меди, цинка, железа, марганца, кадмия, никеля) в канализационных стоках г. Сибай разной степени очистки. Токсичность водных сред оценивалис использованием модельного растенияLepidiumsativum. Исследования показали, чтонаиболее чувствительным тестоткликомследует считать длину проростка кресссалата.Использование данного показателя позволило заключить, что изученныежилищно коммунальные стоки являются токсичнымипо отношению к растениям.
Ключевые слова:канализационные стоки, очистка, тяжелые металлы, биотестирование, фитотоксичность, кресссалат
В последнее время усиливаются антропогенные воздействия на жилищнокоммунальное хозяйство урбанизированных территорий. Несовершенство очистительных сооружений и устаревшее оборудование приводит к недостаточной степени очистки канализационных стоков и сбросу их в природные водоемы. Все эти факторы могут привести к изменениям в компонентах различных экосистем, что отражается на общем состоянии природной окружающей среды и, в целом, на человеческом обществе [1].В стоках содержатся сульфаты, хлориды, нитраты, нитриты, фосфор, азот аммонийный, синтетические поверхностноактивные вещества, нефтепродукты, а также тяжелые металлы (ТМ) [2, 3]. Мощность системы очистных сооружений ОАО «Водосбыт» г. Сибай составляет более20тыс. м3 в сутки. Процесс включает в себя механическую и полнуюбиологическуюочисткустоков, а также стадию доочисткина песчаных фильтрах с реагентной обработкой гипохлоритом натрия.На сегодняшний день это средствоодно из лучшихбактерицидных средств, проявляющих сильную активность при достаточно низких концентрациях. Это связанос тем, что разложение гипохлорита сопровождается образованием синглетного кислорода, обладающего высоким биоцидным действием[4].Одним из методов биологического контроля является биотестирование–процедура установления токсичности среды с помощью тест –объектов, сигнализирующих об опасности. В данной работетоксичность водных сред оценивалис использованием модельного растенияLepidiumsativum[5]. Цель работы
оценить фитотоксичность жилищнокоммунальных стоков г. Сибай на разных стадиях их очистки. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:1.Определить содержание тяжелых металлов (Cu, Zn, Mn, Fe, Cd, Ni) в жилищнокоммунальных стокахразной степени очистки.2.Выявить наиболее чувствительные тест –отклики растительной тест –системы Lepidiumsativum.3.Оценить фитотоксичность городских стоков по отношению к всхожести семян, длине и сухоймассепроростков кресс –салата.4.Выявить зависимость между содержанием тяжелых металлов в канализационных стоках и измеренными в ходе биотестирования тест –откликами изученной растительной тест –системы.Исследования проводились на территории цеха очистных сооружений ООО «Водосбыт» г. Сибай в осенний период 2014 г. и включалив себя отбор проб сточнойводы на разных стадиях очистки. Наблюдательная сеть включала 5 точек отбора проб:1 входв систему очистных сооружений;2 после стадии механической очистки; 3 после стадии биологической очистки;4 после стадии доочистки;5 выход из системы в р. Карагайлы.Отбор сточных вод осуществляли в соответствии с требованиями НВН 335.3.0185 «Инструкция по отбору проб для анализа сточных вод» и ПНД Ф 12.15.108 «Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод». Отбор производили в местах наибольшего перемешивания на средней глубине потокапри равномерном распределении твердых частиц. СодержаниеТМопределяли в центральной химической лаборатории Сибайского филиала Учалинского горнообогатительного комбината с помощьюметодаатомной абсорбции в соответствиис МУ ПНД Ф 14.1:2:4.13998 [6]. Для проведения процедуры биотестирования использовалисемена кресс –салатасорта «Весенний», принадлежащиекодной партии и имеющие действующий срок годности. Перед проведением исследований семена подвергали визуальному осмотру, поврежденные экземплярыудалялись. Каждую пробу сточной воды разводили дистиллированной водой в соотношении1:2; 1:4; 1:8; 1:16. Биотестирование проводили в чашках Петри диаметром 100 мм, покрытыхфильтровальной бумагой, на которойраскладывали на равных расстояниях 30 семян. Далее бумагу смачивали тестируемой водой до полного, но не избыточного увлажнения. По мере высыханияфильтровальной бумагив чашкидобавляли тестируемую воду. Продолжительность эксперимента составляла 7 дней.Каждое разбавление и контрольная проба(дистиллированная вода)тестировались в трёх повторностях.В конце эксперимента в каждой чашке определяли процент всхожести семяни измеряли линейкой длину каждого проросткакресссалата. Для нахождения среднего сухого веса ростки высушивались при комнатной температуре в течение 7 суток, а затем взвешивались на аналитических весах[5].Статистическую обработку полученных результатов осуществляли общепринятыми методами с помощью пакета компьютерных программ «STATISTICA6.0» и «MicrosoftExcel.Для выявления связей между содержанием элементов в сточных водах и показателями биотестирования использовали корреляционный анализ[7]. Для оценки качества вод использовали кратность превышения предельно допустимых концентраций тяжелых металлов для сточных вод, поступающих в реку или другой поверхностный водоем после очистных сооружений (табл. 1).Таблица 1Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов для сточных вод(СанПиН 2.1.5.98000) [8]
CuZnMnFeCdNi1,01,00,10,30,0010,1
Результаты физикохимического анализа показали, что изученные металлы по среднему содержанию в стоках г. Сибай образуют следующий убывающий ряд: Fe˃ Zn˃ Mn˃ Cu˃ Ni˃ Cd.При этом концентрацияCu, Zn, Mnи Niне превышаланормы не только при входе стоковна очистные сооруженияи выходе из них, но и на всех стадиях очистки. СодержаниеFeбыловыше ПДК на всех стадиях, за исключением стадии доочистки. Следует отметить, что максимальнаяконцентрацияданного металла, составляющая 2ПДК, зафиксированапри сбросе очищенных стоковв реку.
В то же время для Cdбыло выявлено превышение ПДК во всех точках отбора проб.При этом максимальная концентрация элемента (9,3ПДК) зарегистрирована в стоках, прошедших стадию механической очистки.Содержание Cu, Znи Mnзначительно уменьшилось в ходе очистки. Аналогичногоэффекта для остальных элементов не наблюдалось. Их содержание в стоках на последней стадии увеличилось, причем для Cdи Niв большей степени.Данный эффект связываем с тем, что в процессе химических реакций, происходящих под действием гипохлорита происходит изменение кислотности водной среды. В результате этого уменьшается растворимость ряда ТМ, вследствие чего повышается их концентрация. Это предположение основывается на результатах исследований, проведенных японскими учеными, показавшими, что при использовании гипохлорита натрия концентрациящелочи изменяется[9].Результаты биотестирования показали, что всхожесть семян Lepidiumsativumизменялась в пределах от 63 до 100%. Изменение данного показателя фитотеста от степени разбавления стоков представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Изменение средней всхожести семян Lepidiumsativumв пробах сточных вод на разных стадиях очистки в диапазоне концентрации 116
020406080100120без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:1612345Точки отборавсхожесть, %контрольВидно, что с разбавлением сточных вод наблюдались различные тенденции изменчивости средней всхожести семян кресс салата по сравнению с контролем (86%). Сточная вода, поступающая на очистные сооружения, а также образцы воды, отобранные после механической и биологической стадий обладали стимулирующим эффектом по показателю всхожести семян в диапазоне концентрации 116. В то же время исходная проба воды (без разбавления) после стадии доочистки обладала ингибирующим действием, при последующем разбавлении которой оностановилось стимулирующим.Стоки г. Сибай на выходе из системы очистных сооружений в р. Карагайлы обладали ингибирующим действием без их разбавления и при разбавлениях в 2и 8раза. Остальные же разбавленные образцы способствовали стимуляции всхожести семян кресссалата.Значение длины проростка кресс –салата варьировало в широком диапазоне от 22 до 180 мм. Изменениесредней длины проростка от степениразбавления стоков представленона рисунке 2.
Рис. 2. Изменение средней длины проростка Lepidiumsativumв пробах сточных вод на разных стадиях очистки в диапазоне концентрации 116
Установлено, что с разбавлением образцов сточных вод, отобранных на разных стадиях их очистки, закономерного увеличения длины проростка кресс салата не наблюдалось.Данный показатель не превышал контрольного значения (134 мм). Возможно, что городские стоки являются фитотоксичными, так какугнетаютв ходе эксперимента рост длины проростка кресссалата.Величина сухого веса исследованного растительного тест объекта изменялась впределах от 0,035 до 0,046 г. Изменение средней сухой массы от степени разбавления стоков представлено на рисунке 3. Следует отметить, что с разбавлением сточных вод также наблюдались различные тенденции изменчивости средней сухой массы кресс салата по сравнению с контролем (0,040 г). Стимулирующим эффектом на данный показатель биотестирования обладали следующие образцы сточной воды:
исходная вода (без разбавления), поступающая в систему очистных сооружений, и при разбавлении 1:4;
вода (без разбавления), прошедшая стадию биологической очистки (3);
вода после доочистки (4), разбавленная в 8 и 16 раз;
вода на выходе из системы очистных сооружений при разбавлении в 2, 4и 16раз.04080120160без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:1612345Точки отборадлина проростка, ммконтрольРис. 3. Изменение средней массы сухого проростка Lepidiumsativumв пробах сточных вод на разных стадиях очистки в диапазоне концентрации 116
Выявлены единичные случаи достижения контрольного показания тестотклика модельного растения. Остальные же образцы сточной воды обладали ингибирующимдействием на сухой вес проростка кресссалата.
Корреляционный анализ полученных данных выявил достоверную связьположительной направленности между всхожестью семян, а также сухой массойпроростков кресссалата и содержаниемCuи Znв городских стоках, между длинойпроросткови содержаниемFe(табл. 3). Таблица 3Коэффициенты корреляции зависимости показателей Lepidiumsativumот содержания тяжелых металлов в сточной воде
МеталлВсхожестьДлина проросткаСухая масса проросткаCu0,980,470,89Zn0,950,460,88Mn0,580,650,34Fe0,000,940,25Cd0,450,030,40Ni0,730,250,93Примечание: достоверные коэффициенты корреляции выделены жирным шрифтом.Возможно, это свидетельствует обстимулирующем действии данных металлов на исследованные показателифитотеста. Анализ литературных источников показал, что медь,цинк, железоявляются эссенциальными элементами,необходимыми для нормального роста и развитиярастений[10].Поэтому присутствие концентрация этихметалловв городских стоках благоприятносказывалось на изученных показателях биотестирования.
В то же время установлена отрицательная достоверная связь между сухой массой проросткови содержанием никеля в сточных водах. Необходимость этого металладля растений еще не доказана, поэтому его считают несущественным элементом. Он необходим для растений лишь в малых количествах. Токсичность Niпроявляется в подавлении процессов фотосинтеза и транспирации[10,11].Возможно, что содержание данного металла в исследованных сточных водах явилось достаточнымдля воздействия на биомассу кресссалата.
Результаты биотестирования показали, что наиболее чувствительным тестоткликомследует считать длину проростка кресссалата.Для всех исходных 00,010,020,030,040,05без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:16без разб.1:21:41:81:1612345Точки отборасухаяя масса проростка, гконтрольобразцов сточной воды, атакже и разбавленных проб в диапазоне концентраций 216 выявленхронический токсический эффект по данному показателю фитотеста.Проявление аналогичного эффекта по средней всхожести семян и средней сухой массе проростков кресссалата зафиксировано в 20% и 68% случаев, соответственно.В остальных случаях наблюдался стимулирующий эффект: действие биогенов превышалодействие токсичности. Аналогичные результаты были получены при исследовании канализационных стоков г. Стерлитамак[12]. Таким образом, всоответствии с принципом избыточной экологической безопасности фитотоксичность канализационных стоков, загрязнённых тяжелыми металлами, целесообразно оцениватьпо показателю длины проростка кресссалата. Использование данного показателя позволило заключить, что жилищно коммунальные стоки г. Сибай являются токсичнымипо отношению к растениям.
Ссылки на источники1.Матвеев А.Н. Оценка воздействия на окружающую среду: учеб. пособие / А.Н. Матвеев, В.П. Самусенок, А.Л. Юрьев. Иркутск: Издво Иркут. гос. унта, 2007. 179 с.2.Гареев А.М. Реки и озера Башкортостана. Уфа: Китап, 2001. 260 с.3.Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Мищенко Н.В. Прикладная экология: Учебное пособие для вузов. –М.: Академический Проект: Традиция, 2005. –384 с.4.Калыгин В.Г. промышленная экология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Виталий Геннадьевич Калыгин. –М.: Издательский центр «Академия», 2004. –432 с.5.Биологические методы контроля. Методика определения токсичности питьевых, грунтовых поверхностных и сточных вод, растворов химических веществ по измерению средней длины и среднего сухого веса, показателя всхожести проростков семян кресссалата (Lepidium sativum).–Стерлитамак, 2013. –23 с.6.Методика выполнения измерений массовых концентрация железа, кобальта, марганца, меди, никеля, серебра, хрома и цинка в пробах питьевых, природных и сточных вод методом атомноабсорбционной спектрометрии. М., 1998. 20 с.7.ПузаченкоЮ.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях: Учебное пособие для студентов вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 416 с.8.ГН 2.1.5.68998. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственнопитьевого и культурнобытового водопользования. М., 1998. 74 с.9.http/www.markopoolchem.ru/2248/.10.Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва–растение.Новосибирск: 1991. –151 с.11.Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. –Л.: Агропромиздат. Ленингр. Отдние. 1987. –142 с.12.Зейферт Д.В., Овсянникова И.В., Султанов А.А., Гарифуллина И.И., Бахтиярова Л.А., Урмакаева А.Т. Перспективы применения биотестирования для оценки эффективности работы биологических очистных сооружений // Сборник трудов Всероссийского научнопрактического семинара с международным участием «применение методов биотестирования в мониторинге и контроле окружающей среды» Уфа: ИздательствоУГНТУ, 2013. –С.54 –66.
