НИТРАТ СВИНЦА КАК ФАКТОР ИЗМЕНЧИВОСТИ ЭНЕРГИИ ПРОРАСТАНИЯ И ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН РЕДИСА.

НИТРАТ СВИНЦА КАК ФАКТОР ИЗМЕНЧИВОСТИ

ЭНЕРГИИ ПРОРАСТАНИЯ И ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН РЕДИСА.

Автор:  О.Ю. Бутина,  

           Основные источники антропогенного поступления тяжелых металлов в природную среду – тепловые электростанции, металлургические предприятия, карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд, транспорт, химические средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей. Накопление в почве тяжелых металлов, отрицательно сказывается на росте и развитии растений.

           Цель исследования: определение возможности использования семян редиса в биотестировании уровня загрязнения окружающей среды ионами Pb²⁺.

           Для достижения указанной цели были поставлены и выполнены следующие задачи:

-          выявить концентрацию ионов свинца, летальную для семян редиса;

-          определить влияние различной концентрации ионов свинца на энергию прорастания и всхожесть семян редиса;

-          проанализировать наличие линейной зависимости между действующей концентрацией ионов свинца и энергией прорастания семян редиса;

-          проанализировать наличие линейной зависимости между действующей концентрацией ионов свинца и всхожестью семян редиса;

-          дать практические рекомендации по использованию семян редиса в целях биотестирования загрязнения среды растворимыми соединениями свинца.

               Исследования были организованы в 3 этапа:

1 этап – определение летальной концентрации ионов свинца для семян редиса;

2 этап – определение влияния возрастающей сублетальной концентрации ионов свинца на энергию прорастания и всхожесть семян редиса;

3 этап – статистическая обработка данных.

          В качестве объектов исследования использовали семена редиса (Raphanus sativus L.).

          Методы исследования: Моделирование загрязнения. В качестве действующего раствора использовали раствор нитрата свинца соответствующих концентраций. Последнюю рассчитывали в процентах по общепринятой методике. Методика биотестирования по проращиванию семян редиса. Стандартная методика по биотестированию водных сред с помощью проростков отсутствует, поэтому в своих исследованиях опирались на таковую, разработанную для почв (СанПиН 2.1.7.573-96).

Проращивание осуществляли согласно ГОСТ 12038-84. Статистическая обработка данных .

Биологическая повторность равнялась 120 семян.

           При выявлении летальной концентрации нитрата свинца применительно к семенам редиса  анализировали  действие  диапазона концентрации 1,0  – 10 % . Анализ полученных данных показывает, что летальной для семян редиса можно считать концентрацию нитрата свинца 2 %, что в перерасчете на ионы свинца составляет 1 250 мг/л воды или кг почвы. Более высокая  доза  вызывает 100 % гибель семян.

В связи с этим, в дальнейшем эксперименте использовали диапазон концентраций нитрата свинца 1 % и менее.

          Эффект от воздействия 0,2 и 0,4 % раствора нитрата свинца на энергию прорастания семян различается несущественно, дальнейшее же повышение дозы воздействия сопровождается значительным (достоверным) различием в ответной реакции.

           По сравнению с контролем (рис. 2), энергия прорастания семян редиса при увеличении концентрации действующего нитрата свинца (0,2 % ® 1,0 %) уменьшается на 6 – 33 %.

          Анализ полученных результатов с позиции представлений ПДК свидетельствует о том, что существующие нормативы применимы и к семенам редиса, поскольку токсичный эффект (по показателю энергии прорастания) проявляется  при  концентрации,  превышающей ПДК_{питьевая вода} в 16 500 раз,  ПДК_{воды рыбохозяйственного назначения} – в 500 раз, ПДК_{валовая форма в почве} – в 15 раз, транслокационный показатель вредности – в 14 раз, миграционный показатель вредности – в 2 раза.

           Таким образом, показатель энергии прорастания семян редиса можно использовать при биотестировании уровня загрязнения окружающей среды относительно  высокими  сублетальными  концентрациями нитрата свинца (более 0,4 %; что в пересчете на ионы свинца составляет 250 мг/л воды или 250 мг/кг почвы).

           Действие ионов свинца отражается и на величине всхожести исследуемых семян.      

           Величина всхожести семян редиса практически не отличается от значения энергии прорастания, увеличиваясь на 6 % в условиях действия 0,2 % раствора нитрата свинца и на 3 % – под влиянием 1,0 % раствора нитрата свинца. Это ведет к тому, что   достоверность   различий   всхожести   семян   редиса  в  условиях  действия  0,2 – 0,4 % раствора нитрата свинца возрастает, а в диапазоне 0,8 – 1,0 %, наоборот, снижается.

            По сравнению с контролем (рис. 4), всхожесть семян редиса при увеличении концентрации   действующего   нитрата   свинца  (0,2 % ® 1,0 %)  уменьшается  на  2 – 30 %.

            По мере увеличения дозы воздействия ингибирующий эффект возрастает. Фитотоксичной является концентрация раствора нитрата свинца 1,0 %, поскольку ее влияние проявляется в уменьшении всхожести семян редиса на 30 % по сравнению с контролем.

           Анализ полученных результатов с позиции представлений ПДК свидетельствует о том, что существующие нормативы применимы и к семенам редиса, поскольку токсичный эффект (по показателю энергии прорастания) проявляется  при  концентрации многократно  превышающей ПДК_{питьевая вода},  ПДК_{воды рыбохозяйственного назначения}, ПДК_{валовая форма в почве}, значение транслокационного и миграционного показателей вредности (значения, сопоставимые с таковыми для энергии прорастания). Вместе с тем, следует отметить, что линейные размеры проростков редиса в моделируемых условиях существенно ниже таковых в контроле (приложение А).

           Таким образом, показатель всхожести семян редиса можно использовать при биотестировании уровня загрязнения окружающей среды относительно низкими сублетальными  концентрациями нитрата свинца (менее 0,4 %; что в пересчете на ионы свинца составляет 250 мг/л воды или 250 мг/кг почвы).

           Величина корреляционного коэффициента для анализируемых показателей совпадает и свидетельствует о наличии отрицательной корреляционной зависимости между концентрацией действующего нитрата свинца и показателями прорастания семян редиса. Следовательно, возрастание дозы действующего нитрата свинца (в диапазоне 0,2 – 1,0 %) ведет к снижению величины энергии прорастания и всхожести семян редиса.

Таким образом, наличие отрицательной корреляционной зависимости между величиной действующего фактора и физиологическим эффектом позволяет использовать семена редиса в качестве тест-объектов загрязнения окружающей среды растворимыми соединениями свинца (в частности, нитратом свинца).

           Анализ проведенных исследований свидетельствует о существенном влиянии растворимых соединений свинца (в частности, Pb(NO₃)₂) на показатели прорастания семян редиса и позволяет сформулировать следующие выводы:

-        семена редиса могут быть использованы для биотестирования загрязнения окружающей среды ионами Pb²⁺ концентрацией менее 1 250 мг/л (2% раствор Pb(NO₃)₂), поскольку более высокая доза является летальной;

-        показатель энергии прорастания семян редиса нагляднее использовать при биотестировании уровня загрязнения окружающей среды концентрациями ионов Pb²⁺ выше 375 мг/л (0,6 – 1,0 % раствор Pb(NO₃)₂);

-        показатель всхожести семян редиса нагляднее использовать при биотестировании уровня загрязнения окружающей среды концентрациями ионов Pb²⁺ ниже 375 мг/л (0,2 – 0,4 % раствор Pb(NO₃)₂);

-        повышение в окружающей среде концентрации водорастворимых солей свинца отрицательно влияет на энергию прорастания и всхожесть семян редиса, что объясняется высокой чувствительностью данного растения к ионам Pb²⁺ .

Библиография:

1.      ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. – Введ. 01.07.86. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1986. – 41 с.

2.      Мелехова О.П.,  Старапульцева Е.И. Биологический контроль окружающей среды: биоиндекация и биотестирование - Академия - Москва - 2010 - 288с.

3.      Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почвы // Методические указания МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» (утв. 07.02.1999 г.). – Режим доступа: http://www.mhts.ru/BIBLIO/SNIPS/mu/2.1.7.730-99.htm

4.      СанПиН 2.1.7.573-96 «Почва. Очистка населенных мест. Бытовые и промышленные отходы. Санитарная охрана почвы». – Введ. 31. 10. 96. – М., 1996. – 31 с.

5.      Тяжелые металлы. Загрязнение окружающей среды. – Режим доступа:  http://rudocs.exdat.com/docs/