Cress as a Test Object for Wastewater Toxicity Evaluation
Cress as a Test Object for Wastewater Toxicity Evaluation
Abstract
A system or process is characterized by attributes that are characteristic of biological indicators. Quantitative or qualitative evaluation of the course of change, assessment classification of the state of ecological systems or their definition, study of the process and phenomena are carried out on the basis of these attributes. Habitat quality is the main indicator of continuous development, which is generally accepted today.
The parameters of the environment are evaluated based on the normal reactions of living organisms (e.g. molecules, cells, tissues or organs). An organism that is exposed to the contamination environment for the time required to test it undergoes changes in the following systems: genetic, biochemical, physiological, morphological or immune.
The article examines the effect of wastewater on cress. After analyzing the effect of sewage on the growth of cress (Lepidium sativum L) seedlings, it was found that there is a tendency to stimulating effect of sewage.
1. Введение
На сегодняшний день ни для кого ни секрет, что происходит глобальная деградация окружающей среды, которая включает в себя множество факторов. Одними из важнейших являются – вырубка лесов, разрушение озонового слоя, исчезновение экосистем и сокращение биоразнообразия, загрязнение воды, нефтяные загрязнения, деградация земель, ведущая к резкому сокращению популяции растений, отходы, перенаселение, изменение климата. И естественно понимать, что данные экологические проблемы вытекают из бурной деятельности человека. На сегодняшний день антропогенный фактор является своеобразным двигателем ухудшения экологической обстановки и разрушения биосистем , .
Проблема сохранения пригодной для жизни окружающей среды волнует почти каждого ученого современного мира. Усиление негативного влияния последствий урбанизации на человека привело к активной разработке методов исследования окружающей среды.
2. Основная часть
Растения являются главным источником поступления кислорода в атмосферу. Только благодаря зеленым насаждениям существуют живые организмы. Если бы не такой сложный процесс как фотосинтез, нашей цивилизации не существовало. Все человечество давно активно использует дары природы: добывает ископаемые, тем самым истощает почву; не останавливается на постройках различных промышленных предприятий, загрязняя при этом воздух и водоемы. Человек со всеми экологическими проблемами столкнулся давно, они хорошо изучены и о последствиях тоже известно, однако потребительское отношение к природе мало изменилось. Параметры среды оценивают руководствуясь обычными реакциями живых организмов (например: молекул, клеток, тканей или органов). Организм, который находится в среде загрязнения необходимое для проверки время подвергается изменениям следующих систем: генетических, биохимических, физиологических, морфологических либо иммунных , , .
Биотестирование и биоиндикация имеют между собой важное отличие. Биотестирование применяется сначала на организменном либо молекулярно-клеточном уровне, а потом обозначает возможные последствия загрязнения природной среды. В свою очередь, биоиндикция определяет результат загрязнения и проводится на уровне организма, популяции, сообщества.
Тест-объект – это отдельный организм, вид либо сообщество, по поведению, наличию и состоянию которых можно судить о концентрации загрязняющих веществ и свойствах окружающей среды , , .
Со способностью живых организмов определять токсичность среды, уровень загрязнения не может сравниться даже самая современная аппаратура и техника. Один из минусов «работы» живых организмов это то, что им не удаётся определить концентрацию определённого вещества в комплексе загрязнителей, потому что они реагируют не на отдельное вещество, а на весь комплекс. Биоиндикаторы являются «помощниками» для того что бы получить качественную информацию о последствиях биологического загрязнения, а также сделать косвенные заключения об особенностях фактора , , , .
Кресс-салат (клоповник посевной) – это травянистое однолетнее растение рода клоповник, семейства крестоцветных, обладает повышенной чувствительностью к загрязнению атмосферы выхлопами автотранспорта и к загрязнениям почвенного покрова тяжёлыми металлами. Растение как биологический индикатор отличается хорошей всхожестью и быстрым прорастанием семени , .
Как тест-объект кресс-салат (Lepidium sat ivum L.) удобен тем, что влияние стрессоров можно анализировать при наибольшей площади рабочего места и одновременно на большом количестве растений, а также привлекают довольно короткие сроки опыта. На многие вопросы исследования ответ можно получить в течение десяти-пятнадцати суток, потому что семена растения дают всходы на 3-4 день .
Состояние атмосферы также оказывает влияние на кресс-салат. Выбросы от автотранспорта вызывают морфологические изменения у молодых побегов растения (уменьшение их длины).
Выращивание кресс-салата возможно на балконах многоэтажных домов, которые расположены вблизи проезжей части. Плотность воздуха намного меньше, чем выбросы автомобильного транспорта и поэтому они скапливаются в приземном слое высотой до 2 метров. Заметные различия в качестве проростков обычно показывает одновременно выращивание растения на балконах верхних и нижних этажей в летнее время , .
В качестве объекта исследования использовался кресс-салат сорта «Витаминный».
В методике, предлагаемой для оценки токсичности сточных вод города Омска (СанПиН 2. 1. 7. 573-96), рекомендовано использовать семена кресс-салата, которые будут выращиваться на фоне сточных вод .
Кресс-салат (Lepidium sat ivum L.) – это травянистое однолетнее растение рода клоповник, семейства крестоцветных, обладает повышенной чувствительностью к загрязнениям тяжёлыми металлами .
Растение перекрёстноопыляющееся. Зацветает в мае. Холодоустойчивая культура, оптимальная температура для роста около 16°C. Требует хорошей увлажнённости почвы. Стебель разветвлённый, может достигать высоты до одного метра. Листья черешковые и перисторассечённые. Побеги у основания образуют розетку листьев. Цветки мелкие, белые собраны в соцветия кисти. Плод – стручок овально яйцевидными крылышками. Семена достаточно мелкие, продолговатые, слегка сплюснутые, могут сохранять всхожесть до 4 лет .
Целью данного исследования явилось изучение влияния сточных вод, отобранных в разных точках города Омска и его окрестностях, на всхожесть семян кресс-салата (Lepidium sativum L.) сорта «Витаминный».
Водосбор проводился в трёх участках города Омска (рисунок 1):
- Проба № 1. Сточные воды (Ленинградский мост).
- Проба № 2. Сточные воды (Причал ОНПЗ).
- Проба № 3. Сточные воды (Буферные пруды ОНПЗ).
Рисунок 1 - Точки отбора проб
Лабораторные исследования проводились на кафедре биологии и биологического образования ОмГПУ.
Для анализа были взяты пробы сточных вод на территории города Омска и его окрестностей:
- Проба № 1. Сточные воды (Ленинградский мост).
- Проба № 2. Сточные воды (Причал ОНПЗ).
- Проба № 3. Сточные воды (Буферные пруды ОНПЗ).
Результаты наблюдений занесены в таблицы.
Таблица 1 - Влияние сточных вод на всхожесть семян кресс – салата Lepidium sativum L.
Место сбора проб | Всхожесть, % | Энергия прорастания, % |
Контроль (водопроводная вода) | 94,4 | 90,4 |
Проба № 1. Сточные воды – Ленинградский мост | 95,3±0,01 | 91,2±0,05 |
Проба № 2. Сточные воды – Причал ОНПЗ | 95,7±0,04 | 96,2±0,007 |
Проба № 3. Сточные воды – Буферные пруды ОНПЗ | 99,6±0,003 | 99,1±0,001 |
Исходя из данных таблицы 1 видно, что максимальная всхожесть семян кресс-салата (Lepidium sat ivum L.) наблюдается в пробе № 3 и превысила контроль на 5,2 %.
Наименьшая семян всхожесть – в пробе № 1 (сточные воды – Ленинградский мост) и составила 95,3%.
Также сточные воды в пробе № 3 (Буферные пруды) стимулировали рост и развития тест-объекта, о чем свидетельствуют показатели энергии прорастания и в данной пробе составили 99,1%. Наименьшая энергия прорастания (91,2 %) семян кресс-салата (Lepidium sat ivum L.) наблюдается в пробе № 1 (сточные воды – Ленинградский мост).
Проблема загрязнения водоемов в черте города является одной из наиболее важных экологических проблем, препятствующих урбанизации и индустриализации. Вода из таких источников используется человеком во множестве сфер деятельности, включая производственную и рекреационную. С бытовыми и промышленными отходами в воду могут попадать различные загрязняющие вещества, тяжелые металлы, нефтепродукты и органические отходы, значительно влияющие на состояние воды и на ее пригодность к использованию во всех сферах деятельности.
3. Заключение
На основании вышеизложенного можно сделать выводы, что максимальные показатели энергии прорастания и всхожести наблюдались в пробе № 3 (Буферные пруды) 99,6 и 99,1% соответственно. Вероятнее всего, нефтяные отходы являются в небольших концентрациях стимуляторами роста растения.