Помощь студентам в учебе
Кресс-салат как тест объект для оценки загрязнения городских почв и снегового покрова
|
Введение 3
1 Оценка состояния окружающей среды 6
1.1 Природные условия и загрязнение окружающей среды
г. Красноярска 6
1.2 Хемилюминесцентная активность как показатель свободно-радикального
баланса природных сред 12
1.3 Биотестирование как метод оценки загрязнения почвы и снегового
покрова 17
2 Материал и методы исследования 20
2.1 Объект и предмет исследования 20
2.2 Отбор, подготовка и анализ исследуемых сред 22
2.3 Экспериментальные работы 26
3 Результаты исследования и их обсуждение 29
3.1 Анализ почвенного покрова и снеготалой воды 29
3.2 Развитие семян и проростков кресс-салата 35
3.2.1 Энергия прорастания и всхожесть семян 35
3.2.2 Линейные и весовые характеристики проростков 38
3.2.3 Сравнительный статистический анализ показателей 46
Выводы 55
Список использованных источников 56
Приложение
1 Оценка состояния окружающей среды 6
1.1 Природные условия и загрязнение окружающей среды
г. Красноярска 6
1.2 Хемилюминесцентная активность как показатель свободно-радикального
баланса природных сред 12
1.3 Биотестирование как метод оценки загрязнения почвы и снегового
покрова 17
2 Материал и методы исследования 20
2.1 Объект и предмет исследования 20
2.2 Отбор, подготовка и анализ исследуемых сред 22
2.3 Экспериментальные работы 26
3 Результаты исследования и их обсуждение 29
3.1 Анализ почвенного покрова и снеготалой воды 29
3.2 Развитие семян и проростков кресс-салата 35
3.2.1 Энергия прорастания и всхожесть семян 35
3.2.2 Линейные и весовые характеристики проростков 38
3.2.3 Сравнительный статистический анализ показателей 46
Выводы 55
Список использованных источников 56
Приложение
В условиях городской среды экосистемы испытывают высокий уровень антропогенной нагрузки. Она отражена как действием автотранспорта, так и действием стационарных источников загрязнения. Сложившаяся экологическая обстановка урбанизированной территории обуславливает антропогенную модификацию сложных естественных факторов. Это определяет характеристики конкретного района, что оказывает воздействие на качество среды. Исследование токсичности почвенного и снежного покровов как сред обитания является важной частью изучения процессов загрязнения. Городские почвы являются депонирующей средой практически для всех поллютантов. Изучение геохимических переносов служит высокоинформативным компонентом. Система почва-растение является начальным звеном пищевой цепи, формирующей поток минеральных и органических компонентов, поглощаемый животным и человеком. Качество снегового покрова демонстрирует влияние разнообразных источников загрязнения атмосферного воздуха на поверхность земли.
В связи с широкомасштабной химическим загрязнением природной среды все больший вес принимают исследования механизмов детоксикации и биодеградации чужеродных организму веществ. Но для этих целей необходимы знания о всем комплексе процессов, определяющих условия среды. Накоплено достаточно данных о том, что в формировании среды обитания принимают и имеют значение молекулы, находящиеся в свободно-радикальном состоянии (свободные радикалы). Исследованиями последних десятилетий была продемонстрирована способность редокс-активных металлов генерировать реактивные радикалы в биологических системах, вызывать окислительный стресс. Отражением данных процессов является свободно¬радикальный баланс. Изучение направленности процессов образования и распада свободных радикалов в среде позволяет в определенной степени оценить степень загрязнения исследуемой среды.
Очевидно, что загрязнение почвенного покрова может быть охарактеризовано по уровню, концентрации элементов-токсикантов (тяжелых металлов) по сравнению с предельно допустимой концентрацией. Дополнительной характеристикой при сравнительной оценке сред районов с разной степенью антропогенной нагрузки служит такой показатель свободно-радикального баланса как хемилюминесцентная активность среды. Данный показатель отражает динамику процессов свободно-радикального баланса в естественных условиях сред обитания и при загрязнении.
Существуют множество методов определения степени загрязнения окружающей среды, широкое применение находят методы биотестирования [8; 32; 76; 86; 89; 90; 91; 92]. В работах многих зарубежных и отечественных авторов показана эффективность применения наряду с другими организмами кресс-салата как тест-объекта. Эта тест-культура информативна при комплексном загрязнении, а также при загрязнении исследуемых образцов поллютантами разных типов.
На основании вышеизложенного представляется актуальным изучение и оценка чувствительности ряда тест-откликов кресс-салата как широко применяемого тест-объекта для выявления степени антропогенного воздействия на почвенную среду и снеготалую воду городских территорий.
В связи с этим целью данного исследования было выявление значимых показателей тест-реакции кресс-салат при развитии в снеготалой воде и образцах почвенного покрова отдельных районов г. Красноярска в экспериментальных условиях.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1. охарактеризовать исследуемые среды по уровню хемилюминесцентной активности (снеготалая вода и водная вытяжка почвенных проб), по содержанию тяжелых металлов (пробы почв);
2. изучить в экспериментальных условиях энергию прорастания и всхожесть семян кресс-салата в почвенном субстрате и снеготалой воде;
3. определить размерные характеристики проростков кресс-салата при экспонировании в изучаемых средах;
4. сопоставить показатели развития кресс-салата при биотестировании проб почвенного покрова и снеготалой воды отдельных районов городской территории.
Работа проводилась на кафедре экологии и природопользования Института экологии и географии Сибирского федерального университета под руководством д.б.н., профессора Е.Я.Мучкиной.
В связи с широкомасштабной химическим загрязнением природной среды все больший вес принимают исследования механизмов детоксикации и биодеградации чужеродных организму веществ. Но для этих целей необходимы знания о всем комплексе процессов, определяющих условия среды. Накоплено достаточно данных о том, что в формировании среды обитания принимают и имеют значение молекулы, находящиеся в свободно-радикальном состоянии (свободные радикалы). Исследованиями последних десятилетий была продемонстрирована способность редокс-активных металлов генерировать реактивные радикалы в биологических системах, вызывать окислительный стресс. Отражением данных процессов является свободно¬радикальный баланс. Изучение направленности процессов образования и распада свободных радикалов в среде позволяет в определенной степени оценить степень загрязнения исследуемой среды.
Очевидно, что загрязнение почвенного покрова может быть охарактеризовано по уровню, концентрации элементов-токсикантов (тяжелых металлов) по сравнению с предельно допустимой концентрацией. Дополнительной характеристикой при сравнительной оценке сред районов с разной степенью антропогенной нагрузки служит такой показатель свободно-радикального баланса как хемилюминесцентная активность среды. Данный показатель отражает динамику процессов свободно-радикального баланса в естественных условиях сред обитания и при загрязнении.
Существуют множество методов определения степени загрязнения окружающей среды, широкое применение находят методы биотестирования [8; 32; 76; 86; 89; 90; 91; 92]. В работах многих зарубежных и отечественных авторов показана эффективность применения наряду с другими организмами кресс-салата как тест-объекта. Эта тест-культура информативна при комплексном загрязнении, а также при загрязнении исследуемых образцов поллютантами разных типов.
На основании вышеизложенного представляется актуальным изучение и оценка чувствительности ряда тест-откликов кресс-салата как широко применяемого тест-объекта для выявления степени антропогенного воздействия на почвенную среду и снеготалую воду городских территорий.
В связи с этим целью данного исследования было выявление значимых показателей тест-реакции кресс-салат при развитии в снеготалой воде и образцах почвенного покрова отдельных районов г. Красноярска в экспериментальных условиях.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1. охарактеризовать исследуемые среды по уровню хемилюминесцентной активности (снеготалая вода и водная вытяжка почвенных проб), по содержанию тяжелых металлов (пробы почв);
2. изучить в экспериментальных условиях энергию прорастания и всхожесть семян кресс-салата в почвенном субстрате и снеготалой воде;
3. определить размерные характеристики проростков кресс-салата при экспонировании в изучаемых средах;
4. сопоставить показатели развития кресс-салата при биотестировании проб почвенного покрова и снеготалой воды отдельных районов городской территории.
Работа проводилась на кафедре экологии и природопользования Института экологии и географии Сибирского федерального университета под руководством д.б.н., профессора Е.Я.Мучкиной.
В целях диагностики экспериментальным путем были использованы образцы почвенного покрова и снеготалой воды территории г. Красноярска.
1. Анализ содержания тяжелых металлов в почвенном покрове показал дифференциацию районов по уровню превышения ПДК подвижных форм тяжелых металлов. Наибольшей степенью превышения ПДК подвижных форм тяжелых металлов характеризуется район Цементного завода (по всем из 7 исследуемых элементов). В районах парка имени Гагарина превышена ПДК по 5 исследуемым элементам, на о. Татышев по 4, мкр. Ветлужанка по 2 из 7 элементов.
2. Уровень хемилюминесцентной активности различен в образцах почвенного покрова и снеготалой воды по изучаемым районам. Наибольшая интенсивность зарегистрирована в районе парка имени Г агарина и Цементного завода, наименьшая - в мкр. Ветлужанка. Более высокие значения хемилюминесцентной активности зарегистрированы в водной вытяжке образцов почвенного покрова по сравнению с образцами снеготалой воды.
3. Установлено, что энергия прорастания и всхожесть семян кресс-салата при проращивании в образцах почвенного покрова и снеготалой воды не имеет достоверных отличий по районам исследования.
4. Не выявлено однозначных реакций кресс-салата на различные условия эксперимента. Превышение и снижение размерных показателей не имеет достоверного уровня на 7 сутки опыта.
5. Совокупность полученных данных не позволяет характеризовать развитие семян и размерные показатели проростков кресс-салата как значимые тест-реакции на различие изучаемых образцов. Кресс-салат сорта «Забава» не рекомендуется для проведения биотестирования почвенного покрова и снежного покрова территории г. Красноярска.
1. Анализ содержания тяжелых металлов в почвенном покрове показал дифференциацию районов по уровню превышения ПДК подвижных форм тяжелых металлов. Наибольшей степенью превышения ПДК подвижных форм тяжелых металлов характеризуется район Цементного завода (по всем из 7 исследуемых элементов). В районах парка имени Гагарина превышена ПДК по 5 исследуемым элементам, на о. Татышев по 4, мкр. Ветлужанка по 2 из 7 элементов.
2. Уровень хемилюминесцентной активности различен в образцах почвенного покрова и снеготалой воды по изучаемым районам. Наибольшая интенсивность зарегистрирована в районе парка имени Г агарина и Цементного завода, наименьшая - в мкр. Ветлужанка. Более высокие значения хемилюминесцентной активности зарегистрированы в водной вытяжке образцов почвенного покрова по сравнению с образцами снеготалой воды.
3. Установлено, что энергия прорастания и всхожесть семян кресс-салата при проращивании в образцах почвенного покрова и снеготалой воды не имеет достоверных отличий по районам исследования.
4. Не выявлено однозначных реакций кресс-салата на различные условия эксперимента. Превышение и снижение размерных показателей не имеет достоверного уровня на 7 сутки опыта.
5. Совокупность полученных данных не позволяет характеризовать развитие семян и размерные показатели проростков кресс-салата как значимые тест-реакции на различие изучаемых образцов. Кресс-салат сорта «Забава» не рекомендуется для проведения биотестирования почвенного покрова и снежного покрова территории г. Красноярска.