Экология/2.Экологические и метеорологические проблемы

больших городов и промышленных зон.

¹ Коновалов А.С., ^2,4 Стом Д.И., ^2,3 Евсюнина Е.В.

¹ Байкальский музей ИНЦ СО РАН Россия,

² ФГБОУ ВПО «Иркутский Государственный Университет», Россия

³ НИИ прикладной физики ФГБОУ ВПО «Иркутский Государственный Университет», Россия

⁴ Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, Россия

ОЦЕНКА ДЕТОКСИКАЦИИ ГУМАТАМИ РАСТВОРОВ СОЛИ МЫШЬЯКА МЕТОДАМИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ*

Одним из негативных моментов влияния антропогенной деятельности на окружающую среду является загрязнение последней высокотоксичными соединениями мышьяка [12].

Гуминовые вещества представляют собой высокомолекулярные склонные к ассоциации полидисперсные, полифункциональные природные лиганды. Их комплексообразующая способность обусловлена присутствием карбоксильных, фенольных, а также других функциональных групп. Гуминовые вещества способны связывать загрязнители и за счет ван-дер-ваальсовых и донорно-акцепторных взаимодействий. Во многих случаях после связывания гуминовыми производными веществами токсичных веществ агрессивный потенциал загрязнителей существенно уменьшается [14]. В этой связи целью работы явилось изучение возможности использования гуминовых веществ для детоксикации мышьякового загрязнения в модельных опытах.

Для изучения возможности детоксикации модельного загрязнения солями мышьяка применяли гуминовые препараты Powhumus (гумат из леонардита «Humintech Ltd.», Германия), Гумат-80 (гумат калия ООО «Аграрные технологии») и Лигногумат (гумат калия ООО «НПО «РЭТ»).

В качестве тест-объектов брали семена Lepidium sativum L. (ЗАО «Иркутские семена»), водоросли (Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb.), равноресничные инфузории (Paramecium caudatum Ehrenberg), бактерии (Photobacterium phosphoreum (Cohn) Ford).

Токсичность оценивали по влиянию на прорастание семян и длину корней проростков L. sativum, по изменению интенсивности флуоресценции хлорофилла клеток водорослей S. quadricauda, по выживаемости инфузорий P. caudatum, по изменению уровня биолюминесценции бактерий P. phosphoreum.

Полученные результаты статистически обработаны с использованием общепринятых методов при p<0,05.

Арсенит натрия в концентрации 8 мг/дм³ угнетал прорастание семян кресс-салата на 70,1±6,9%. При содержании 9 мг/дм³ Na₃AsO₄ снижал количество проросших семян на 75,1±6,6%. LC₅₀ для данного метода составила 5,7 мг/дм³.

При применении ГП в концентрации 0,2 г/дм³ наблюдали снижение токсического эффекта арсенита натрия на 25,3±2,7%. Наибольшую эффективность в отношении снижения токсичности модельного мышьякового загрязнения наблюдали при использовании Powhumus в концентрации 1,0 г/дм³ – количество проросших семян составило 90,1±8,7%.

При биотестирования по подавлению свечения бактерий P. phosphoreum получена величина LC₅₀, равная 23,9 мг/дм³.

Следующим этапом явилось биотестирование с использованием метода регистрации снижения уровня флуоресценции хлорофилла клеток водорослей S. quadricauda. Величина LC₅₀ для данного метода составила 1,5 мг/дм³.

Концентрации арсенита натрия 1,8 и 1,5 мг/дм³ подавляли уровень флуоресценции хлорофилла более чем на 30% (уровень флуоресценции хлорофилла составил 26,4±3,2% и 54,5±6,1% соответственно). Powhumus в концентрации 0,05 г/дм³ снижал токсичность проб на 36,7±3,9% и 31,8±3,4% соответственно.

Построен следующий ряд по чувствительности использованных биотестов: изменение уровня биолюминесценции бактерий P. phosphoreum > изменение уровня флуоресценции хлорофилла клеток водорослей S. quadricauda > прорастание семян L. sativum > выживаемость инфузорий P. caudatum.

По скорости получения ответа биотесты можно расположить в следующем порядке: изменение уровня биолюминесценции бактерий P. phosphoreum > выживаемость инфузорий P. caudatum > изменение интенсивности флуоресценции хлорофилла клеток водорослей S. quadricauda > прорастание семян L. sativum.

*Работа частично проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Соглашения: ГК № 14.B37.21.0785 от 24.08. 12, ГК №11.519.11.5016 от 28.10.11.,) и Программы стратегического развития.

Литература:

1. Методика определения токсичности вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и численности клеток водорослей. - М.: Акварос. - 2007. — 48 С.

2. Методика определения токсичности отходов, почв, осадков сточных, поверхностных и фунтовых вод методом блокирования с использованием равноресничные инфузории (Paramecium caudatum Ehrenberg) // ФР. 1.39.2006.02506 ПНДФ 14.1:2:3.13-06 16.1:2.3:3.10-06 М.: МГУ им. М.В. Ломоносова. - 2006. - 31 С.

3. Почва, очистка населенных мест, отходы производства и потребления, санитарная охрана почвы: Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. ГН 2.1.7.2041-06. Москва, 2006.

4. Руководство по определению методом биотестирования токсичности вод, донных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов. – М.: РЭФИА, НИА–Природа, 2002. – 118 С.

5. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. ГОСТ 12.1.007-76

6. A. Saada, D. Breeze, C. Crouzet, S. Cornu, P. Baranger, 2003. Adsorption of arsenic (V) on kaolinite and on kaolinite–humic acid complexes. Role of humic acid nitrogen groups. Elsevier Science Ltd. Chemosphere 51, P. 757-763.

7. Buschmann, J., Kappeler, A., Indauer, U., Kistler, D., Berg, M., Sigg, L., 2006. Arsenite and Arsenate Binding to Dissolved Humic Acids: Influence of pH, Type of Humic Acid, and Aluminum. Environ. Sci. Technol. 40, P. 6015–6020.

8. C. E. W. Steinberg, Ecology of Humic Substances in Freshwaters, Springer, Heidelberg, 2003.

9. E. A. Ghabbour and G. Davies, Eds., Humic Substances: Structures, Models and Functions, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2001.

10. Haw-Tarn Lin, M.C. Wang, Gwo-Chen Li, 2004. Complexation of arsenate with humic substance in water extract of compost. Chemosphere 56, P. 1105-1112.

11. K. H. Tan, Humic Matter in Soil and the Environment. Principles and Controversies, Marcel Dekker Inc., 2003.

12. Nriagu, J.O., ed. Arsenic in the Environment—Part I: Cycling and Characterization. John Wiley & Sons, Inc., New York, 1994.

13. P. Warwick, E. Inam, N. Evans, 2004. Arsenic’s Interaction with Humic Acid. Department of Chemistry, Loughborough University.

14. Perminova, I. Quantification and prediction of the detoxifying properties of humic substances related to their chemical binding to polycyclic aromatic hydrocarbons / I. Perminova, N. Grechishcheva, D. Kovalevskii, A. Kudryavtsev, V. Petrosyan, D. Matorin // Environmental science and technology. – 2001. – V.35 – N.19. – P. 3841-3848.

15. Stom D.I., Geel T.A., Schachova G.V., Kuznetzov A.M., Medvedeva S.E. Bioluminescent method in studying the Complex Effect of the various Components //Archives of Environ. Contam. Toxicol. - 1992. - 22. - P. 203-208.

16. Stom D.I., Effect of Polyphenols on Shoot and Root Growth and on Seed Germination //Biologia Plantarum. – 1982. – 24(1). – P. 1-6.