Экотоксикологическая оценка почв приусадебных участков г. Красноярска по выживаемости инфузорий и олигохет

Введение . Одним из основных компонентов биосферы является почвенный покров. Именно он определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Поэтому чрезвычайно важно изучение экологического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

Применяемые в экологическом мониторинге физико-химические методы не всегда способны выявить токсичное влияние комплекса химических элементов, а также отдаленные последствия загрязнения. Приоритетными методами экологического контроля наземных и водных экосистем в настоящее время являются биологические методы, в частности, методы биотестирования.

Биотестирование в качестве тест-объектов использует организмы, способные дать интегральную оценку экологической ситуации в экосистеме, т.е. токсичности [2, 3].

Под биотестированием понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменение жизненно важных функций организмов. Благодаря простоте, оперативности и доступности, биотестирование получило широкое признание [4, 7].

Цель исследований . Оценка токсичности почв приусадебных участков г. Красноярска методами биотестирования.

Задачи исследований . Оценить токсичность почв приусадебных участков г. Красноярска по реакции выживаемости инфузорий и олигохет; проанализировать пространственно-временную динамику реакций тест-объектов на токсическое воздействие; провести сравнительный анализ токсичности почв приусадебных участков г. Красноярска по реакции выживаемости тест-объектов.

Объекты и методы исследований . Методика биотестирования по выживаемости инфузорий Paramecium caudatum. Инфузория представляет собой сложный организм, чутко реагирующий на изменение внешних условий, при этом проявление реакций на внешнее воздействие можно достаточно легко зарегистрировать [1, 5]. Для оценки острого воздействия на тест-объект использовался метод индивидуальных линий парамеций [6].

Показателем токсичности служит выживаемость, фиксируемая по числу выживших линий парамеций. Регистрировалась динамика гибели инфузорий в разных средах: контроль – среда Лозина-Лозинского, опыт – почвенная вытяжка.

Достоверность различий между контрольными и опытными вариантами оценивалась по критерию Стьюдента и по индексу токсичности (Т i ): Т i = ((Т ik - Т i o ) / Т ik )* 100 %, где Т i = 0–0,25, токсичность допустимая; Т i = 0,26–0,70, токсичность умеренная; Т i > 0,71, токсичность высокая [4, 5].

Методика биотестирования по выживаемости олигохет (калифорнийский червь Eisenia foetida). Брали пластиковые кюветы объёмом 500 мл, в которые помещали равное количество червей (шесть особей) одинакового размера (80–100 мм), возраста (три месяца) и почву. Опыты ставились в 3-кратной повторности. Показателем токсичности служила выживаемость олигохет через 1 и 30 сут. Критерием токсичности служило достоверное отличие по критерию Стьюдента показаний контрольных и опытных проб.

При обработке результатов опытов использовался индекс токсичности: Т i = ((Т i k - Т i o ) / Т i k )* 100 %, где Т i = 0–0,25 – токсичность допустимая; Т i = 0,26–0,70 – токсичность умеренная; Т i > 0,71 – токсичность высокая.

Объект исследований. Пробы почвы отбирались в течение 2011–2013 гг. из поверхностного горизонта с глубины 0–30 см и 4 станций на территории приусадебных участков г. Красноярска (в 3-кратной повторности) (рис. 1):

• -    станция 1 – поселок Черемушки;

• -    станция 2 – микрорайон Ветлужанка;

• -    станция 3 – поселок Базаиха;

• -    станция 4 – микрорайон Академгородок.

Рис. 1. Карта-схема г. Красноярска. Станции отбора проб (приусадебные участки): станция 1 – пос. Черемушки; станция 2 – микрорайон Ветлужанка; станция 3 – пос. Базаиха; станция 4 – микрорайон Академгородок

Результаты исследований и их обсуждение . В ходе исследовательских работ нами проанализированы пробы почв приусадебных участков, расположенных в черте города Красноярска, по реакции выживаемости тест-объектов (см. рис. 1). В пробах почвы, отобранных в окрестностях поселка Черемушки, отмечается в основном достоверное снижение выживаемости олигохет по критерию Стьюдента р<0,05, почвы характеризуются как допустимо токсичные за все время эксперимента (Ti=0,06–0,22) (рис. 2). Наиболее высокий уровень токсичности отмечается в пробах, отобранных летом 2011 и 2012 гг., весной 2013 г. (Ti=0,22).

Рис. 2. Токсичность почв приусадебных участков, расположенных в черте г. Красноярска, по реакции выживаемости калифорнийского червя Eisenia foetida

При анализе почвенных проб, отобранных на территории Ветлужанки, Базаихи и Академгородка, не отмечалось достоверного снижения выживаемости олигохет по критерию Стьюдента р>0,05, почвы характеризуются как нетоксичные (Ti=0,0).

Таким образом, на уровне допустимой токсичности были оценены почвенные пробы, отобранные в окрестностях Черемушек. Почвенные пробы, отобранные на приусадебных участках Красноярска (Ветлужанка, Базаиха, Академгородок), оценивались как нетоксичные, т.е. токсического эффекта (по реакциям Eisenia foetida ) в данных районах не наблюдается.

Для выявления токсичности проб также проводились эксперименты на выживаемость и смертность тест-объекта (инфузории Paramecium caudatum ) (рис. 3).

В почвенных пробах, отобранных в окрестностях Черемушек и Базаихи, отмечается в основном достоверное снижение выживаемости инфузории по критерию Стьюдента р<0,05, почвы характеризуются как допустимо токсичные (T i =0,20–0,25).

Наиболее высокий уровень токсичности отмечается в пробах, отобранных весной и летом 2012 г. в окрестностях Черемушек и Базаихи (T i =0,25), а также осенью 2011 г. в окрестностях Черемушек (T i =0,27).

При анализе почвенных проб, отобранных в окрестностях Ветлужанки и Академгородка, не отмечалось достоверного снижения выживаемости инфузории по критерию Стьюдента р>0,05, почвы характеризуются как допустимо токсичные (T i =0,07–0,11).

Рис. 3. Токсичность почв приусадебных участков, расположенных в черте г. Красноярска, по реакции выживаемости инфузории Paramecium caudatum

Таким образом, на уровне допустимой и умеренной токсичности были оценены почвенные пробы, отобранные в окрестностях Черемушек и Базаихи. Почвенные пробы, отобранные в приусадебных участках Красноярска (Ветлужанка, Академгородок), оценивались как нетоксичные, т.е. токсический эффект (по реакциям Paramecium caudatum ) в данных районах не наблюдается.

Следовательно, в результате анализа проб почвы приусадебных участков г. Красноярска можно выделить токсичные участки в поселках Черемушки и Базаиха. Пробы, отобранные в микрорайонах Академгородок и Ветлужанка, оценивались по показаниям обоих тест-объектов как нетоксичные и допустимо токсичные.

Выводы

• 1.    Протестированные пробы почв приусадебных участков г. Красноярска по реакции выживаемости простейших и олигохет оценены как допустимо (T i =0,06–0,25) и умеренно токсичные (T i =0,27). Наибольший токсический эффект отмечался в основном в пробах почвы, отобранных в поселках Черемушки и Базаиха (T i =0,22–0,27), оцененный на уровне допустимой и умеренной токсичности.

• 2.    Токсичный эффект по показателю выживаемости инфузории Paramecium caudatum и калифорнийского червя Eisenia foetida проявлялся в основном на уровне 10 % и выше смертности особей.

• 3.    Отмечено снижение выживаемости клеток инфузории Paramecium caudatum в опытных пробах по истечению 60 мин эксперимента и особей калифорнийского червя Eisenia foetida по истечении 30 сут эксперимента.

• 4.    Результаты, полученные с использованием организмов протозойного звена и олигохет, дают совпадающие оценки токсичности почв в большинстве случаев. Токсичность почв г. Красноярска в оценке по реакциям простейших и олигохет растет к весенне-летнему сезону.