Оценка экотоксичности почвенного покрова окрестностей г. Красноярска методом фитотестирования

Введение . Одним из эффективных методов мониторинга потенциальной опасности антропогенного воздействия на окружающую среду является фитотестирование. Этот метод основан на восприимчивости живых организмов к экзогенному воздействию. Реакцию тест-организмов в лабораторных условиях при фитотестировании оценивают по таким параметрам, как энергия прорастания, всхожесть семян, длина стебля и корней [1, 2].

Согласно международному стандарту ISO 11269-2, для фитотестирования следует выбирать не меньше двух видов растений, при этом одно из них должно относиться к однодольным, а второе – к двудольным. Тест-культуры должны выращиваться в условиях непосредственного контакта с тест-объектом – почвой. При этом почва, используемая в качестве контроля, и изучаемая почва должны быть тождественными по структуре и составу [4].

Автотранспорт относится к одному из наиболее масштабных источников антропогенного загрязнения природной среды, особенно придорожных территорий [3, 5]. На основании проведенных мониторинговых исследований в соответствии с ГОСТ 17.22.03-77 автотрасса М-53 в окрестностях г. Красноярска отнесена к дорогам с высокой интенсивностью движения (около 40 тыс. автомобилей в сутки) [6].

Цель исследования: определить влияние автотрассы М-53 на экотоксичность почвенного покрова в окрестностях г. Красноярска (п. Лого-вой, Емельяновский район).

В задачи исследования входило выявить методом фитотестирования токсичность почвы, взятой на расстоянии 10, 20, 30, 40, 50 и 100 м от дорожного полотна.

Методика исследования . Отбор образцов почвы проводился согласно ГОСТ 17.4.301-83 методом «конверта» с глубины 0–20 см. Пробы почвы брались на расстоянии 10, 20, 30, 40, 50 и 100 м от кромки дороги. В качестве тест-организмов использовались пшеница мягкая яровая ( Triticum vulgare L.) сорта Новосибирская 29 (однодольное растение) и кресс-салат ( Lepidium sativum ) сорта Забава (двудольное растение).

По общепринятым методикам (ГОСТ 1203982 и ГОСТ 12038-84) определялись всхожесть и энергия прорастания семян. Энергию прораста- ния у кресс-салата определяли на 3-и и всхожесть на 5-е сутки, пшеницы – на 3-и и 7-е сутки соответственно. В качестве контроля использовались семена, проросшие на почве, взятой на расстоянии 200 м от дороги.

Через 10 дней у проростков обоих видов тест-растений измерялись длина надземной части и корней с точностью до 1 мм.

Экотоксикологическая оценка давалась в соответствии с «Методикой выполнения измерений...» [7]. Определялись средние показатели снижения всхожести семян и угнетения роста корней тест-культур, выращенных на опытном субстрате, по сравнению с данными параметрами растений, проращиваемыми на контрольной среде. В соответствии с методикой техногенно-загрязненные почвы и субстраты могут быть отнесены к 5 степеням токсичности: «практически не токсичные» (снижение всхожести семян и угнетение роста корней по сравнению с контрольной пробой в пределах 20 %), «малотоксичные» (угнетение 20–40 %), «умеренно токсичные» (угнетение 40–60 %), «опасно токсичные» (угнетение 60–80 %) и «высоко опасно токсичные» (угнетение 80–100 %).

Результаты исследования . Полученные результаты отражены в таблицах 1–6. Из табличных данных видно негативное влияние автотрассы на тест-культуры. Так, у Lepidium sativum L . в зависимости от удаления от края дорожного полотна достоверное снижение (p < 0,05–0,01) энергии прорастания составляло от 13,75 до 78,25 абс.%, лабораторной всхожести – от 11,75

до 60,5 абс.% (табл. 1) по сравнению с контролем. Подобная тест-реакция наблюдалась и у второй тест-культуры – Triticum vulgare L. (табл. 2): энергия прорастания семян была ниже по сравнению с контролем на 11,0–50,5 абс.%, а всхожесть – на 9,5–56,0 %.

Наибольшее угнетающее воздействие на жизнедеятельность тест-растений оказывали образцы почвы, взятые в 10 м от края дорожного полотна. Так, энергия прорастания и всхожесть семян Lepidium sativum L. уменьшилась на 58,5 и 60,5 абс.% по сравнению с контролем – семенами, проращиваемыми в почве, взятой в 200 м от дороги. Полученные результаты на образцах почвы, отобранной в 20 м от автотрассы, были выше на 13,25 и 9,25 абс.%.

Наиболее значимое ингибирование тест-функций фиксировалось у семян кресс-салата: энергия прорастания снизилась на 40,5 %, а всхожесть – на 42,8 %, т. е. они более чутко реагировали на загрязнение среды по сравнению с семенами ячменя.

При анализе таких тест-функций растений, как морфометрические показатели – это длина проростков и длина корней, достоверная разница с контролем наблюдалась у Lepidium sativum L. по длине ростков до 40 м от дорожного полотна и длине корней до 50 м (табл. 3). Подобные результаты получены и у проростков Triticum vulgare L. (табл. 4). Угнетение длины ростков составляло от 24,2 до 57,5 мм, или 15,6–57,4 %, длины корней – 15,8–56,7 %, или 11,4–60,3 % (р < 0,05–0,01).

Таблица 1

Влияние расстояния от автотрассы на энергию прорастания и лабораторную всхожесть Lepidium sativum L.

Расстояние от дорожного полотна, м	Энергия прорастания, %	Разница с контролем, абс.%	Всхожесть, %	Разница с контролем, абс.%
Контроль	94,75±1,9	-	92,5±1,85	-
10	36,25±1,78	58,5**	32,0±1,98	60,5**
20	49,5±2,14	45,25**	41,25±1,77	51,25**
30	65,25±1,85	29,0**	56,75±2,11	35,75**
40	81,0±1,69	13,75*	73,75±1,85	18,75**
50	86,25±2,06	8,5	80,75±1,97	11,75*
100	93,75±1,83	1,0	90,3±2,12	2,5

Здесь и далее: * p < 0,05; ** p < 0,01.

Таблица 2

Влияние расстояния от автотрассы на энергию прорастания и лабораторную всхожесть Triticum vulgare L.

Расстояние от дорожного полотна, м	Энергия прорастания, %	Разница с контролем, абс.%	Всхожесть, %	Разница с контролем, абс.%
Контроль	98,0±1,21	-	97,5±1,15	-
10	47,5±1,95	50,5**	41,5±2,02	56,0**
20	69,75±1,88	28,25**	56,75±1,78	40,75**
30	80,25±2,15	17,75**	76,0±1,65	21,5**
40	87,0±1,76	11,0*	82,25±1,80	15,25**
50	95,25±2,05	2,75	88,0±1,14	9,5*
100	98,75±2,16	-0,75	97,0±1,54	0,5

Таблица 3

Влияние расстояния от автотрассы на морфометрические показатели проростков Lepidium sativum L.

Расстояние от дорожного полотна, м	Длина ростков, мм	Разница с контролем, мм	Длина корней, мм	Разница с контролем, мм
Контроль	46,5±1,85	-	61,4±2,08	-
10	21,8±1,62	24,7**	19,8±1,36	41,6**
20	25,3±1,85	21,2**	23,6±2,15	37,8**
30	31,4±2,19	15,1*	31,2±2,09	30,2**
40	35,1±1,96	11,4*	40,2±2,13	20,2**
50	42,7±1,85	3,8	48,7±3,15	12,7*
100	48,3±1,74	-1,8	57,8±1,97	3,6

Таблица 4

Влияние расстояния от автотрассы на морфометрические показатели проростков Triticum vulgare L.

Расстояние от дорожного полотна, м	Длина ростков, мм	Разница с контролем, мм	Длина корней, мм	Разница с контролем, мм
Контроль	174,3±3,45	-	121,5±4,68	-
10	116,8±2,64	57,5**	64,8±3,39	56,7**
20	133,5±2,43	40,8**	73,1±3,56	48,4**
30	142,4±3,11	31,9**	81,7±2,14	39,8**
40	150,1±2,98	24,2*	87,2±2,89	34,1**
50	162,7±2,31	12,0	105,7±3,18	15,8*
100	168,5±2,54	5,8	118,8±2,69	2,7

В таблицах 5 и 6 и приведена экотоксиколо-гическая оценка образцов почвы по таким тест-функциям, как всхожесть семян и длина корней тест-растений. Сделано следующее заключение о токсичности проб. К группе «опасно токсичные» отнесена почва, взятая на расстоянии 10 м от дорожного полотна. Угнетающее действие на обе тест-функции у Lepidium sativum L. составило 66,6 %, у Triticum vulgare L. – 60,3 %. К «умеренно токсичным» отнесены пробы, взятые на расстоянии 20 и 30 м от дороги по отклику кресс-салата и 20 м – пшеницы. К группе

«малотоксичная» отнесена почва на расстоянии 40 м от автотрассы по тест-функциям Lepidium sativum L. (27,4 %) и на расстоянии 30 и 40 м по тест-реакциям Triticum vulgare L. (27,5 и 21,9 % соответственно). Почвенный покров на расстоянии 50 м и более от автотрассы отнесен к «не токсичным» по результатам, полученным на обоих видах тест-растений.

Экотоксикологическая оценка почвогрунтов по снижению всхожести семян и угнетению роста корней на основании средних данных по обоим видам тест-растений приведена на рисунке.

Таблица 5

Экотоксикологическая оценка почвы по снижению всхожести семян и угнетению роста корней Lepidium sativum L.

Расстояние от дорожного полотна, м	Разница с контролем по всхожести, %	Разница с контролем по длине корня, %	Среднее по двум тест-функциям, %	Заключение о токсичности проб
10	65,4	67,8	66,6	Опасно токсичная
20	55,4	61,6	58,5	Умеренно токсичная
30	38,6	49,2	43,9	Умеренно токсичная
40	20,3	34,5	27,4	Малотоксичная
50	12,7	20,7	16,7	Не токсичная
100	2,1	5,9	4,0	Не токсичная

Таблица 6

Экотоксикологическая оценка почвы по снижению всхожести семян и угнетению роста корней Triticum vulgare L.

Расстояние от дорожного полотна, м	Разница с контролем по всхожести, %	Разница с контролем по длине корня, %	Среднее по двум тест-функциям, %	Заключение о токсичности проб
10	57,4	63,1	60,3	Опасно токсичная
20	41,8	48,1	45,0	Умеренно токсичная
30	22,1	32,8	27,5	Мало токсичная
40	15,6	28,2	21,9	Мало токсичная
50	9,7	13,0	11,4	Не токсичная
100	0,5	2,2	1,4	Не токсичная

Влияние расстояния от автотрассы на экотоксичность почвы

Выводы . Исследование экотоксичности почвенного покрова методом фитотестирования показало следующее:

• 1.    На расстояние до 40 м от дорожного полотна автотрассы М-53 наблюдается достоверное угнетение жизненных функций тест-растений, таких как энергия прорастания и длина проростков, и на расстояние до 50 м – всхожесть семян и длина корней.

• 2.    К автотранспортному загрязнению почвы большей чувствительностью обладают семена Lepidium sativum L. по сравнению с семенами Triticum vulgare L., а среди изучаемых тест-функций – длина корней.

• 3.    На основании экотоксикологической оценки образцов почвы, полученных по обоим видам тест-растений, к группе «опасно токсичная» относится почва на расстоянии 10 м от края автотрассы, «умеренно токсичная» – 20 м, «малотоксичная» – 30 и 40 м, «не токсичная» – 50 и 100 м.