Токсикологическая оценка почв на территории несанкционированного размещения барды в с. Рождествено методом биотестирования

Несанкционированная 1 свалка промышленных спиртовых отходов была обнаружена в с. Рождествено летом 2012 г. (рис. 1). Беспокойство вызвал устойчивый неприятный запах в Самарском, Октябрьском и Ленинском районах города Самара. Как оказалось, местный спиртзавод ООО «Рождественское» сливал отходы производства прямо на территорию национального парка «Самарская Лука» (Саксонов, Сенатор, 2012).

Свалка начала свое существование не один десяток лет назад на окраине с. Рожде-ствено, где не только происходил незаконный сброс спиртовой барды, но и местные жители утилизировали бытовой хлам на той же территории.

По мере накопления отходов негативное влияние на окружающую среду усиливалось. Для стабилизации экологической обстановки

территория несанкционированного размещения спиртовой барды должна подвергнуться процессу рекультивации (Вольнов, Пыстин, 2019). Одним из важных этапов рекультивации являются инженерно-экологические изыскания, в том числе анализ состояния почвенного покрова различными методами, в числе которых и биотестирование, которое является неотъемлемым компонентом биологического мониторинга (Багдай, Пнас, 2016; Павлов, 2017) для оценки состояния объектов окружающей среды с точки зрения их токсичности (Бабкина, Сафонова, 2015). Метод биотестирования позволяет проследить воздействие на живые организмы (тест-объекты), в то время как при проведении химического анализа это невозможно.

Цель и задачи

Цель исследования – произвести токсикологическую оценку почв на территории несанкционированного размещения барды с. Рождествено с помощью биотестирования. Задачи: определить токсичность биологическим методам контроля – по смертности и изменению плодовитости дафний, по изменению уровня флуорисценции хлорофилла и численности клеток водорослей.

-      – граница обследуемой территории

– границы обследуемых участков размещения спиртовой барды, где:

1 – малый накопитель, 2 – большой накопитель, 3 – бардохранилище

Рис. 1. Ситуационный план несанкционированного размещения спиртовой барды

Fig. 1. Situational plan of unauthorized placement of alcohol bard

Материалы и методы

Биотестирование проводили в пробирках объемом 100 см³, заполненные 50 см³ водной вытяжки из образцов отобранных проб почвы. В каждую пробирку подсаживали по десять дафний, возрастом 6–24 часов. Для проведения биотестирования необходима синхронизированная культура Daphnia magna , которая предварительно была отсортирована по возрасту в отдельном химическом стакане в культивационной воде. И далее поочередно помещаются отловленные рачки по одному в пробирки с исследуемой водой.

Посадка рачков начинается с контрольной серии, начиная с больших разбавлений (меньших концентраций загрязняющих веществ) к меньшим разбавлениям.

Дафний кормили перед началом эксперимента, в последующие сутки ежедневно.

Растворы не меняли. Учет смертности дафний в опыте и контроле проводили через каждый час до конца первого дня опыта, а затем 2 раза в сутки ежедневно до истечения 96 часов.

Неподвижных особей считают погибшими, если не начинают двигаться в течение 15 секунд после легкого покачивания стакана. Результаты наблюдений заносят в рабочий журнал. После того, как результаты эксперимента учтены, все дафнии из стаканов выбрасывают и в каждом стакане проводят измерения pH, температуры, содержания растворенного кислорода с помощью оксиметра. Содержание растворенного кислорода в конце эксперимента должно быть не ниже 2 мг/дм3, pH в диапазоне 7,0–8,5. Все отклонения от установленных норм, а также данные по каждой серии разбавлений, исходной воды и контролю также заносят в рабочий журнал и протокол результатов эксперимента.

В ходе проведения опытов был произведен подсчет погибших дафний для расчета процента гибели тест-организмов. При определении острой токсичности водной вытяжки из почвы устанавливают среднюю летальную кратность разбавления (ЛКР) водных вытяжек, вызывающую гибель 50% тест-объектов за 96-часовую экспозицию и безвредную кратность разбавления (БКР) водных вытяжек, вызывающую гибель не более 10 % тест-объектов за 96-часовую экспозицию При БКР ≤ 10% тестируемая вода или водная вытяжка не оказывает острого токсического действия. При ЛКР ≥ 50% тестируемая вода, водная вытяжка оказывает острое токсическое действие. В данном эксперименте результаты показали, что водная вытяжка, приготовленная из почвы двух фоновых проб, не имеет острой токсичности, так как все тест-объекты двигались, то есть смертность сведена к нулю. Это связано с тем, что данные образцы проб почвы была взяты на небольшом удалении от места несанкционированного размещения спиртовой барды. А водные вытяжки из четырех проб, отобранных в районе размещения спиртовой барды оказывают токсическое действие, так как смертность тест-объектов в каждом из растворов превысила 50%.

Для более точного результата проведения биотестирования принято проводить анализ на тест-объектах разных типов, первыми стали ракообразные (Дафнии), вторыми в качестве тест-объекта была выбрана культура зеленой протококковой водоросли Scenedesmus quadricauda. Использовалась альгологически чистая культура микроводорослей. Данную культуру водорослей можно культивировать на нескольких средах, была выбрана среда Прата. Эта среда не только хороша для развития водорослей, но также проста для приготовления и состав ее из реактивов, имеющихся в большинстве химикоаналитических лабораторий. Для анализа необходимы водоросли в экспоненциальной стадии роста. Чтобы соблюдать стадийность роста пересев культуры осуществляется ежедневно. В конических плоскодонные колбах объемом 250–300 см3 в люминостате с интенсивностью освещения не менее 2000– 3000 ЛК при температуре 20 ± 2°С.

В работе использовали водные вытяжки подготовленных образцов проб почвы. Эксперименты проводили в серии растворов водных вытяжек. Растворы готовились на дистиллированной воде. Опыты проводили в 2-кратной повторности. При оценке острой токсичности продолжительность опытов составляла 72 часа. Основным критерием токсичности среды является подавление интенсивности флуоресценции хлорофилла водорослей по сравнению с контролем. Измерения проводятся на спектрофлуориметре «Флюорат-02». Спустя 30 минут и 72 часа от начала биотестирования замеряется флуоресценция контрольного раствора. Флуоресценция в исследуемых растворах проводится в конце эксперимента спустя 72 часа. Данные фиксируются в журнал, также фиксируются все остальные данные об эксперименте. Рассчитывается относительное изменение параметра, в процентах.

Результаты и обсуждение

Для оценки токсического воздействия почвы в районе несанкционированного размещения спиртовой барды в с. Рождествено были отобраны четыре пробы почвы: две пробы отобраны на территории малого накопителя, две пробы отобраны на территории большого накопителя, а также в 200 м от исследуемого объекта были отобраны две2 фоновые пробы (рис. 2).

Образцы проб почвы были помещены в стеклянные банки темного цвета. Вес каждого образца проб составлял более 5 кг. Пробы помещены в переносные сумки-холодильники и доставлены в испытательную лабораторию.

Отбор проб и выполнение биотестирования происходило согласно биологическим методам контроля (Методика определения…, 2007a, b). На рис. 2 представлено лабораторное оборудование для проведения биотестирования.

Рис. 2. Лабораторное оборудование для проведения биотестирования: 1 – культиватор КВМ-05; 2 – культиватор КВ-05; 3 – измеритель оптической плотности; 4 – микроскоп; 5 – спиртовая горелка; 6 – тест-объект дафнии; 7 , 8 – тест-объекты водоросли

Fig. 2. Laboratory equipment for biotesting: 1 – cultivator KVM-05; 2 – cultivator KV-05; 3 – optical density meter; 4 – microscope; 5 – alcohol burner; 6 – daphnia test object; 7 , 8 – algae test objects

Сам процесс биотестирования происходит также в климатостате, температура в начале эксперимента постоянна. Освещение вклю- чается с заданным интервалом. Результаты представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Таблица 2

Результаты биотестирования тест-объектом Daphnia magna Results of biotesting with test object Daphnia magna

№ пробы	Смертность, %	Кратность разбавления	Оценка тестируемой пробы
1	0	-	отсутствие острой токсичности
2	0	-
3	100/0	-/1000	наличие острой токсичности
4	100/0	-/1000
5	100/0	-/1000
6	100/0	-/1000

Результаты биотестирования тест-объектом Scenedesmus quadricauda Results of biotesting with test object Scenedesmus quadricauda

№ пробы	Ингибирование, %	Кратность разбавления	Оценка тестируемой пробы
1	14,28	-	отсутствие острой токсичности
2	11,73	-
3	74,33/12,50	-/1000	наличие острой токсичности
4	70,71/11,27	-/1000
5	72,66/11,93	-/1000
6	71,99/11,80	-/1000

Заключение

В данном эксперименте результаты показали, что водная вытяжка, приготовленная из почвы двух фоновых проб, не оказывает токсического воздействия . А водные вытяжки из четырех проб отобранных в районе размещения спиртовой барды оказывают токсическое воздействие.

Но также хотелось бы отметить, что помимо очевидного токсического влияния на почву, спиртовая барда вызывает структурные изменения почвенного покрова. Почва начинает уплотняться, образовываются корки, значительно ухудшается водопроницаемость, воздушный и водный режимы почвы ухудшаются, что приводит к нарушению растительности и животного мира (Ильина и др., 2022).