Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Токсико-экологическая оценка воздействия детергентов на почву

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Токсико-экологическая оценка воздействия детергентов на почву"

Р Г 5 ии

-3 Ш01И995.

На праеах рукописи

РАБИНОВИЧ НАТАЛЬЯ ЛЕОШГПОПНА

ТОКСНКО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА. ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕТЕРГЕНТОВ НА ПОЧВУ.

Специальность 03 СО.23. - бногя.шолсгия

Д1П ОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических няуи

Москва-1995

Рвбепа выполнена в Российском химико-технологическом университете нм Д.И.Менделеева на кафедре промышленной биотехнологин, в Московское государственном университете им. М.ВЛомоносова и в Государственном научно исследовательском институте биосинтеза белковых веществ.

Научные руководители: - доктор биологических наук, профессор, чл.-ко) р. Технологической Академии РФ ' Градова Нина Борисовна,

кандидат биологических чаук, вед. науч. сотр. Кожевин Петр Александрович

Официальные оппоненты: - доктор биологических наук, профессор

Мурзаков Борис Герасимович,

- кандидат химических наук, доцет Кручинина Наталья Евгеньевна.

Ведущая организацая: Научно-исследовательский центр

экологической безопасности РАН (г. Санкт-П'тербург)

Защита состоится “ 20" 2//-СМА.__________1995 г. .

часов на заседании Диссертационного совета Д.053.34.13. в Российском химико-технологическом университете им. Д.И.Менделеева но адресу: 125047, г. Москяа, Миусская пчощадь, д. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре Российского хш.'чко-тсхнолошчсского унигерешета нм. Д.И.Менделеева.

Автореферат разослан ■// ” Лг&я 1995 г.

■Ученъгй секретарь уу

диссертационного совета ( V И.И.Гусева

— ................. - . - - 1 - — -------------------------------------------------------

ь ^Ьа’й'У-'-

Д.?гул.--ь!іОЄі8» К[ч<г>.-■.-■ >■■■ -г'мон п ьу-іічиіх ік.’.п •ач;к;'х и^-огдеч тлегг-j со/рамени* у«тойч»:'ч^е«* Rp:>v >днмх эу-гнсге?' ч упопк** чечр^рнвио!о і«.:«огеі:і!<ло a-. <а'.3п»ня. і іочпз, к*ік nj)rtj*-0i7i*7 харг:<к;>:иуеіиі тем, чи и ««і

Л. v V'iy [і>'рУ-0 і ■"ї 'Г ■-■'■ ' И.і ■' .' . ■' 1 У’-І ■ • > w.І ''і'Н' . * ІІСК'ЯЬІ, Л "“-’Т- 1‘ ^ й

Гііі-.АЇГ.І

Наиболее распространенным и иощкии ієхііоієнішн воздействием на почвы

гппчегся Xими:іакі-г t ritnitl it 1 Mr -»?(<j,, tititaCjictt ліімиіг. оіпіллшялсі к

зазряду крупнотоннажных химических ;гоо;пводсіа, является производство чштетическйх моіоіміх средств (CMC) і;а оснопе поБсрхностно-гктнвных веществ ПАЗ). При этом следует учитывать, что источником поступления компонентов СМС в ючвы явпятся не только промьішдеч’пге выбросы к стоки производящих іредпрм.чткіі, но л хозяйственно-бытовые сточные воды.

В связи - традиционной потребностью в детергентах в быту и, следовательно, с геобходимостьга производства, их поступление а прнроч,!!у;о среду становится :с>:з6ежным >. приникает характер проблемы. Гснс^яьнмч направлением в решении К0.-,01ИЧ1Ч‘КНХ проблем крупно гокитжных промьнчяекаых произвэдсгв является оздзние экологически чистых технологий. Ознако, в нзсгояц;:е время ята ІЯДЛЧЙ ешаехся 33 счет повышения эффективности очнегки конкретны, отходящих поюкоя говершенствоаание технологии), проведения мониторинга, ь также применения нотехнологическнх препаратов для ускорения очистки природных qi?/i от гхш-тенных ззгритнений, что кодит ч комплекс задач приклади .ні экологии.

В литературе описаны результаты отдельных исследовании, касающиеся «одеі-ряпаиин ПАВ в рчзных типах почэ (Litr К. et sf.,!98T. Knaebet D. В. et г)., 1990 и и-), данные проьедени* МОНИТОРИНГ! ДНКСШ'ЫХ ПАВ в иоде II почее ни основе (алитического контроля (Rapaport R.A., et а!., 1990). Одиако, отсутствуют публикации комплексных исследованиях по биоииднкации детергентов в почве, проведению зчвенііого мониторинга в районе производства СМС, а также по применению якробных препаратов для очистки почвы отданных загрязнений.

Ifcaa щавааый ря&іг.і чвшіась аколсго-гкгиеїшчагкаа оценка влнышя на иачьу, ;к природную среду, Cl іС ия основе повсрхпостно-акшпмых ьеідеств, как хгоіенньїх ф.-чпорои.

В качестве постоянно действ}К>щего (более 40 лйг) источника эмиссшш пыли СМС осматривался Волгодонской химический завод.

Работа проводилась в 3 эгапа. Задачами исследования первого этапа являлись: ксико-гигнсническая оценка воздействия широкого диапазона концентраций (от !:;т!:рую!!;"\ регламентный ре::з!М работы !тредлр;;;т;;з до хсі.ч.сіпрацпГі, ьозмижиых

при аварийной ситуации) техногенного фактора на экосистему почвы; - разработка біІОИНДІ. каШіОННЬІХ систем для проведения мониторинга.

Задачами вюрого этапа яплялись: - проведение импактного биологического мониторинга в районе источника эмиссии; - определение зоны максимального загрязнения.

На третьем этапе предусматривалось получение биопрепарата для ускорения рпистки почвы от загрязнения СМС.

Научная н<т?іпга Впервые приведены комплексные исследования влияния на почву СМС и I»АВ, входящих в их состав. Выявлены индикационные системы я критерии да» оценки влияния данного фактора на почву, как природную среду.

Определен порог устойчивости почвенной мчкгооноч системы при данном техногенном В03Д"ІІСТВІІИ.

Впервые «окалана «озмо'жчктъ использования мет. .-а мулътисубгтрлтиого тестирования для і'іагностаки загрязнения почвы СМС при проведении мониторинга.

Разработана и апробирована система импактного биол"гччсского мониторинга воздсйстхпя ня почву пыли газовоздушного выброса производства СМС.

Выделена мешанная культура бактерім. активно деградирующая ПАВ, на ее основе получен биопрепарат и показана эффективность его прНмененнл для очистки почвы от СМС.

Практическая значимость Проьедеи.’ эколого-гигиеническая оцінка влияния на почву, как ирир- лную среду, техногенного фактора производства СМС, что являЛся основой для ,'аір»ботки ПДК и ПДЭН СМС в почве. Проведен импя.чтчый биологический мониторинг воздействия на почву Волгодонского химического завода, который показа-і отсутсзвие загрязнение почвы в районе в концентрациях, влияющих на показатели стаби.?: ;'ости иочзеі">ьіх микробисценоз-'в. Полученные данные являются есно^й для -оставленії * раздела материала при разработке ОВОС действующих производств СМС. ,

Разріботан способ получения биопрст,арата, а также условия его применения для очистки почвы от детергентов. '

0бьсм и структура диесерта-ти: диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования. Результаты экспериментальных исследований изложены'в 3 главах. Работа завершается общими выводами и заключением. Работа изложена на^^страннцах машинописного текста и иллюстрирована //"рисунками и ^таблицами. Библиография содержит і2%анмено-ваний , из них /3%а иностранных языках.

Работа выполнена в соответствии с Программой Минприроды РФ “Экологическая безопасность России” на .1993-1995 гг.

сод-:і5:*:лш5к «-або і ы

2. рС’ ."ті в у.тплы и«аііоШІИй .

В р?Сотг кспояіїоваїксь обрачцм даух тімов по-ш - ю «його срсдне-гумусозого грнезсма (Рэстсвстгея обл., г. Пояіодоксч) и Д-П>І'0Г. >-г. (Московская обл.,

КулЯБІїа)

При биологическом импактном мониторинге в качестве источника эмиссии был 2мо«оііс4;ой шм-іссмйі іььод. а кімссіпв Гмииіснммх яагротиякпииж

Шест исследовались: - порошкообразное СМС "Кристалл-М”, ‘‘Лотос-автомат”, іль газовоздушного выброса (ГВВ); - индивидуальные ПАВ - сульфонол из н-рафииов (а-ПАВ) и синтацол ДС-10 (н-ПАВ). Образцы почв отоирались в ответствии с нормативними документами (Стандарт СЭВ 3847-82).

Методология исследовании основывалась на методических рекомендациях М3 СССР определению ПДІС химических веществ в почвг (1982, 1987), проведению единой сударственнон системы экологического мониторинга П993) с учетом специфика М~дуіМОГО тохногейного фйКТС>і‘Я. •

Р кгімі-сп," гс«-о5і ехтс* би;.ч ііслользоа'іміі почщши' .-ыкрооргатимм, бактерии, і'".;, л г;:.ігшомкцсііл (дю'йемо ііредостіВ."гіі,і..і(.' сочр/днрк,:ми к.<'*ку*ры .'иолеїті ■:а МГУ ни. М.Й.Лоыоео'чяи), я ие.чесгее г.рсзсі;.їиіе.и-ч ганигаине.-ноказаi-.niных

■ ;- ба-пср;.н ....псі<].і еоіі (’.:лр*гмц Л/-1~ ‘ ьз їоі'Ш м:іс!іу[ іл.'гмн человека п гигі;інм оі.ружтоідеі; ергли нм. А.М.Сыгнна РАМИ.

' сігігшїг.сгн попвешшю гикробіпго комплекса при ооэдебс.пин СМС определи*;! ПС і ЙТ(х’ї Я * ( ' Д Гі.Зі рЗЗШІО^иСі ;.и (Кожсьин П. А., І989) и скорости дыхания,

эрооть дыхания определяли методой ралипзктномчт vvт'•;*'гг^:г1,; и слстсч;;- с ч:о„ -!‘г, меченной по ухлгрол* .

.^ЇЯ ЇЬІЛЬЛ-ІІХЯ 1?упг.цНиН2ШыШХ изменений в ьшкр^Скых сообществах по*ш, шнеышк СМС, использовали метод мулътисубстрапюго тестирования,

"чровамний сотр}дн.чкз;м к;:фгдры биологии почв МГУ' им. М.В. Ломоносова

, .- . .і Г- і. І'., Чо:-. "її,-и 11. Л.. • "9 I),

і, ь оі;о, ум.чч у., де гы-чх не<шінк ІЇЛІЇ оп^едздиись мегадсм

тит:..'о;г>п то о .'’рп.т- вм’ш.-к-кмя иС02. Мїчєііііьім по ^гр-.-хючу >4.'. >;'Л.>,іьф:іг !іаір!ч; (п-ИАЦ) снпгсгироззг.и :>і І-'!С-лаурч’:о)ілго спііріз .фировенаем серной кислотой (Джалберт Э. Е., 1969). В качестве н-ПАВ >льзовалн меченный тритием трнто:!-Х-100 (Ш-фения) производства фирмы “ПЕН” ІА).

ри разработке микробного препарата для очистки почвы от ПАВ тестирование

шенных бактериальных культур проводили мяиомг рк'ігск::» методом.

лнЕировыпю микроорганизмов в ]!ернодгічесг:о?4 пккгіме осуществляли кг

ферментере "Ферчус" с полезным объемом 3 л. Эффективность биотехнологического препарата дчя очистки почвы от загрязнения СМС исследояали с помощью метода газовой хроматографии по выделению СО2 (Звягинцев Д.Г., 1989).

Расчет рассеивания пыли газовоздушных выбросов СМС проводили на осноьанни ОНД-86. Приношу большую благодарность д.т.н. А.Л.Серебрякяну за помощь в проведении данных расчетов.

3. Результаты исследований и ЦХ обсу^^ние

3.1. Эколого-токсиколотческая oiieti«ca воздействия детергентов на почву

В соответствии с рекомендациями по определению ПДК химических веществ в почве

о

эколого-гигиеническуго оценку воздействия СМС проводили на основании модельных опытов, которые вшиочали изучение влияния детергентов на ночвеииые микроорганизмы (сапрофитные и патогешше), почвенный микробный комплекс, определение скорости биолегрядацин модельных МСЧСКЫХ Г! Л В, фнтотесг II оценку водно-миграционных свойств ПАВ.

3.1.1. Изучение влияния гетергентов нй почвенные микрооршнизмы

При исследовании влияния СМС, ПАВ н пыли ГВВ СМС показано повышение степени их угнетающего воздействия пр- увеличении концентрации на рост сапрофитных почвенных микроорганизмов. грнбов, о'актерин и актиномицетов. При низких концентрациях СМС и, соответственно, ПАВ (0,00005 и 0,0001 г/мл СМС) активность роста исследуемых микроорганизмов была близка к контрольному варианту, повышение концентраций (0,0005 и 0,001. г/мл СМС) подавляло рост культур. Результаты данного эксперимента позволяют сделать вывод, что наиболее чувствительной к детергента:.: группой почвенных м'-чреорганизмов являются бактерии.

При изучении влияни;, СМС на j "лвитие унитарно-показательной. микрофлоры показано, что увеличение дозы загрязнения вшивало стимулирование роста тестового штамма £, со!'. М-1? при концентрации ГМС до 0.0Г г/г почвы, снижение уровня численности кишечной палочки при nor’шинки конце;, ipamiii СМС до 0,05 г/г почь.;. При исследовании в течение 27 суток динамики содержания н почв;, кг'ыечной пглочкй выявлено замедление процесса элиминирования Е. it,li i” пксы s присутствии CMC в разных ' концентрация.''. Полученные результаты сс.л.зсуклтя с литературными данными (Ерусалимская Л.Ф. и др., 199') и дают основание полагать, что данный показатель является “значимым” при токсихо-зкологической оценке влияния СМС на почву. :

3.1.2. Определение влияния лстте’Пов ца почвенный мкхробннй комплекс

Изучение воздействия техногенных факторов производства СМС в концентрациях 5*

10 s, 5< 10-* и 2■ 10-2 г/г почвы на структуру и численность почвенного микробного

г;о^'1:ге»'са ы,ыВ;Нм •• ;ь. .• • ЧИ:П'::::0Г г;: 0.:л'-грг."- яри нич»'-<л ^онцеитраииа' но

сп&снеиню с грибами и гктнномицетзми. При предварительной ипгнтнфчкаиич гЦ'агйни!;бап .прссздм V род) /-Ч г/;

При исе.мдивании » модельных условиях влияния загрязнения СМС на устойчивость

'^?г;_>Г|Л;г,'<г О ". КЧ.'Ч’*Т . . ... .Ь-‘Л 1'Г с ' •*; С ИИ:

МИК^иО^Г^чмЗМОЬ И

дыхание), которые СПрСДаЗЯЛИ соотпетстусико метпязми «ПЛОНЩЯИМИ стекли ии^ас1аи»м и |!йЧ**оя*г?,н1ши?1Г ииги*иттмг»<}1. \ **«« ЧП

основании дачных о начальных этапах колонизации стгкогт сСрго ания бактериям». В основу данного метода положена модель |</‘*/<Й~гЛ,Ы. где N - число клеток в поле зрепнч микроскопа (13!'!)0 м.:м’); / - пре.чя инкуГмцни. ч: г - удельная скорость роста, ч1; 4 - скорость миграции, число клеток и ноле зрения за I ч (Кожевин, 1989). Максимальная конечная численность бактерий (6,5 клеток в поле зрения) (зретлстрироваиз в варианте с уровнем загрязнения 0,004 г /г почвы, а в варианте с

: о 1на’*с*шя ■ У/гу- < ■ -I:';; г: .. ■'к ■' \ , г;::;;.с 1; ь: I . - 0':;^. , !

;.;-;та (и-, пе 1 ! МС 0 О!;} ;ц. ^‘ч^по в 2 к»,

1 ■ 1‘У’ ! 1 л: ';!:мчдм:ог 1 \т-.: !<:: 1 л; п.; \ г.: - и. ш смI :* а.\ -дп .

,' >;<*.:■ 5!,‘-гНчЦ Нг. * Гг'УЦ',7 I ?.Л;> 1:\' !•'•; (1 *’3 1. 3.’. 'е I ■

Л < м- '.'"«.73 ^ни'■ > )(■ V 7' V и':

У(кч“.-ць : Уд.?-!1.:138 с г ср.-. г. ■ (’кор^-т,. мегх.,:;.;*.

^оцтзнени!», 1/г | роста, «г1 I кл. в полезреннчза 1 ч ■

ПОЧВЫ

•-■"-•■■•п. ■•>.•■■■■■.'< :

"■• ■ •■•:■■ Ч? ! 5

. и,«уоч I 0,029

0.0003 [__________ 0.0340_______________[________________________0,019

ж’йССЧПТйшЮс н;1 ОСНОВЗШ1И 77ПОЕСЛенмьгг' И.'ГГ»-»Г лг;-»«*иГ{ ——:

.. -.V — ......... нс1югово:<> значения меры воздействия ОМС.

1 - ? - > ; ' * ч и ^ : ь » • ' ^ ^..л- 1*.и;&нОпп, направленные

I компенсацию этого измепемия (Горшксз В.Г., 1990).

В диапазоне исследованных кониен1раиин СМС от 0,0008 до 1,004 г/г отмечено юмвление компенсационных процессов - вргмя генерации сокращалось с 180 до 115 ч, гкороегь дыхания возрастала. При высокой кокиснт}>ан1ш СМС (0,1 г/г) иаблюдасоа.

как снижение активности размножения бактерий, так и снижение скорости дыхания, что характеризует нарушение естественной микробной системы.

Рис., 3.1.1.1. Зависимость еремени генерации бактерий (Л) и скорости дыхания (в) от уроеня загрязнения.

Таким образом показано, что дозу загрязнения 0,004 г СМС/г почвы можно рассматривать для данного типа почвы как пороговую величину, выше которой естественный микробный комплекс теряет свою устойчивость.

Для изучения возможности индикации загрязнения почвы детергентами был использован метод мультнсубстратного тестирования, основанный на определении интенсивности потребления микроорганизмами различных источников углерода по изменению окраски соли тетразолмя и позволяющий в сочетании с современными методами компьютерной обработки многомерных данных представить

функциональную характеристику микробного сообщества в целом и проследить динамику этого параметрі под влиянием различных факторов. Полученные данные показали значительные различия фупкш: ліальньїх характеристик микробных комплексов почв, в котсрые были внесены СМС (0,05 г/г почвы) по сравнению с глюкозой (0,05 г/г почвы) вне зависимости от типа почвы (чернозем, дерново-подзопнетая) и сукцессионного фактора (время от мом-нта внесения от 3 до 25 дней).

Преобразование системы исходных признаков, представленных данными о потреблении 47 субстратов естественными >.п!кробными комплексами загрязненных и ' незагрязненных почв, позволгло с помощью компонентного анализа выявить главные компоненты ГКІ и ГК2, вкгзд в суммарную диспергню которых равен 56,84% и 26,64% соответственно и является достаточным для содержательной интерпретации резупьт?тов. Из матрицы факторных нагрузок для ограниченного числа информативных признаков (табл. 3 1.1.2.) следует, что микробный комплекс загрязненных СМС почв существенно отличается от контрольных способностью к повышенным уровням потребления валерианатй (ГК2), цистеина (ГК1) и пониженной активностью использования крахмала (ГК1).

'За»;ііши 3.1.1.2.

КозФфт;'.!Сі:ті еечзн нехот^г*’* грима* е *іе*нини компонента»!!

Сл їсграг ГК і П(2

. валерианах 0,03 0,95

Ш'.СтеГШ С53 0,02

крахмал с *>? - 0,0

Показано, что с помощью метода мультксубетратлого тестирования возможно

и,'»*•‘.‘■їVпі Ьь>ірл4сгіп, гЮіііа пи'іііа Сыла іІІ1< ІX ((С н .1 ^ ' IV к . <х!0 і сучОК

и более).

Датміе ьипгбитортго анализа (при добавлении актиднона) показані усиление функциональной значимости грибів на начальных этапах сукцессии почвы, загрязненной СМС. К 25 суткам эти различия нивелировались. Не исключено, что высокая активность грибов определяется не их ролью в разложении поверхьоспю-активных веществ, а развитием на доступных органических компонентах СМС, в "“СМКУГ!!, Н2 кзрбоксиметтмкглдгслозг.

Получеімне !іє?) льт.пи покачали : }>фс!л:ікііооть метода чутьтисубстратноїо тестирования для ліш нос гики кснкя почвь1 С МО. Иымвгхнпьгй минимальный

табор субстратов (начерчанат, г.истсин, кр*»н*ч) и ноччо-.мюстъ опр?дмеш)я момента зргмеш* поступления ■•щтпетч ГМС в почву могут быть использосанм пра ірпведении биочониторлш а загрятеплі ночей СМС. Поскольку данные результаты >ылн получены п момент вречеш*, когда Волгодонской химический ззва.1 практически ір?кратил свию производственную деятельность, то апробироьап, данный истоа при юниторинге не представилось возможным. .

ШІ’^ЛЇІЛОДШ П£йЫ.' і’річмли.Ті АПЧ різних уровней

ГГр^К.ННЧ <’ М< !: г:І IX П.\Р П'.К.'Л.'НО С',ІГ''ЄІ.::г ПрСІО.'ІЗііО'ї ?КПІЬ1МСТІ,

ри всех исследованных концентрациях СМС и индивидуальных ПАЙ н увеличение гялгалазноґі активности при внесении в почву индивидуальных ПАВ в рзтих отгентпаинях я гяк'мс при ..л..,.—.™».,.,.. А'и/^ : '

і '. при. і' _і т -'е_.і^і п _і і щ х__лЛ я _’Л і і РІ1

рмішіицин СіУіо анионных (табя.З.І.ЖІ.) и неионогенных ПАП (тпбп. З.!.?.?.> г

и,-;\ /;ЛІ! и;.;,кг. учі ‘с.'і натри і ;■ > р.поікл-Х-ІОО

.кС|>ііОди ДіІІІНЬІЛ ВСЩШИ.

Бнодеградацию анионных ПЛВ исследовали в присутствии СМС для изучения )зможных процессов кометаболизма при их деградации с другими компонентами зюшеи композиции. Периоды полураспада, определяемые на основании данных по орости бнодеррадации, составили для лаурилсульфата натрия ■ \ 1+0,25 сут., для

Таблица 3.1.3.1.

Биодеградация ,4С-лаурилсульфата (скорость распада (%)) (концентрация иС-лаурмсульфата - 0,2 мг/г почвы)

Вреігя инкубации, сут. Скорость распада (%)

,4С-лаур ил сульфат с добавлением СМС |1С-лаурнлсульфат без добавления СМС

3 27,0±2,0 32,9±1,9

7 76,2±5,1 41,9±3,2

10 80,8±5,7 44,6±3,5

13 84,6+6,0 55,7±4.3

Таблица 3.1.3.2.

о Динамика биодеградации тритона-Х-100 в почве (скорость распада (%))

Время инкубацич, сут. Концентрация тритона Х-І09, мг/r почвы

0,9 1,9 • 3,4

6 32,3±0.7 34,1±1,5 37,3±2,2

10 44,5±2,6 4П,2±2,8 47.4±3.0

14 56,3±3,2 5й,8±3,3 57,4 ±3,6

16 62,5±3,9 61,2±4,0 б0,'і±4,3

18 66.4.4,, 64,5*4,8 62,1 ±4,5

лаури л сульфата натрия в пригутстпш СМС - 4,2±0,5 суток Периоды полураспада, определимые для тритона-Х-100, соошетствогялн 11-12 суисач и практически не зависели от концентрации н-ПАВ в ночве. Анаят полученных данных показывает, что скорости биодефадашш а-ПЛВ »i н-ПАВ в почве .практически одинаковы и срашшмы со значениями, полученными для природных соединений, присутствующих в почвах (стеариновая кислота - 6-10 суток; целлюлоза - 17-19 суток) (Ward е( а* . 1989). В со'гаве СМС скорость бнодегралацин а-ПА^1 значительно повышалась.

3.1.4. Одним из важных показанием токсикологической оценки ьоздействи* техногенноч? фактора на почву являе-чч ф.лоте~т. Поскольку 1ТЛВ бнодегр дируют в почве, а в литературе отсутствуют данные о накоплении ПАо в растениях, п; ■ водилась только первичная оценка тр.-.нслокационного пока ,»теля вредности, определение активности пР^расш.ая семян с*льскохо)яйствег_мх j астений g поч-е g зависимости от уровня внесения техногенного фактора (фитотест).

Результаты изучения влияния различных доз внесения СМС (от 0,0005 до 0,02 г/г почвы) в почву на степень прорастания семян (овса, шгеницы, горчицы) показали, что при низких концентрациях (0,0005 и 0,00! г/г почем) активность прорастания семян практически не отличается от контроля или наблюдается стимуляция прорастания семян. При более высоких концентрациях загрязнителей в почве, возможных в случае аварийной ситуации (от 0,005 до 0,02 г/г почвы) наблюдается снижение активности роста тест-культур более, чем на 20% в сравнении с контролем.

- -- - - - 9 - - ----- - ____________

Рез^-.ьгаш „"Г’іиоіо чкгпериічечта позволит в хачесіве дгисиуюшей п-.> цани&му

тесі> ішшізгь ко;;іісіі фаіш.ю детергентом 0.005 г/гїїочбьї.

При изучения влпятя ГВВ СМС * диапазоне «гонцентрацнй от 0.05 до 0 5 мкг/.чл на широко используемый ДПЯ токсикологических исследовяиип тест-объекг ±ЄІСйСЬХ>9ЧРР ГіІХІВ!Ш$ І!е выявлено уі метающего действия.

3.1.5. Оценка Е^цт^мигЕашіошіЬіл свойств СМС на специально смонтированной в соответствии с рекомендациями (Гончарук Е. И., Сидоренко, Г. И„ 1986) установке при нглэл^сряпки почвы. типичной ял» яячмктмитшпмискон зоны расположишь Волгодонского химзавода,показала, что после 8 суток экспозиции а-І1лв з выходящем фильтрате не обнаруживалось. то есть основное количество внесенных а-ПАВ либо сорбируется почаой, либо подвигается процессам бнодеградации, но не мигрирует п грунтовые воды.

Анализ полученных в модальных опитах результатов покаікта:г, что наиболее чувствительными показателями к внесению СМС и ПАВ в почву являются фитотест, самоочнщающаз способность поч»:; от еа чітгрир-покїзггсльной группы микроерг.'низиоа, чт- іїі.оаегь и структур . счпрофчтиык бактерий почвенного чнчры'чсо к?мпл<*кса, а тзк>-е определенный набор индикационных субстратов для ЇЧЯ8.-«Ч!И у;:КЦИО!1аЛ1>ИЬ>* п»м?-нс ИЙ почвея»”го -..чкробисгс хомплехс?. Нискольку о'-нор-мЯ цемх> усгяі'ґ-йякнчя ПДК ' техногенного фактора з почве являете; определение концентрация, не вл:ія«0!.чей ия здоровье человека ч»рез его взаимодействие ' почтой, "(•<\!и.т4В"'5ется 'основанным использовать в качестве г.иммтцрукчцпх показателей при нормировании С.{.К * поче»- Фитоігст и вн-«яваемость саіг'тарно-показательных микроорганизмов. На °гновании ‘того в качестве дгйгтзутсгягй *"':,«тнтрз!1"и •пупае,'~гл ф—.гора ггетгет быть гтрнг'ят* готгентраим 9.005 г СМС Г. ,ю«.ьи.

Принимал во внимание принятое в прикладноП экологии понятие предельнодопустимой зколої ическг:1 нагрхзки техногенных факторов (Федоров, 1975), в качестве лимитирующих при определении предельно-допустимой экологической нагрузки СМС ч почь*. мегут *їмті. п^нняіи ммээггеяч, характеризующие тгчи размножен».я, л&.ткеі.'зсгь дыхл:;;-;я, ч^кг/р} н 'мсдьЯносК) комплекса потесни*. їх сапрофитных трі ’(і:”«от;. Количе-~тге:!чые характеристики данного показателя п модельных .•ЧШГ2Х «’менялись 'три коі*ц“Нтряпкч исследуемого -{актора 0,004 г СМС /г почвы. Обращает на себя внимание то. факт, что установленные р,о разным критериям предельные концентрации техногенного фактора имеют одни порядок.

3.2. Проведение икпактоого почвенного мониторинга Волгодонского кимзаводз, гак источник» здшеенн пыли пио&оздушного выброса СМС.

Впервые проведен ишюктиый почвенный мониторинг производства СМС нз примере Волгодонского химзавода. В качестве объекта мониторинга использовали почву, отобранную по экологическому профилю, проходящему через зону наибольшего загрязнения по направлению господствующих ветров на расстоянии 0 м {точка I, возле трубы), 200-250 м (точка 2), 500 м (точка 3), 1250-1500 м (точка 4), 5000 и (точка 5) к 7000 м (точка 6, контроль) от источника эмиссии. Точки отбора почвенных образцов определялись на основании расчета выпадения пыли СМС на поверхность почвы для приповерхностного (20 см) слоя с учетом непрерывного поступления загрязняющих веществ в промышленных условиях в течение 1 года. Результаты, представленные в таблице З.2.1., обосновывают выбор в качестве репрезентативных точек контроля при проведении мониторинга образцов почвы на расстояниях 200-250, 500, 1250-1500 м от источника' выброса. Почва, отосланная на расстояниях, превышающих 5000 м от источника, может быть принята, как незагрязненная (контрольная). Схема проведения биологического мониторинга предусматривала сравнительную оценку отклика системы в репрезентативных и контрольной точках по индикационным показателям, выявленным в модельных опытах: фитотесту, способности почвы к самоочищению от санитарно-показательных микроорганизмов, ферментативной активности почвы, бнодеградационной способности почвы по

Таблица 3.2.1.

Распределение концентраций загрязняющих веществ по оси факела

Расстояние от источника выброса, м 250 500 750 1000 1250 Г500 1750 2000 2250 2500

Максимзльн. концентрация ПАВ в почве, гп/М, г/г, <10 3 0,43 1,18 1,72 1,94 1,94 1,83 1,72 1,5 1,39 1,25

отношению к а-ПЛВ. Кроме этого проводилось определение показателей азотноиз метаболизма и токсичности почвенных образцов в тест-системе с инфузорией Те/гасНутепа регу/огтй.

Результаты фитотестирования образцов почвы, отобранной по экологическом) профилю, показали отсутствие угнетения прорастания семян во всех почвенных образцах по сравнению с контролем.

Исследование самоочищпющей способности почвы от санитарно-показательных микроорганизмов показало снижение численности кишечной папочки до полного

11 --------------------------- -

элиминирования ко всех асследоптшыг, точках, чго СЕНдотеяьствует об одинаковой

еамоочишаюшей способности исследуемых образцов почвы. .

;'папымvVi-я:!:і сценка форменийі-лн в н ості! (протеязной і; исллючазнсй) в исследуемых обращал почв не выявила достоверных различий г, значениях их показателей в почве, отобранной на разком удалении от нсючнм^а •'миссии. Сопоставление полученных данных с результатами ранее проведенных модсльньи опытов, в которых при нагрузке СМС 0,02 г/г почвы выявлено изменение протеаэной и !!Р.т”"\'іт?мті яктичносгей, свмдетельсівун о «ом, чго загрязните пгт'у

СМС ниже этой концентрации.

Определение аммонийного азота в почве, отобранной по экологическому профилю, свидетельствует об отсутствии статистически значимых различий данного показателя в исследуемых точках, что позволяет сделать вывод об отсутствии вличння основного выброса производства СМС на процесс аммонификации в почве.

Сравнительная оценка содержаний нитратов показала отсутствие различий в их сед-ржднии «о ьсех точках кромеяочеіл, отсбраяксі! на расстоянии 2W м от не*очнике

э.нрл ма'нни, в которой определено наименьшее содержание NOj\ Это свндстельсгнует

СО Г !>.Г.Ч!'?!!!!М КНтСНС!1РНОСТЧ ІЧОТІІ. О ОбмСЧП F! ДЭИНОЙ ТОЧЧ'С.

Т.'.кнч обраюм, в результате приведенною С'чотестировчния почвенных образцов, стобранных по экологическому профилю в районе источника эмиссии, показано »тсут;.гм;е рлзличлн г,о ЙП.Ч изучаемые іиіднкгциокчьш показателям за исключением .іізм?ііен!п характеристик азотного метаболії та в образце поччы, о тс бранной ни р .сстоянин Л00 м.

Для определения зоны наибольшего загрязнения были проведены дополнительные

;!сследор'!ння с примснечнгч предложенного нами метода ироиоцируюишх добавок, ко ют і.;; зчключался п СРЗГ.ИНТЄЛІ.ИОЙ редкими цочем на разном удтлет-н от цсточнчка эмиссии на привнесение техногенного фактор-» в недействующей іфнцентрацни.

Сравнительная оценка биодеграопционных свойств почвы в исследуемых точках

- VН:'"'Н’ГГГ'. ПО СлОргСТ7Т ~г;г-"ч,г,7 ..^...,„1,^.^,,,," Т.ПЛТЇ /'-’v-Ti./bonml пнлОИММХ R

*•: и госта г,г СМС в копичеегве 0.002 г СМС/r почвы. В рсіу.и-тате эьспетн’чечтл

плігяіянп, что периоды полураспада сульфонола во всех точках находятся в интервале от .'. до 4 суток. При этом наименьший .черно:; гтолураспада сульфонолд (2 суюк) определен в почве, отобранной в точке 2 (200 *), чю предполагает и хшией течке формирование более устойчивого к воздействию ПАЗ микробноценоза в результате адаптационных процессов. Таким образом, использование метода провоцирующих добавок подтвердило наличие зоны риска в точке 2 н по данному показателю. Метод провоцирующих добавок был использован также при проведении фнтотестирования,

как наиболее чувствительного биоиндикацконного кскмато» дя» воздействия СМС ва почву.

Фитотестмпование почапшых образцов, отобранных по экологическому при внесении пыл;; ГВВ СМС в концентрациях 0,001 и 0,002 г/г почвы, выявленных как недействующие в модельных опытах, подтвердило тенденцию к снижению акчивноста прорастания семян в по ыс, отобранной на удалении 200-500 м от источника эмиссии. Повышение концентрации вносимой добаэкн (да 0,01 г/г почвы) в контрольную почлу и в почвенный образец точки 2 усиливало угнетающее денстзнс СМС па ист-культуры, причем в точке 2 в большей степени.

нитратного азота в почве, отобранной в точках 2 и 6, показала, что при внесении пыли ГВВ СМС в коццешрацях 0,005 и 0,01 г/г почвы снижается активность дишого процесса как в контроле, так и в точке 2. Это согласуете» с литературными данными об ингибирующем действии алкнлбензолсульфонаюв (а-ПАВ) на процесс нитрификации в почве (Шандала М.Г. и др., 1991).

Таким образом, в результате проведенного импактного почвенного мониторинга производства СМС Волгодонского химического завода показано, что в почве на разной удалении от источника (до 60Я>0 м) загрязнение не выявляется изменений в состаае, структуре и функциональной активности почвенного микробиоценоза, а также в способности почвы к самоочищению Однако, на расстоянии 200 и по факелу от источника эмиссии выявлена зона наибольшего загрязнения, кото^ ая «ожег быть использована в качестве точки контрол* за воздействием ГВВ СМС на почву, а также может расскатрпватьс* как потенциальная зона риска в случае аварийной сатуацш.

33. Паху'ккае бактериального пргнарата для уск^закил очистки иечаы от С?ЛС к его

и.л1ьпаи^:.

При . использовании бактериального компугса. изолированного в наткзком состоянии из почвы, инкубированной при снесении 0,01 и 0,1 г СМС/г почин по методу кафедры биологии почв МГУ ич. М.8. Ломоносов-., била покапна эффективное^ его применения лд° плнкенич загрязюнш кочан СМС. Однако, в свази с отсутствием разработки ослов промышленной технологии длл реализации этого метода б мл-; изучена возможность использования традиционного пути для очистки природных сред от химических загрязнений, а именно, получение биомассы культур активных бнодгструкгороз ПАВ и разработка способа ее внесения в почву. Дла выдгягши микрооргаяизмов-биодептрукюров пйюльзовалась методы «аконитгльныч и обогащенных культур: экстракция почвенного бактериального комплекса с

последующим пыделлшем доминирующих кулыур из г.гчьы, за!:нт:еиаой в модельных условиях СМС • в концентрациях 0,01 и 0,1 г/г почв;, ьцче-генчс

----- -------- - 13 '.... — ------------------_

ло.іїширу!. .пил культур бяктервй «J почяи. ззгргаиеяпой я модельных yr.i3?.iisx CMC

в когіцснірааьях 0,004, 0.U1, 0,02, 0,G.:, 0,! г/г почгы; клїсси-іссхіій метод

и-томительных культур из почвятого образца, Шрязпсииого максимальной

хоні'гнтркцмсті СМС, возможной ир.ч авзриЗиой ситуации.

В ре';>'Л!-ГЯТ" сравпигеньиоя____OUfHKM дыхательной «СТИВНОСТЯ выяспенцых 11

цу.ін^од Р'ШїіШЗ______и I cMftu^wtHX • уяътур (НКІ я Ш<2^ длч зальпейишх

экспериментов были отобраны две наиболее активные культуры иа среде с еу&фе:*е!Г!'*і - crrsfjM ПЗ и etfsmssMs* гутлурп HKI. Неряиччяя 4.iw4ifw«ii« позволила отнести культуру ПЗ к бактериям рода Pseudomonas. Микробиологическое исследование сметанкой культуры ИК! выявило присутствие 3-х морфологических типов колоний бактерий, отяосяигихсЯ к родам Arhtrobccier, Acinetobacter и Pseudomonas, з соотношении 2:2:1. ’

При сравнительной оценке постя сметанних культур .иа сульфоНоле. CMC п ft парафине показана наибольшая активность роста на н-парафинах, сравнимая с активностью роста промышленного углеводородсккситощего штамма бактерий Acinmebacttr sp. Д5.

Учмтеаз литературные д5<,»і' о коистнгутквности ферментов, принимающих участи-; в деградации ПАВ, для поіучения би дм я сод "метанной культуру,! НКІ как микробного препарата а мч> л*е "^бстрата были использованы и-иарафииы. Процесс xyrjTHBBf овггіия змершалп па начальной стадия стационарной фалы роста. Пості; ^ментаинонч*-* обработка суспензии включала з себя отделение биомассы от кулыурхлыюй ЖИДКОСТИ и«прчфуП'ров8!!ИЄМ ігри 7000 об/чин. в течении 10 М1ПІ. н сушку биомассы при шалчщях условиях (*3-48* С) с целью сохранения ~"Чіє“сссйігогп: клеток. Тптр хизгх r-crfr з получения?* -Зксчасее, еэетавквкгнй для ку'і.гург- ‘і К і 1,8*10* >!« том же уроя.че через 20 суток, Печяззно

сохранение измеренной по скорости потребления кислорода активности биомассы культуры НКІ но отношению к сульфоналу после высушивания.

Изучение. лі'к’кткгімостії использования биопрепарата. полученного на оскоае 1 i-XViXjV’'1 JJ Ь .L !f-''’Д'іл" по пргвните^ьиоЯ зці::кє їхтивносли льіха.-іая

acistuucro ах!^сбаоьсиі.л ітра иоденревашм де}* л-огяей гзірязиеїлм г.очви CMC |'\01 (* 0,3 r/r гочвы). Био '1'ісгу KK) мосяяп из pjc«?m І0, 20, 55 кгСВ/га, что с учетом •"•трг жиі-’x >.’.»тск т; биомассе (3,?. * 10* м/г) іїриЗл-ізительііо соотвсгстегвало рекомендованному уровню снесения препаратов для очистки, почвы от нефтяных загрязнений. Препарат НК1 вносился в виде суспензия сухих клеток, предварительно активированных в сосуд? с мешалкой в течении 2 часов, в сочетании с раствором мочевины из расчета 50 KrN/ra для оптимального соотношения азота и фосфора в г.етве ::р”. уровне загрязнения СМС 0,0! г/г почем. Результаты, представленные на

рисунке З.З.2., показали г.г-зктическог отсутствие влияния препарата (бномасса+азот) на дыхательн>.о активность (112%) контрольной почвы на 3 сутки экспозиции. Однако, к 5 суткам отмечено значительное повышение дыхательной активности (до 150% от контроля), что можно обьягннп. лизисом внесенной Сноызссы и использованием

*>}***?* 'у*****.'#!/

У .. -

в *

3 +

г *0 *Ко

л + Г*

пт

л £

£(уя>и

/н

мч*е,г„

Рис. 33,2. Изучение эффективности использования биопрепарата на основе смешанной культуры НК1.

■ продуктов лизиса для роста почвенных микроорганизмов. Внесение биопрепарата не оказывало положительного влияния на активность инактивированного высокой концентрацией СМС (0,1 г/г почвы) микробиоценрза ни на 3, ни на 5 сутки. Внесение в почву, загрязненную СМС в количестве 0,01 г/г почзы, биопрепарата значительно повышало дыхательную активность на 3-и сутей (103, 123, 128% соответственно для доз внесения 10, 20 н 50 |СВ/га), в то время как при внесении в почву одной минеральное добавку повышение активности дыхания было незначительны» (67%). Выявление закономерность сохранялась и на 5 сутки эксперимента (234, 233, 248% для биопрепарата, внесенного в количестве соответственно ю, 20 и 50 кг СВ/га к 170% при унесении только минеральной добагки).

Таким образом, внесена* биопрепарата в концентрации 50 кг/га почзы, загрязненной СМС в концентрации 0,1 г/г почвы, возможной при аварийной ситуации, нз стимулирует очищающую активность почвы. Введение препарата е почну, загрязненную СМС в концентрации 0,01 г/г почгм, на фоне минеральной добавки ускоряет процессы очищения почвы от СМС. Полученные результаты являются основой для разработки технологии получения и применения препарата, полученного на основе сметанной культуры НК1 для очистки почвы от загрязнении СМС.

Выводы '

1. В модельных опытах проведена комплексная оценка общссанитарного показателя вредности техногешшого фактора производства СМС для почвы.

1.1. При изучении влияния СМС на почвенный микробцоценоз выявлена наибольшая чувствительность бактерий но сравнению с грибами и актнномицеп \.ь; показано

" "" ' ' ' ' ' " ....... 13 - ------

увеличение доли бактерий рода Ршіетопіа а сіруктуря почвенного микробного

комплекса при концентрациях СМС 0,00005, 0,0005 н 0,002 г/г почвы; концентрация

0,004 г СМС/г почвы определена, как пороговая для устойчивости почвенного

микробного комплекса. , . .

1.2. Показано снижение скорости элиминирования санитарно-показательно’1 груп"ы бактерии Е. соїі ю почвы г. присутствии СМС.

1.3. Определены периоды полураспада '«С-лаурилсульфата натрии и тритона-Х-100 Г'Н'Лсниа) в почве, соотасїствуюіаде 11 сутким. Периоды полурягпгда, ЗГТ'?Д?ЛЄ"”^Є для тритопа-Х-100, практически не зависели от концентрации ПАВ в почвй в исследованном диапазоне концентраций. Показано снижение периода полураспада лаурнлс’. льфатд і,атрия в почве в присутствии СМС.

?. При фитотеспфованни показано отсутствие угнетения или стимулирующее воздействие СМС и пыли Г8В о коцеитрациях 0,0005 и 0,001 г/г почвы и угнетение рост’ корней проростков на 20% и более по сравнению с контролем при концентрациях Г: 0,005 г/г по*ЯИ. •

'. Пр!- оцекхе водно'>'чг^ационных свойств СМС показано, ч’"’ зя 8 суток жигозиц. ' в грут!ГОЕЬ.'г воды мигрпрезало 0,2% ог внесенного колччееть а-ГТлВ.

4. Показан* чоіможію'Гп, применения метода «ультпсубстрятного тестирования для дизічосшки загрязнения почвы СМС по минимальному небору субстратзя, Еключзкішгму некоторые сргаиитгсхие кислоты (взл?ризиат, пропионат), цистеин, валим її крахмал, а та>.<ке возможность .определения примерного момента «ремези загрязнения почэы СМС (от 3 суток и более).

І. Проведен нмпактный почвенный мониторинг производства СМС Волгодонского їнміг.’Єского завода. Показано отсугспзйе различий бисинлдкаииомшх показателей в иг.-ледсванніАД образних по-?вы по экологическому профилю. Разряботзкчый н?тод провоцирующих добавок позволил определить зону наибольшего загрязнения и потенциальную зону риска при аварийной ситуации (200 м от источника эмиссии).

Л т»!утяботам способ получения и применения микробного препарата на основе скеїцгнноК б?’<териаг.і.чой культуры идя ускорения очистки иочпы от

СМС.

В лабораторных условиях показана эффективность применения михребиого препарата. Установлено яоїцшенио на 70-30% активосга дыхания почиы, загрязненной СМС при его использовании.

р: ааас г«5ят. г.цз^з'ляааааай

I. Рабинович И.Л., Белов А.П., Градова И.Б. Экспериментальные подходы к созданию систему Скокндикацли воздействии дгтергектов на кочсу// Прикладная биохимия и «икробяологкя.- 1994,30(3), с. 487-492-

2. Кожеяин П.А., Рсбннович К .Л., Белов А.П., Градсэв Ц.Б. Влияние 38!рязнения поверхностно-активными , веществам!! нз устойчивость баьтсриального комплекса чернозем^/Вестник Московского унизерситетз, сер. 17, Почвоведсняе.-1594, N I, с. 55-57.

3. Рабинович НЛ. Маленкова З.А., Градова Н.Б. Разработка подходов к проведению биологического мониторинга * районе производства СИНТвТНЧбСКЙХ моющих средста/Шурнал Экологической Химии.-1993, N 4, с. 301-307.

4. Рабинович НМ. Оценка влияния техногенных выбросов производств синтетических мающих средств ка почву, кех биологическую сргду/Лез. до;.л. Всесоюзной конференции"Концепции создание экологически чистых регионов”, Волгоград. 1991 г.-с.34-35.