WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Реакция модельных организмов на низкие уровни нефтезагрязнения среды

-- [ Страница 1 ] --




На правах рукописи

Бородулина Татьяна Сергеевна

РЕАКЦИЯ МОДЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗМОВ НА НИЗКИЕ УРОВНИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ

03.02.08 экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Красноярск - 2011

Работа выполнена на кафедре ботаники и физиологии растений в ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор

Полонский Вадим Игоревич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, доцент

Иванова Елена Анатольевна

доктор биологических наук, профессор

Степень Роберт Александрович

Ведущая организация – Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Защита состоится «23» сентября 2011 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.04 при ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90. Телефон (факс): 8(391)227-36-09

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»



Автореферат разослан « » августа 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Г.А. Демиденко

доктор биологических наук, профессор


Актуальность темы. Загрязнение природной среды нефтью и продуктами ее переработки — острейшая экологическая проблема, затрагивающая многие страны. Химическое загрязнение почвенного покрова происходит практически на всех стадиях технологического процесса нефтедобычи. Негативное воздействие нефтедобычи обусловлено как непосредственной деградацией почвенного покрова на участках разлива нефти, так и воздействием ее компонентов на сопредельные среды, вследствие чего продукты трансформации нефти обнаруживаются в различных объектах биосферы (Бурмистрова и др., 2003).

Нефть отрицательно воздействует на все группы живых организмов, обитающих как в поверхностном слое, так и в толще воды, а также почве (ПДК нефти для воды рыбохозяйственных водоемов соответствует 0,05 мг/л, ПДК для почвы – 300 мг/кг) (Перечень, 1999; Предельно, 2006).

Нефтезагрязнение окружающей среды сопровождается сильным негативным воздействием на растения (Солнцева, 1998) вследствие изменения физико-химических свойств почвы, а также прямого токсического действия углеводородов нефти (Халимов и др., 1996). Под влияние нефти изменяется активность ряда ферментов (Исмаилов, 1998; Kiss et al., 1998), что сказывается на жизнедеятельности почвенного микробоценоза (Рахимова и др., 2005; Полонская, Полонский, 2007). Одним из перспективных методов восстановления нефтезагрязненных почв является их фиторемедиация. Положительная роль растений в очищении почв связана с их способностью поглощать и трансформировать химические токсиканты, активировать деятельность микробного сообщества почв и, как следствие, интенсифицировать биохимические и химические процессы удаления чужеродных соединений (Meagher et al., 2000).

Эффективная защита окружающей среды от опасных химических реагентов невозможна без достоверной информации о степени загрязнения почвы. Удобным методом определения интегральной токсичности почвы является биотестирование. Показателем степени токсичности при биотестировании служит изменение выбранной функции тест-организма при его взаимодействии с пробой среды. В качестве таких организмов могут быть использованы животные, растения, грибы, микроорганизмы (Киреева и др., 2004). Выполненные многими исследователями работы в основном посвящены изучению воздействия на живые организмы средних и высоких уровней нефти (10-50 г/кг почвы и выше). О влиянии низких концентраций поллютанта на живые организмы сведений в литературе недостаточно.

Целью работы является установление закономерностей влияния низких концентраций нефти на процессы жизнедеятельности представителей наземной и водной биоты.

Основные задачи:

  1. исследовать морфо-физиологические характеристики растений пшеницы и салата, выращиваемых различное время в почве, загрязненной нефтью;
  2. измерить активность оксидоредуктаз в почве при разном уровне ее загрязнения нефтью;
  3. разработать простой и оперативный способ определения уровня фитотоксичности нефтезагрязненной почвы;
  4. изучить эффект фиторемедиации в снижении уровня токсичности нефтезагрязненной почвы;
  5. выявить влияние нефти на выживаемость рачков Daphnia magna Straus, изменение количества клеток водоросли Chlorella vulgaris Beijer и их фотосинтетическую активность.

Научная новизна. Впервые проведены исследования влияния низких концентраций нефти в среде на морфо-физиологические показатели растений, выращиваемые различное время. Установлены уровни загрязнения нефтью, при которых происходит ингибирование физиологических процессов растений, активности почвенных ферментов, выживаемости рачков и водоросли. Выявлены концентрации нефти, при которых наблюдается стимуляция физиологических показателей растений, активности почвенных ферментов. Экспериментально доказан физический механизм отрицательного воздействия нефти на исследуемые организмы. Установлены пороги чувствительности различных показателей и модельных организмов к поллютанту. Выявлено, что растения салата лучше восстанавливают загрязненную нефтью почву, чем растения пшеницы. Предложен способ оценки фитотоксичности почв и грунтов, подвергнутых загрязнению нефтью и нефтепродуктами, по измерению относительной интенсивности гуттации проростков пшеницы.



Защищаемые положения:

1. Негативное влияние низких концентраций нефти на жизнеспособность исследованных модельных организмов обусловлено, в большей степени, физическим механизмом, а не токсическим химическим действием.

2. Чувствительность растений к нефтезагрязнению почвы повышается с увеличением продолжительности воздействия поллютанта.

3. Фитотоксичность нефтезагрязненной почвы можно определить по изменению относительной интенсивности гуттации проростков пшеницы.

4. Предварительное выращивание в нефтезагрязненной почве пшеницы и салата снижает последующее негативное влияние поллютанта на процессы прорастания растений.

Практическая значимость. Доказана возможность использования способа оценки фитотоксичности нефтезагрязненных почв и грунтов по измерению относительной интенсивности гуттации 1 и 3-4 суточных проростков пшеницы.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, 6 из которых входят в Перечень ведущих рецензируемых научных изданий, определенных ВАК РФ. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы были представлены на конференциях: Межрегиональной научно-практической конференции «Проблемы развития АПК Саяно-Алтая» (Абакан, 2009), Международной заочной конференции «Проблемы современной аграрной науки» (Красноярск, 2010; 2011), Всероссийской очно-заочной научно-практической конференции с международным участием «Инновации в науке и образовании: опыт, проблемы, перспективы развития» (Красноярск, 2011).

Личный вклад автора. Автор провел аналитический обзор литературы, участвовал в планировании и выполнении экспериментальных исследований, обработке и интерпретации полученных результатов, написании работы.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего 227 источников, в том числе 57 на иностранных языках. Работа изложена на 123 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 19 рисунками и содержит 21 таблицу.

Благодарности. Автор выражает огромную благодарность и признательность за неоценимую помощь и поддержку научному руководителю д.б.н., профессору В.И. Полонскому, а также соавторам публикаций: д.б.н., профессору Д.Е. Полонской, к.б.н., доценту И.Ю. Борцовой, к.б.н., доценту Ю.С. Григорьеву.

Глава 1. Влияние нефтезагрязнения на окружающую среду (обзор литературы)

Приведен обзор литературы по действию нефти на структуру, механический состав, химические, физические и биологические показатели почвы. В литературе показано влияние нефтяного загрязнения почвы на физиологические показатели растений. Выявлено, воздействие разных уровней нефтезагрязненных почв на жизнедеятельность микроорганизмов. Рассмотрены публикации по проблемам влияния нефти на микроводоросли и зоопланктон. Проанализирована возможность использования приемов снижения уровня нефтезагрязнения почвы. На основе критического анализа данных литературы определены методология и основные направления исследования (Зволинский, 2005; Киреева и др., 2006; Wang et al., 2008).

Глава 2. Объекты и методы исследования

Для отработки методик и постановки модельных опытов (которые были выполнены в 2008-2011 гг.), использовались обычно применяемые в исследованиях тест-объекты: два вида растений, принадлежащих к различным семействам - пшеница мягкая (Triticum aestivum L.) сорт Новосибирская 29, салат листовой (Lactuca sativa L.) сорт Парниковый, и два вида водных организмов - одноклеточная зеленая водоросль (Chlorella vulgaris Beijer) и рачки (Daphnia magna Straus) (Киреева и др., 2004; Лозова и др., 2006). Также исследовалась активность ферментов-оксидоредуктаз почвы, в которой выращивались опытные растения. Изучали влияние поллютанта на данные объекты исследования по следующей схеме (рис. 1, 2).

 Схема проведения исследований Схема-0

 Схема проведения исследований Схема-1

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

 Схема проведения исследований Исследовали влияние нефти на-2

 Схема проведения исследований Исследовали влияние нефти на-3

Рисунок 2 - Схема проведения исследований

Исследовали влияние нефти на растения пшеницы и салата: в чашках Петри с почвой выращивали 4-суточные проростки (Иванов и др., 2001); в вегетационных сосудах (пищевой полиэтилен) емкостью 0,5 л выращивали 10-суточные проростки под лампами ЛБ-30; в вегетационных (пластмассовых) сосудах емкостью 3 л в остекленной теплице выращивали 40-суточные растения пшеницы и 30-суточные растения салата.





Прирост хлореллы определяли посредством измерения величины оптической плотности тест-культуры при длине волны 560 нм, а также интенсивности ее замедленной флуоресценции (ЗФ). Измерение ЗФ производилось на флуориметре Фотон-10 (Григорьев, 2007). Выживаемость дафний определяли согласно методике Ю.С. Григорьева, Т.Л. Шашковой (2006), пробирки с пробами воды и тест-организмами помещали на 48 часов во вращающуюся кассету устройства для экспонирования рачков (УЭР-03). По истечению времени экспонирования подсчитывали количество выживших дафний.

Результаты обработаны статистически с помощью пакета программ Microsoft Excel 2007.

Глава 3. Влияние нефти на модельные живые организмы. Результаты краткосрочных экспериментов

3.1. Влияние нефтезагрязнения почвы на прорастание семян пшеницы и салата

Было выявлено, что доля проросших семян заметно уменьшалась, начиная с уровня нефтезагрязнения 6 г/кг почвы (табл. 1). Проведенные исследования влияния различного уровня нефтезагрязнения почвы на процессы прорастания семян пшеницы и салата позволяют говорить о выявленной видоспецифичности в амплитуде ответной реакции. При уровнях нефтезагрязнения почвы 3-6 г/кг позитивная ростовая реакция салата проявлялась сильнее, чем у пшеницы, а негативный ответ (при концентрациях нефти 12-15 г/кг почвы) был выражен существенно слабее (табл. 1).

Таблица 1 - Ростовые показатели проростков пшеницы и салата при различных уровнях нефтезагрязнения почвы (здесь и далее значения в колонках с разными буквами существенно различаются между собой в пределах одного вида растений при Р0,05)

Объект

Концен-трация нефти в почве, г/кг

Доля пророс-ших

семян, %

Масса кор-ней 25 про-ростков, г

Масса побегов 25 про-ростков, г

Длина побега пророст-ка, мм

Длина мак-симального корня про-ростка, мм

Пше-ница

0

90±0,6а

0,99±0,07а

1,10±0,01г

52,5±1,3в

78,0±0,8в

0,3

92±0,8а

1,16±0,02аб

1,21±0,04в

57,8±1,0г

74,5±0,6бв

1,0

94±0,2б

1,19±0,04б

1,20±0,04в

54,8±2,2вг

75,8±2,2бв

3,0

91±0,5а

1,30±0,02г

1,20±0,02в

57,8±1,2г

85,5±1,5г

6,0

88±0,4в

1,30±0,06г

1,17±0,04вг

60,2±1,8г

86,2±2,2г

9,0

80±0,9г

0,97±0,001а

0,82±0,001б

25,4±1,4а

54,7±0,2а

12,0

71±1,8д

0,53±0,05в

0,57±0,05а

32,0±2,8аб

68,0±2,8б

15,0

72±0,4д

0,63±0,001в

0,60±0,001а

31,8±0,9б

53,6±0,6а



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.