Система фітоіндикаційної оцінки ступеня забруднення навколишнього середовища важкими металами

Метою даної роботи є оцінка металічного пресингу на едафо-фітосистеми територій Артемівського та Краматорсько-Костянтинівського промислових вузлів Донецької економічної формації за допомогою альтернативних аналітико-ботанічних характеристик (анатомо-морфопластичний, палінологічний, карпологічний, ембріотоксичний, онтогенетичний, синекологічний, ценотичний (синекологічний), тератологічний та інші аспекти) на базі емпіричних даних про видометалоспецифічність обраних фітотест-претендентів; виявлення можливості ефективного використання рослин - індикаторів забруднення навколишнього середовища; спробувати дати оцінку як недолікам, так і доцільності використання метода фітоіндикації. Проведена нами фітоіндикаційна оцінка дозволяє виявити деякі загальні тенденції та закономірності щодо цього питання:

1. За показниками вмісту токсикантів у грунтах дослідної зони фонові рівні часом наближаються до гранично припустимих концентрацій, що вказує на металевотоксичну агресивність грунтів та їх санітарну невідповідність нормам накопичення, особливо в індустріальних районах. Тяжіння концентрованності токсичних елементів до промвузлів встановлено для Pb, Zn, Ni, Cr, Cu, As.

2. Особливості динаміки поведінки елементів при висхідній міграції у фітосорбційній колонці дозволили виділити види-накопичувачі: Cichorium intybus (для Sn, Cr, Mo, Hg) та Daucus carota (для Zn, Cd, Mn), що може бути використано у фітоіндикації для моніторингу по накопиченню забруднювачів у біооб'єктах. Найбільший антиконцентраційний бар'єр відповідає блоку 1 (грунт - коренева система). Як правило, концентрація токсичної речовини зменшується при переході на останні бар'єрні рівні, але у випадку Zn та Fe залежність між цими показниками зворотна (пояснюється фізіологічною потребою організму). Ці результати та виявлення потужних антиконцентраційних бар'єрів, що різняться у міжвидовому порівнянні, дозволяють говорити про наявність високого ступеня регуляторних систем для рослинного організму в цілому та для окремих його частин.

3. Аспект міжметалевої взаємодії для відкритих систем має місце лише частково, що різнить ці системи з модульованими у лабораторному експерименті. Особливості міжметалевої взаємодії в блоці кадмій-цинк-кальцій дозволяє простежити слабку антагоністичність біметалевого компоненту Cd - Ca. Результати вказують на необхідність підключення якомога більшої кількості едафо-кліматохарактеристик з метою розв'язання цього питання.

4. Виявлення ксероморфних форм (при однорідних умовах вирощування) за показниками кількості продихів на одиницю площі нижньої поверхні листової пластинки та чисельність трихомального складу притаманне зонам екологічного лиха, речовим доказом якого є концентрація полютантів у ґрунті. Означені показники особливості анатомії епідерми для середньої фракції листя Cichorium intybus можуть опосередковано свідчити про антропополютопресинг на атмосферу.

5. В палінологічному аспекті найбільш морфотрансформуючими металами визначені Ni, Fe, Cu, Cr, Cd, Zn, Mn. Проведений аналіз з визначення СДП дозволяє рекомендувати ацетокармін як кращий барвник у цій серії експерименту, Cichorium intybus - як фітотест-претендент, Tripleurospermum perforatum - як тест-індикатор. Показники СДП можуть використовуватися для загального тестування мутагенної активності ґрунтів, яка більшою мірою обумовлюється вмістом токсичних металів у ґрунті.

6. Карпологічна анатомо-морфопластичність має місце при дії трансформуючих факторів вмісту полютантів у навколишньому середовищі. Багато питань залишаються відкритими, що зумовлено рядом об'єктивних причин (нормальна гетерогенність плодів у широкому та вузькому розумінні). Вивчення же на клітинному та субклітинному (цито-гістохімічному) рівні наблизять подальші дослідження до з'ясування питання можливості тестування забруднення довкілля за допомогою карпозмін.

7. Проведення лабораторного експерименту для тест-рослин в умовах металевого стресу дозволило нам виявити специфічну реакцію рослини на один метал чи біметалеву суміш та порівняти ці дані у міжвидовому ракурсі та за показниками фітотоксичності. Cichorium intybus найбільш металево-толерантний до Ni, Cd, а Tripleurospermum perforatum – до Cr, Cu, Zn, Pb. Це вказує, що саме підвищені концентрації, наприклад, Ni та Cd більш токсичні для Tripleurospermum perforatum у порівнянні з Cichorium intybus та виконують первісну акивну дію щодо фітотрансформації на усіх рівнях організації. Антагоністичо-синергічні міжметалеві відносини, виявлені в результаті експерименту, ускладнюють систему навколишнє середовище-рослина.

8. Хоча й використовувались рослини, які оптимально відповідають загальним вимогам фітоіндикаційного моніторингу забруднених територій, виявити унікальний (загальновживаний) метод та фітотестор - досить складне завдання, розв'язання якого потребує комплексного підходу, створення математичних моделей та картосхем на базі численних даних щодо стану навколишнього середовища.

9. Оптимальний фітотестор за нашими результатами - Cichorium intybus, який використовувався у кожному аспекті експерименту.

10. Фітоіндикаційні показники в системі біомоніторингу навколишнього середовища є досить інформативними, легкодоступними та маловивченими, що потребує їх подальшого додаткового ретельного дослідження.