Магістерська робота

Оцінка якості ґрунтів міста Івано-Франківська методами біотестування

З М І С Т

ВстуП……………………………………………………………………....... | 3

Розділ 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД……………………………................ | 5

1.1. | Урботехногенна деградація ґрунтів: причини, наслідки, моніторинг…………………………………............................... | 5

1.2. | Біотестування як метод інтегральної оцінки ґрунтів урбоекосистем………………………………………………… | 12

Розділ 2 | ЕКОТОПІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ТЕРИТОРІЇ ДОСЛІДЖЕННЯ……………………………………………... | 18

2.1. | Загальна характеристика урбоекосистеми Івано-Франківська……………………………………………………. | 18

2.2. | Характеристика ґрунтового покриву урбоекосистеми Івано-Франківська……………………………………………………. | 20

Розділ 3. МАТЕРІАЛИ Й МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ……………... | 23

3.1. | Оцінка загальної фітотоксичності ґрунтів з використанням Allium cepa – тесту………………………………………………. | 23

3.2. | Дослідження мітотичної активності, ана-телофазний і мікроядерний аналізи апікальної меристеми первинних корінців Allium cepa L…………………………………………... | 24

3.3. | Статистична обробка результатів дослідження …………..…... | 27

Розділ 4. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ…………………………………………………………..... | 29

4.1. | Дослідження мітотичної активності, ана-телофазний і мікроядерний аналізи апікальної меристеми первинних корінців Allium cepa L……………………................................... | 29

4.2. | Цитотоксичність ґрунтових факторів урбоекосистеми Івано-Франківська……………………………………………………… | 30

4.3. | Кластогенність ґрунтів урбоекосистеми Івано-Франківська………………………………………………............ | 35

Висновки…………………………………………………………………. | 42

Список використаної літератури……………………………. | 43

ВСТУП

Актуальність. Зростання антропогенного пресингу в міських екосистемах супроводжується техногенним забрудненням середовища [23]. Найбільшої трансформації зазнають едафотопи, що зумовлено високою катіонною поглинаючою здатністю грунтів [30, 32]. Більшість забруднювачів урботехногенного походження, окрім вираженого загальнотоксичного впливу, проявляють мутагенну дію, що призводить до зростання мутагенного тиску довкілля на природні популяції, збільшення їх генетичного вантажу [2, 7, 16, 27, 29, 30, 49, 50].

Інструментальні методи оцінки екологічного стану навколишнього середовища та окремих його компонентів не дозволяє об’єктивно охараткеризувати небезпекуантропотехногенного впливу на живі організми. Адже при контролі за фізичними чи хімічними чинниками не врахованими залишаються ефекти кумулятивного впливу, синергічних нівелюючих чи адитивних взаємозв’язків тощо. Об’єктивна оцінка можлива лише за умови проведення біологічного моніторингу, основним методичним прийомом якого є біотестування [8, 17, 18, 19, 21, 28, 33, 34, 37].

Тому метою нашої роботи було оцінити якість грунтів локальних едафотопів урбоекосистеми Івано-Фанківська з використанням методів біотестування.

Для досягнення поставленої мети були визначені наступні завдання:

1. оцінити фітотоксичність грунтів міста у ростовому тесті з використанням модельної системи Allium cepa;

2. визначити цитотоксичність грунтів у модельному експерименті;

3. встановити кластогенність грунтових факторів локальних едафотопів урбоекосистеми Івано-Франківська;

4. оцінити рівень токсико-мутагенного фонутериторії міста.

Об’єкт дослідження – локальні едафотопи урбоекосистеми Івано-Франківська;

Предмет дослідження – фіто- , цитотоксичні та кластогенні властивості грунтових факторів.

РОЗДІЛ 1

ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

1.1. Урботехногенна деградація ґрунтів: причини, наслідки, моніторинг

Стрімкий розвиток промисловості та постійне посилення урбанізаційних процесів спричинює небажані зміни в природному середовищі, важливим аспектом яких є забруднення та деградація ґрунтового шару. Часто така техногенна трансформація ґрунтів перевищує темпи природного ґрунтоутворювального процесу, зумовлює втрату ґрунтом здатності до самоочищення та самовідновлення [6, 23]. Це є причиною того, що ґрунти урбанізованих та промислових районів зараз уже практично не відповідають визначенню ґрунтів як природно-історичного тіла і фактично являють собою складне природно-урбогенне утворення [43].

Під впливом техногенезу ґрунти можуть:

— накопичувати забруднюючі речовини;

— самозабруднюватися через складні реакції органічної речовини з інгредієнтами, що надходять з довкілля;

— трансформуватися під впливом штучних урболандшафтно-геохімічних бар’єрів, якими стають забудови, асфальтне покриття, комунікації тощо;

— змінюватися під впливом природних ландшафтно-геохімічних бар’єрів, які продовжують активно діяти в парках, скверах, зелених зонах околиць [43].

Найпоширенішими забруднювачами ґрунтів, що впливають на фізичні й хімічні процеси в грунті, ріст і розвиток рослин, функціонування наземних і водних екосистем (зокрема, в разі змивання з поверхні в природні водойми сполук нітрогену чи фосфору відбувається евтрофікація), є мінеральні добрива, нафтопродукти, важкі метали, радіонукліди, пестициди. Деякі з них цілеспрямовано вносить людина для забезпечення родючості грунту чи з метою захисту рослин, але без урахування доз, кліматичних умов, типу ґрунту. Це може спричинити їх накопичення, пригнічення життєдіяльності рослин і ґрунтової фауни, передавання по ланцюгах живлення і несприятливий вплив на здоров'я людини [40, 44, 47].

У ґрунті відбуваються фізичні, хімічні та біологічні процеси, від інтенсивності й співвідношення яких залежить форма, в якій перебувають хімічні елементи, їх доступність для рослин, швидкість міграції та стійкість ґрунтів в цілому [47].

Ґрунт також має властивість адсорбувати забруднюючі речовини з повітря. Доведено, що в середньому кожен квадратний метр поверхні за рік поглинає 6 кг забруднюючих речовин з атмосфери [47].

Хімічне забруднення ґрунтів спричинює низку негативних явищ:

— зростання процесів ґрунтової ерозії;

— зміну структури ґрунту, зменшення його пористості;

— зниження водопроникності;

— погіршення водно-повітряного режиму;

— підкислення ґрунту;

— збільшення вимивання мінерального азоту, калію, заліза, фосфатів кальцію, легко окислювальної органічної речовини;

— гальмування процесів трансформації азоту;

— пригнічення активності більшості ґрунтових ферментів – інвертази, уреази, каталази, фосфатази, що відіграють величезну роль у біогенних процесах ґрунту;

— згубний вплив на біоту на всіх організаційних рівнях (від субклітинного до організменного та надорганізменного) [30].

Усі види забруднюючих речовин, потрапляючи в нав-колишнє природне середовище, включаються у природ-ний кругообіг, тобто мігрують (переміщуються). У назем-них харчових ланцюгах, які зумовлюють надходження токсичних хімічних речовин в організм людини (атмо-сфера — ґрунт — рослина — людина; атмосфера — ґрунт — рослина — тварина — людина), ґрунт є най-більш ємною та інертною ланкою, тому від його складу залежить швидкість поширення речовин всіма ланцюга-ми.

До складу ґрунту потрапляє величезний комплекс хі-мічних елементів. Ґрунти забруднюються сіркою та її сполуками, які підкислюють ґрунт.

Загально-біологічну та цитогенетичну токсичність ґрунтів спричиняють сполуки цинку, свинцю, міді, арсену, фтору, барію, рту-ті [4, 5, 12-14, 18, 28, 46, 58, 50, 55].

Ртуть є однією із найнебезпечніших токсичних речовин, що потрапляють у ґрунт з