Визначення рівня токсичності ґрунтів рекреаційних зон міста Одеса методами біотестування

The aim of the research – assessment of the level of chemical contamination of soils with heavy metals (Cd, Pb, Cu, Zn) and assessment of the toxicity of the soils of the recreational areas of Odessa as an indicator of unfavorable effect on the health of the population by the integral method of analyzing the quality of the environment object - the biotesting method, during which laboratory standardized test objects are used.Materials and methods. In this research biotesting of different soil samples was done to determine their phytotoxicity according to SSU ISO 11269-1: 2004 and SSU ISO 11269-2: 2002. The content of mobile forms of heavy metals Cd, Pb, Cu, Zn was determined according to SSU 4770.3: 2007, SSU 4770.9: 2007, SSU 4770.6: 2007, SSU 4770.2: 2007 with ammonium acetate buffer pH 4.8 on an atomic absorption spectrophotometer AAS 115. Also determined: the content of humus according to Tyurin (SSU 4289: 2004), nitrogen by nitrifying ability (GOST 26951-86), phosphorus and potassium according to Machigin (SSU 4114-2002); pHN2O (SSU 8346: 2015), the composition of the salt extract (according to SSU 7943: 2015, SSU 7908: 2015, SSU 7909: 2015, SSU 7944: 2015, SSU 7945: 2015); granulometric composition according to Kaczynski (SSU 4730: 2007); the composition of the absorbed bases Ca, Mg, Na (according to GOST 26487-85, SSU 7912: 2015).Results. Soils of the coastal slopes and the largest parks of Odessa, which are located in the areas of influence of highways different in traffic intensity and load, was selected as the objects of the research. In the key areas 8 full-profile soil sections and two diggings were laid according to generally accepted methods. In recreazems, the maximum permissible concentration of Zinc content was found to be three times higher (key areas 14-PP, section P9), 74 % of the selected samples had a very high level of Lead content, the maximum permissible concentration was exceeded. Exceedance of the maximum permissible concentration of Cadmium and Copper was not detected. In the research soft wheat seeds Triticum aestivum, Antonovka sort and barley Hordéum vulgáre, Dostoiniy variety, was selected as test cultures, test reactions in response to anthropogenic impact (laboratory germination, vigor, length of underground and aboveground part of seedlings) were recorded. The influence on morphological and physiological characteristics of test cultures, which are shown in inhibition of plant, yellowing elevated part of some test cultures was revealed. The toxicity of the soils, that was studied for growth inhibition of the aboveground part is assessed by phytotoxic activity mainly as highly toxic (Іс = 64-72 %). According to growth inhibition of the underground part of wheat is moderately toxic (Ik = 48-58 %). With regard to barley, a non-toxic effect by phytotoxic activity was revealed (Ic = 27-44 % and Ik = 39-49 %), which is indicative of the greater durability of barley seeds to contamination by heavy metals. When determining soils toxicity, the most indicative is the use of wheat in biotesting compared to barley.Conclusions. Soils according to the mean values of growth inhibition indices have the following toxicity: recreazems (Ic = -65 %, Ik = -55 %) - hillozems (Ic = -64 %, Ik = -57 %). Recreazems, in which an excess of maximum permissible concentration of Zinc was found (4 times more in the Victory park, 2 times in “Airport’s”, 1.5 times in parks “named after M. Gorky” and "named after T. Shevchenko"), and of Lead (6 times more in the park “Dukivskiy Sad”), have the highest indicators of phytotoxicity of aboveground part of wheat and are assessed as highly toxic (Ic = 64-72 %). It was revealed that the high content of nutrients in the soils of parks (recreazems) does not eliminate the toxic effects of heavy metalsЦель исследования – оценка уровня химического загрязнения почв тяжелыми металлами (Cd, Pb, Cu, Zn) и оценка токсичности почв рекреационных зон города Одессы как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье населения интегральным методом анализа качества объекта окружающей среды – методом биотестирования, в ходе которого используются лабораторные стандартизированные тест-объекты.Материалы и методы. В данном исследовании проведено биотестирование различных образцов почвы с определением их фитотоксичности по ДСТУ ISO 11269-1: 2004 и ДСТУ ISO 11269-2:2002. Содержание подвижных форм тяжелых металлов Cd, Pb, Cu, Zn определяли по ГОСТ 4770.3: 2007, ДСТУ 4770.9: 2007, ДСТУ 4770.6: 2007, ДСТУ 4770.2: 2007 аммонийно-ацетатным буфером рН 4.8 на атомно-абсорбционном спектрофотометре ААС 115. Также определяли: содержание гумуса по Тюрину (ДСТУ 4289:2004), нитрификационного азота (ГОСТ 26951-86), фосфора и калия по Мачигину (ДСТУ 4114-2002) рНН2О (ДСТУ 8346:2015), состав солевой вытяжки (ГОСТ 7943:2015, ДСТУ 7908: 2015, ДСТУ 7909:2015, ДСТУ 7944:2015, ДСТУ 7945:2015) гранулометрический состав по Качинскому (ДСТУ 4730:2007); состав поглощенных оснований Са, Мg, Na (ГОСТ 26487-85, ДСТУ 7912:2015).Результаты. Объектом исследования выбраны почвы береговых склонов и наиболее крупных парков города Одессы, которые находятся в зонах влияния автотранспортных магистралей, различных по интенсивности движения и нагрузке. На ключевых участках было заложено 8 полнопрофильных почвенных разрезов и две прикопки по общепринятым методикам. В рекреаземах обнаружено превышение ПДК по содержанию Цинка в три раза (ключевой участок 14-ПП, разрез Р9), по содержанию Свинца 74 % отобранных образцов имеют очень высокий уровень содержания, превышение ПДК. Превышение ПДК по Кадмию и Меди не обнаружено. В ходе исследования в качестве тест-культур выбраны семена пшеницы мягкой Triticum aestivum, сорт Антоновка и ячменя Hordéum vulgáre, сорт Достойный, зафиксированы тест-реакции в ответ на антропогенное воздействие (лабораторная всхожесть, энергия прорастания, длина подземной и надземной частей проростков). Выявлено влияние на морфологические и физиологические признаки тест-культур, которые проявляются в угнетении растений, пожелтении надземной части некоторых тест-культур. Токсичность почв, исследованные по ингибированию роста надземной части, оцениваются по фитотоксической активности в основном как сильнотоксичные (Ис = 64-72 %). По ингибированию роста подземной частей пшеницы среднетоксичные (ИК = 48-58 %). Относительно ячменя обнаружен нетоксичный эффект по фитотоксической активности (Ис = 27-44 % и ИК = 39-49 %), что указывает на большую устойчивость семян ячменя к загрязнению тяжелыми металлами. При определении токсичности почв наиболее индикативным является использование пшеницы в биотестировании по сравнению с ячменем.Выводы. Почвы по средним значениям индексов ингибирования роста имеют такой ряд токсичности: рекреаземы (Ис = -65 %, Ик = -55 %) - хиллоземы (Ис = -64 %, Ик = -57 %). Рекреаземы, в которых обнаружено превышение ПДК цинка (в 4 раза в парке «Победы», в 2 раза - «Аэропортовский», в 1,5 раза - «им. М. Горького» и «им. Т. Шевченка"), Свинец (в 6 раз в парке «Дюковский сад») имеют высокие показатели фитотоксичности надземной части пшеницы и оцениваются как сильнотоксичные (Ис = 64-72 %). Установлено, что высокое содержание элементов питания в почвах парков (рекреаземах) не нивелирует токсического действия тяжелых металловМета дослідження – оцінка рівня хімічного забруднення ґрунтів важкими металами (Cd, Pb, Cu, Zn) та оцінка токсичності ґрунтів рекреаційних зон міста Одеси як індикатора несприятливого впливу на здоров’я населення інтегральним методом аналізу якості об’єкта оточуючого середовища – методом біотестування, в ході якого використовуються лабораторні стандартизовані тест-об’єкти.Матеріали та методи. В даному досліджені проведено біотестування різних зразків ґрунту із визначенням їх фітотоксичності за ДСТУ ISO 11269-1:2004 та ДСТУ ISO 11269-2:2002. Вміст рухомих форм важких металів Cd, Pb, Cu, Zn визначали за ДСТУ 4770.3:2007, ДСТУ 4770.9:2007, ДСТУ 4770.6:2007, ДСТУ 4770.2:2007 амонійно-ацетатним буфером рН 4.8 на атомно-абсорбціонному спектрофотометрі ААС 115. Також визначали: вміст гумусу за Тюріним (ДСТУ 4289:2004), азоту по нітрифікаційній здатності (ГОСТ 26951-86), фосфору і калію за Мачигіним (ДСТУ 4114-2002); рНН2О (ДСТУ 8346:2015), склад сольової витяжки (за ДСТУ 7943:2015, ДСТУ 7908:2015, ДСТУ 7909:2015, ДСТУ 7944:2015, ДСТУ 7945:2015); гранулометричний склад за Качинським (ДСТУ 4730:2007); склад увібраних основ Са, Мg, Na (за ГОСТ 26487-85, ДСТУ 7912:2015).Результати. Об’єктом дослідження обрано ґрунти берегових схилів та найбільш великих парків міста Одеси, які знаходяться в зонах впливу автотранспортних магістралей, різних за інтенсивністю руху та навантаженням. На ключових ділянках було закладено 8 повнопрофільних ґрунтових розрізів та дві прикопки за загальноприйнятими методиками. В рекреаземах виявлено перевищення ГДК за вмістом Цинку в три рази (ключова ділянка 14-ПП, розріз Р9), за вмістом Свинцю 74 % відібраних зразків мають дуже високий рівень вмісту, перевищення ГДК. Перевищення ГДК по Кадмію та Купруму не виявлено. У ході дослідження в якості тест-культур обрано насіння пшениці м'якої Triticum aestivum, сорт Антонівка та ячменю Hordéum vulgáre, сорт Достойний, зафіксовано тест-реакції у відповідь на антропогенний вплив (лабораторна схожість, енергія проростання, довжина підземної та надземної частин проростків). Виявлено вплив на морфологічні та фізіологічні ознаки тест-культур, що проявляються в пригніченні рослин, пожовтінні надземної частини деяких тест-культур. Токсичність ґрунтів, що досліджені за інгібуванням росту надземної частини, оцінюються за фітотоксичною активністю в основному як сильнотоксичні (Іс = 64-72 %). За інгібуванням росту підземної частин пшениці середньотоксичні (Ік = 48-58 %). Стосовно ячменю виявлений нетоксичний ефект за фітотоксичною активністю (Іс = 27-44 % та Ік = 39-49 %), що вказує на більшу стійкість насіння ячменю до забруднення важкими металами. При визначенні токсичності ґрунтів найбільш індикативним є використання пшениці у біотестуванні порівняно з ячменем.Висновки. Ґрунти за середніми значеннями індексів інгібування росту мають такий ряд токсичності: рекреаземи (Іс = -65 %, Ік = -55 %) – хіллоземи (Іс = -64 %, Ік = -57 %). Рекреаземи, в яких виявлене перевищення ГДК Цинку (у 4 рази в парку «Перемоги», у 2 рази – «Аеропортівський», у 1,5 рази – «ім. М. Горького» та «ім. Т Шевченка»), Свинцю (у 6 разів у парку «Дюківський сад») мають найвищі показники фітотоксичності надземної частин пшениці та оцінюються як сильнотоксичні (Іс = 64-72 %). Встановлено, що високий вміст елементів живлення в ґрунтах парків (рекреаземах) не нівелює токсичної дії важких металі