Диссертация (Индикаторное значение червей и растений для оценки экологического состояния вермикомпостируемых почв, загрязненных отходами кожевенного и цементного производств), страница 7

Для этого брали пробы на площадке 100 м2, закладывая 10 прокопок размером 25×25 см, на глубину50 см. Из этих проб выбирали всех червей, подсчитывали их количество и определяли биомассу (взвешиванием). В каждый вариант почвы при влажности 60 %35подсаживали по 15 особей половозрелых червей, в течение трех месяцев вели наблюдения.Фиксация мазков гемолимфы производилась этиловым спиртом (20 мин).Мазки сушили в термостате при 37 С, окрашивали по методу РомановскогоГимза (Яковлев, Коровушкин, 2004).

Окраску контролировали под малым увеличением микроскопа. Мазок высушивали сутки в вертикальном положении. Далее,дифференцировали ядерный материал, для чего на несколько секунд погружалимазок в 96 % этанол. Анализировали препараты под увеличением 40× и 90×.Частоты встречаемости амебоцитов с микроядрами определяли в выборкахиз расчета – на 100 клеток (Sadayuki, 1991). Мелкие и средние гранулы амебоцитов выявляли при проведении Шик-реакции (Ленская, Лукьянова, 1998).В качестве индикаторов ремедиации почв вермикомпостированием использовались: пшеница мягкая (Triticum aestivum L.) и салат обыкновенный (Lactucasativa L.).Изучение водоудерживающей способности, ростовых показателей, оводненности листьев растений проводилось в лабораторных условиях в течение 120дней.

Первые 3-ое суток семена проращивали в термостате при температуре 20 оС,затем высаживали в емкости с почвой на 5 кг. В каждом сосуде выращивалось по20 г растений. Учет показателей роста проводили на 4-ый, 10-ый, 20-ый, 30-ый и40-ой дни. Ростовые показатели (длина побега проростка, длина максимальногокорня проростка) фиксировали с помощью измерительной ленты; массу корней ипобегов проростков определяли на лабораторных весах; долю проросших семянучитывали по принятым методикам. Уход за растениями осуществляли в соответствии с общепринятой агротехнической методикой.Водоудерживающую способность листовой пластинки определяли весовымметодом, вычисляя разность между сырой и сухой массой растения по методу А.А.

Ничипорович (Ничипорович, 1926). Водоудерживающая способность P рассчитывалась по формуле:P = (P1 – P2) × 100 [ % ],где Р1 – сырая масса листовой пластинки;(1)36Р2– масса листовой пластинки через 20 минут после отделения.Интенсивность транспирации отражает воду, которая испаряется с 1 дм2листа или единицы веса (1 г). Учитывается потеря жидкости листовой пластинкой за 3 мин. Листовую пластинку получали с растения и быстро взвешивали наторсионных весах Р1. Через 3 минуты взвешивали повторно Р2. Разница (DР) иесть количество испарившейся воды. Формула для расчета интенсивности транспирации (мг/г сырого веса в час):где 60 – коэффициент для перевода в часы; 1000 – коэффициент для переводав граммы.Статистическая обработка проводилась согласно методике Н. А.

Плохинского (1978).373. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ3.1. Динамика концентрации тяжелых металлов, как индикаторремедиации среды, в очищаемых вермикомпостированием почвахОдной из задач в экологических исследованиях является поиск тестобъектов, применение которых позволит оценить токсичность среды и принятьнеобходимые профилактические меры по очистке почв от загрязнения, в том числе, методом ремедиации через вермикомпостирование.При выявлении индикаторных показателей червей и растений для исследования динамики ремедиации среды, проанализировали, какие основные загрязнители присутствуют в почвах, нагруженных кожевенными и цементными отходами.

К основным поллютантам почв, загрязненных кожевенными отходами, относятся медь, цинк, кобальт, свинец. При вермикомпостировании таких субстратовпостепенно происходит их очистка и восстановление. Скорость ремедиации зависит от концентрации загрязнителей в почве. Так, если наблюдается среднее загрязнение субстрата (15 г/кг), для восстановления благоприятной почвенной среды достаточно провести однократную ремедиацию. В том случае, если почвасильно нагружена кожевенными отходами (30 г/кг), потребуется двукратно провести вермикомпостирование. Динамика концентрации тяжелых металлов в субстратах, очищаемых червями от отходов кожевенного производства, индикаторноотражает процесс ремедиации среды (таблица 1).38Таблица 1 – Динамика тяжелых металлов в почвах под антропогенным давлениемотходов кожевенного производстваПоказателиПДК,мг/кгВарианты загрязнения почв отходами123среднее загрязне- сильное загрязнеконтрольнаяние почвыние почвыпочваотходамиотходамиконцентрация, мг/кгдо вермикомпостированияCu3,02,98,2**19,5***Zn23,022,645,0**70,6***Co5,04,29,6**15,7***Pb6,05,412,3**21,1***после 1-ой ремедиации вермикомпостированиемCu3,02,74,1*15,3***Zn23,021,336,1*46,4***Co5,04,29,0**11,7***Pb6,05,47,619,8***после 2-ой ремедиации вермикомпостированиемCu3,02,53,59,9**Zn23,020,727,929,4*Co5,03,98,1**10,0**Pb6,05,16,911,3**Примечание: Р * ≤0,05; ** ≤0,01; *** ≤0,001; здесь и далее в разделе 3.1.

по каждому показателю n=15.Медь. До вермикомпостирования в контрольной почве концентрация медисоответствовала норме; при среднем загрязнении (15 г/кг отходов кожевенногопроизводства) и сильной токсичности (30 г/кг) среды, концентрация этого тяжелого металла увеличилась на 65 и 85 % (5,2 и 16,5 ПДК) соответственно (рисунок2).39Рисунок 2 – Динамика тяжелых металлов до вермикомпостированияпочв, испытывающих антропогенное давление от кожевенных отходовПосле первичной ремедиации токсичных почв, загрязненных отходами кожевенного производства, с применением метода вермикомпостирования, получены следующие результаты: в контрольных вариантах субстрата концентрация меди соответствовала норме; во 2-ом и 3-ем вариантах наблюдалось превышение ееконцентрации по сравнению с ПДК на 34 и 82 % (1,1 и 12,3 ПДК) соответственно(рисунок 3).40Рисунок 3 – Динамика тяжелых металлов в почвах под антропогенным давлениемсо стороны кожевенного производства, после 1-ой ремедиации вермикомпостированиемПосле двукратной ремедиации вермикомпостированием в 1-ом вариантепочв (контроль) концентрация меди соответствовала норме; в почвах со средними сильным загрязнением кожевенными отходами (2-ой и 3-ий варианты) концентрация этого поллютанта выше контрольных значений на 29 и 75 %, что составляет 0,5 и 6,9 ПДК соответственно (рисунок 4).41Рисунок 4 – Динамика тяжелых металлов в среде под антропогенным давлениемкожевенного производства, после 2-ой ремедиации вермикомпостированиемКонцентрации меди в почвах под антропогенным давлением отвалов предприятия, обрабатывающего кожу, следующая: в контрольном образце почв довермикомпостирования 3 мг/кг (100 %), тогда как после 1-ой ремедиации снизилась на 7 %, 2-ой – на 14 %.В почве с добавлением 15 г/кг отходов кожевенного предприятия (2 вариант) концентрация меди до вермикомпостирования составляла в среднем 8,2 мг/кг(100 %), тогда как после 1-ой ремедиации вермикомпостированием снизилась на50 %, 2-ой – на 57 % (рисунок 5).42а)б)Рисунок 5 – Концентрация тяжелых металлов в среде с добавлением 15 г/кг отходов кожевенного предприятия.

а) концентрация меди, кобальта, свинца; б) концентрация цинка. 1 – до вермикомпостирования, 2 – после 1-ой ремедиации вермикомпостированием, 3 – после 2-ой ремедиации вермикомпостированиемНа рисунке 6 отражена динамика концентрации тяжелых металлов в почвахпод антропогенным давлением со стороны кожевенного производства (30 г/кг,сильное загрязнение субстрата, 3 вариант).

Так, концентрация меди до очисткипочвы с применением вермикомпостирования составляла в среднем 19 мг/кг (100%), после первичной ремедиации – снизилась на 21 %, после вторичной – на 49 %.43а)б)Рисунок 6 – Динамика тяжелых металлов в почве с добавлением 30 г/кг отходовкожевенного предприятия. а) концентрация меди, кобальта, свинца; б) концентрация цинка. 1 – до вермикомпостирования, 2 – после 1-ой ремедиации вермикомпостированием, 3 – после 2-ой ремедиации вермикомпостированиемЦинк. До вермикомпостирования концентрация цинка в почвах с территории, не загрязненной отходами кожевенного производства 23,0 мг/кг, при среднем загрязнении (2 вариант) увеличилась на 50 % (22,4 ПДК), сильном (3 вариант) – на 68 % (47,8 ПДК).После первой очистки вермикомпостированием концентрация цинка в экологически чистой почве 21,3 мг/кг, при загрязнении субстрата отходами кожевенного производства в среднем 15 г/кг (2 вариант) концентрация поллютанта увеличилась на 41 % (13,1 ПДК); при сильной загруженности почв отходами кожзавода(3 вариант) – концентрация возрастала на 54 % (23,4 ПДК).44После вторичной очистки вермикомпостированием концентрация цинка в 1варианте почвы составила в среднем 21,0 мг/кг, 2-ом – увеличилась на 26 % (4,9ПДК), 3-ем – на 30 % (6,4 ПДК).Динамика концентрации цинка в почвах, загрязненных отходами кожевенного предприятия следующая: в 1 варианте почв (контроль) до вермикомпостирования составляла 23,0 мг/кг (100 %), после однократной ремедиации наблюдалось его снижение на 6 %, после вторичной очистки почвы – на 8 %.В среднезагрязненных почвах (2 вариант) концентрация цинка до вермикомпостирования составляла 45,0 мг/кг (100 %), после 1-ой очистки среднезагрязненной почвы наблюдалось снижение концентрации этого тяжелого металла на 20%, 2-ой – на 38 %.В почвах с сильным загрязнением (3 вариант) до вермикомпостированияконцентрация цинка составляла в среднем 71,0 мг/кг, тогда как после 1-ой ремедиации вермикомпостированием наблюдалось снижение на 34 %, 2-ой – на 58 %.Кобальт.