Биотестиоование загрязнений почвы
Для тестирования остатков пестицидов, нитратов, тяжелых металлов в почве и воде используют стандартный микробиотест, позволяющий определять эффект суммарного присутствия всех токсикантов и токсическое действие широкого круга загрязнителей.
С этой целью в питательную среду на основе почвенной водной вытяжки (почва вода 1:10) высевают культуру Photobacterium phosphoreum. Количественную оценку содержащихся в почве токсикантов дают по степени ингибирования фермента люциферазы, что регистрируется биолюминаметром типа БАМ 8101, изменения интенсивности замедленной флюоресценции (Пшеничников, Закирова и др., 1995).\J Классическим тест-объектом на загрязнения почв является одноклеточная зеленая водоросль хлорелла (Chlorella vulgaris). Метод основан на оценке влияния токсикантов на продолжительность жизни и продуктивность тест-системы, численность живых клеток Ch. vulgaris и динамику ее фитомассы в загрязненной почве (Круглов, 1991). Имеющие зеленый цвет зеленые и диатомовые водоросли под действием токсикантов в загрязненной почве меняют окраску на густо-коричневую, обесцвечиваются или теряют тургор и легко повреждаются (Jain, Sarbhoy, 1987).
Для тестирования почвы, загрязненной тяжелыми металлами, проводят учет биологического разнообразия водорослей на единице площади. Исчезновение зеленых и особенно желтозеленых водорослей происходит уже при незначительном загрязнении почвы.
При оценке экологических последствий применения химических средств защиты растений проводится определение остаточных количеств этих препаратов в почве и в меньшей степени в получаемой продукции возделываемых культур. Однако это определение не дает полной объективной информации о токсичности, поскольку она обусловливается не только остаточными количествами препаратов, но и их метаболитами в почве и в продукции. Известно, что метаболиты ряда пестицидов в 2-10 раз токсичнее самих препаратов и устойчивы к разложению почвенной микрофлорой.
Применение препаратов, как правило, приводит к увеличению численности определенных групп микроорганизмов, особенно грибов и актиномицетов, многие из которых способны продуцировать фитотоксические вещества.Одним из перспективных методов определения токсичности почвы и получаемой продукции считается метод биотеста. В США в качестве биотеста наиболее часто используют семена кукурузы, огурца, сахарной свеклы, в Великобритании - гороха, чечевицы, сахарной свеклы, в Австралии - пшеницы, Италии - капусты, фасоли, огурца, проса, Новой Зеландии - овса, репы, в России - редиса, мака, пшеницы, вики, салата, горчицы, кукурузы. Для определения токсичности предпочтительнее мелкие семена с небольшим запасом питательных веществ. Обычно с этой целью в полевых или вегетационных условиях высевают семена растений-индикаторов, токсичный эффект определяют
125 - через 15-30 дней по снижению массы растений, высоты проростков, длины корневой системы по сравнению с контрольным вариантом. Хорошие результаты дает определение энергии прорастания и лабораторной всхожести семян, замоченных на одни
Рис. 19. Некрозы на листьях табака Nicotiana tabacum Bel W 3 под действием содержащегося в воздухе озона (03) на Британских островах
Классы некрозов (% поврежденной листовой поверхности): 1 gt; 0,01%; 2 gt; 0,54%; 3 - gt; 1,06%; 4 - gt; 1,59%; 5 - 2,11-2,64% (по: Tompson, Farrar, 1980).
сутки в воде (контроль) и в водной вытяжке загрязненных почв. Наиболее отзывчивы на гербицид 2,4-Д (диметиламинная соль) семена редиса красного и озимой ржи, фунгицид Тилт - семена редиса (Минеев, Ремпе и др., 1991).
На огурце и гречихе тестируют гербициды - производные мочевины и фенил- карбаматы. При этом у огурца учитывают рост первичного корня, у гречихи - утолщение стебля, деформацию зародышевых листьев, а также торможение роста. Овес и рис используют как индикаторы почвенных противозлаковых гербицидов, при этом основным тестом является инибирование роста зародышевого корня и листа. Действие пестицидов на злаки обнаруживается и по их влиянию на морфогенез растений. У озимой пшеницы при высокой пестицидной нагрузке (2,4-Д, диален, лонтрел, тилт, байлетон, метафос) наибо
лее распространенным и устойчивым типом морфоза является «мутовка» увеличение числа колосков на уступе колосового стержня. Внесение минеральных удобрений также может приводить к появлению морфозов колоса у озимой пщеницы. Генотоксичность почв можно определить в тесте по учету рецессивных генных мутаций в клетках волосков тычиночных нитей традесканции; дефектности пыльцы дикорастущих травянистых растений.