Дисперсные грунты как объекты биодиагностики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В связи с постоянным увеличением числа потенциально токсичных соединений, усложнением их состава и многообразием возможных путей их попадания в окружающую среду в различных направлениях исследований на первый план выходят методы оценки качества и состояния природных сред, основанные на использовании биологических объектов – биодиагностика. Методики исследования водных сред и почв достаточно хорошо развиты, однако в отношении грунтовых систем на сегодняшний день не существует четко оформленной и общепринятой теории экологического нормирования их состояния, в том числе на основе биотической концепции. В статье даны базовые понятия и описаны основные применяемые на сегодняшний день методики биодиагностики экологического состояния как природных сред в целом, так и грунтовых систем в частности. С учетом базовых позиций грунтоведения охарактеризованы особенности проведения оценки экологического состояния в отношении дисперсных грунтов. На основании результатов, проведенных авторами масштабных экспериментальных исследований, показаны результаты применения методик биотестирования с использованием гидробионтов, аппликатного и элюатного фитотестирования на различных тест-культурах по отношению к грунтовым системам. Высказаны предложения по совершенствованию биодиагностики экологического состояния дисперсных грунтов с учетом особенностей объекта исследования и возможных путей миграции токсикантов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Ю. Григорьева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: ikagrig@inbox.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

А. В. Морозов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: morozov8pro@yandex.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

С. С. Садов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: sergik0599@mail.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Анализ выполнения задач государственной политики в области экологического развития и соответствующих Поручений Президента Российской Федерации. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), Национальное информационное агентство “Природные ресурсы” (НИА-Природа), 2016. 54 c.
  2. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / [Кол. авт.: О.П. Мелехова, Е.И. Сарапульцева, Т.И. Евсеева и др. М.: ИЦ Академия, 2010. 288 с.
  3. Галицкая И.В., Костикова И.А. Изучение загрязненных грунтов как вторичного источника загрязнения на территориях размещения полигонов ТКО // Сергеевские чтения. Фундаментальные и прикладные вопросы современного грунтоведения. Вып. 23. М.: ГеоИнфо, 2022. С. 348-354.
  4. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям: методическое пособие МГУ им. М.В. Ломоносова, Геогр. фак. М.: Изд-во Московского университета, 1997. 102 с.
  5. ГОСТ Р 58556-2019. Оценка качества воды водных объектов с экологических позиций. URL: https://gostassistent.ru (дата обращения 10.02.2024)
  6. ГОСТ Р 70229-2022. Почвы. Показатели качества почв. URL: https://gostassistent.ru (дата обращения 10.02.20224)
  7. ГОСТ 17.4.4.02-2017. Охрана природы (ССОП). Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. URL: https://gostassistent.ru (дата обращения 10.02.2024)
  8. ГОСТ Р ИСО 22030-2009. Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений. URL: docs.cntd.ru (дата обращения 10.02.2024)
  9. ГОСТ Р ИСО 18763-2019. Качество почвы. Определение токсического воздействия загрязняющих веществ на всхожесть и рост на ранних стадиях развития высших растений. М.: Стандартинформ, 2019. 27 с.
  10. Государственный доклад “О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2018 году”. М.: Минприроды России; НПП “Кадастр”, 2019. 844 с.
  11. Григорьева И.Ю. Задачи геоэкологии и грунтоведения при экспериментальной оценке класса опасности грунтов как отходов// Сергеевские чтения. Обращение с отходами: задачи геоэкологии и инженерной геологии. Вып. 20. М.: РУДН, 2018. С. 106-112.
  12. Григорьева И.Ю., Сарженко М.Н. О биотестировании загрязнённых грунтов при инженерно-экологических изысканиях // Геоинфо. Электронный журнал. 2018. № 12 https://geoinfo.ru/product/grigoreva-iya-yurevna/o-biotestirovanii-zagryaznennyh-gruntov-pri-inzhenerno-ehkologicheskih-izyskaniyah-38466.shtml
  13. Доклад “О состоянии окружающей среды в городе Москве в 2016 году” / Под ред. А.О. Кульбачевского. М.: ДПиООС; НИиПИ ИГСП, 2017. 363 с.
  14. Золотарёва О.А., Плеханова И.О. Нормирование состояния почв разных типов по показателям биологической активности, фитотоксичности и подвижности ТМ // Биодиагностика и экологическая оценка окружающей среды: современные технологии, проблемы и решения: матер. IV междунар. симп. М.: Научная библиотека МГУ, 2023. С. 88-94.
  15. Капелькина Л.П., Бардина Т.В. Методы биотестирования природных и техногенных сред, используемые Санкт-петербургским федеральным исследовательским центром РАН // Биодиагностика и экологическая оценка окружающей среды: современные технологии, проблемы и решения: матер. IV междунар. симп. М.: Научная библиотека МГУ, 2023. С. 100-105.
  16. Китова А.Е. Амперометрические микробные и ферментные биосенсоры для детекции углеводов, спиртов и нитроароматических соединений: дисс. ... уч. ст. к.б.н. Пущино: ИБФМН, 2009. https://www.dissercat.com/content/amperometricheskie-mikrobnye-i-fermentnye-biosensory-dlya-detektsii-uglevodov-spirtov-i-nitr
  17. Костенко Е.А. Мониторинг загрязнения сельскохозяйственной зоны г. Ставрополя методом биотестирования // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2015. №2. С. 15-21.
  18. Лабораторные работы по грунтоведению: учеб. пос. / Под ред. В.Т. Трофимова, В.А. Королева. 3-е изд., перераб. и доп. М.: “КДУ”, “Университетская книга”, 2017. 656 с.
  19. Левич А.П. Биотическая концепция контроля природной среды // Доклады Академии наук. 1994. Т. 337. № 2. С. 280-282.
  20. Лисовицкая О.В., Терехова В.А. Фитотестирование основные подходы, проблемы лабораторного метода и современные решения // Доклады по экологическому почвоведению. 2010. Т. 13. №1. С. 1-18.
  21. Приказ Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 04.12.2014 № 536 “Об утверждении Критериев отнесения отходов к I-V классам опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду” (Зарегистрирован 29.12.2015 № 40330). URL: http://publication.pravo.gov.ru (дата обращения 20.11.2023)
  22. Рахлеева А.А., Данилова М.А., Терехова В.А. Анализ данных о чувствительности некоторых тест-видов инфузорий к условиям разной минерализации среды // Матер. IV Междунар. симп. “Биодиагностика и экологическая оценка окружающей среды: современные технологии, проблемы и решения”. М.: Постер-М, 2023. С. 213-218.
  23. РД 52.24.868-2017. Использование методов биотестирования воды и донных отложений водотоков и водоемов. URL: https://gostassistent.ru (дата обращения: 08.02.2024).
  24. РД 52.24.905-2020. Оценка токсичности воды и водных вытяжек донных отложений поверхностных водных объектов методом биотестирования по изменению оптической плотности культуры микроводоросли Chlorella Vulgaris URL: https://gostassistent.ru (дата обращения: 08.02.2024).
  25. Смуров А.В. Основы экологической диагностики. М.: Изд-во “Ойкос”, 2003. 188 с.
  26. СП 2.1.7.1386–03. Определение класса опасности токсичных отходов производства и потребления. URL: http://ohranatruda.ru (дата обращения: 20.11.2023).
  27. Терехова В.А. Биотестирование почв: подходы и проблемы // Почвоведение. 2011. № 2. С. 190-198.
  28. Терехова В.А. Биотестирование экотоксичности почв при химическом загрязнении: современные подходы к интеграции для оценки экологического состояния (обзор) // Почвоведение № 5. 2022. C. 586-599.
  29. Терехова В.А., Кулачкова С.А., Морачевская Е.В., Кирюшина А.П. Методология биодиагностики почв и особенности некоторых методов биоиндикации и биотестирования (обзор) // Вестник Московского университета. Сер. 17. Почвоведение. 2023. Т. 78. № 2. С. 35-45.
  30. Тимофеева С.С. Современные методы экологической диагностики загрязнения почв // ВЕСТНИК ИрГТУ. 2011. № 11. С. 88-94.
  31. Уткин Д.В., Осина Н.А., Куклев В.Е. и др. Биосенсоры: современное состояние и перспективы применения в лабораторной диагностике особо опасных инфекционных болезней // Проблемы особо опасных инфекций. 2009. № 4(102). С. 11-14.
  32. Федосеева Е.В., Лучкина О.С., Терешина В.М. и др. Факультативные патогенные грибы как индикаторы загрязнения почв тяжелыми металлами // Матер. IV Междунар. симп. “Биодиагностика и экологическая оценка окружающей среды: современные технологии, проблемы и решения”. М.: Постер-М, 2023. С. 253-259.
  33. ФР.1.39.2007.03222. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний. URL: https://files.stroyinf.ru (дата обращения: 08.02.2024).
  34. Яковлев А.С., Евдокимова М.В., Терехова В.А. и др. Перспективы экологической оценки и нормирования качества почв и земель и управления их качеством // Вестник Московского университета. Сер. 17. Почвоведение. 2023. Т. 78. № 4. С. 55-62.
  35. Alwan S.W. Bioassay of crude oil toxicity in soil and Vecia Faba L. plant // Plant Archives. 2018. V. 18. No. 2. P. 2573-2579.
  36. Casseils N.P., Lane C.S., Depala M. et al. Microtox testing of pentachlorophenol in soil extracts and quantification by capillary electrochromatography (CEC) - A rapid screening approach for contaminated land // Chemosphere. 2000. V. 40. No 6. P. 609-618. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00322-7
  37. Chang Z.Z., Weaver R.W., Rhykerd R.L. Oil bioremediation in a high and low phosphorous soil // Journal of Soil Contamination, 1996. V. 5. Is. 5. P. 215-224.
  38. David M., Levente K., Sandor A.P., Zsolt K. Applying Bioassays for Investigation of Soils from Suburban Green Sites // CSEE’20. Virtual Conference. 2020. No. ICEPTP 108. P. 1-6. https://doi.org/ 10.11159/iceptp20.108
  39. Doran J.W., Zeiss M.R. Soil health and sustainability: managing the biotic component of soil quality // Applied Soil Ecology. 2000. V. 15. https://doi.org/10.1016/S0929-1393(00)00067-6
  40. Liu X., Germaine K.J., Ryan D., Dowling D.N. Whole-cell fluorescent biosensors for bioavailability and biodegradation of polychlorinated biphenyls // Sensors. 2010. V. 10. P. 1377-1398.
  41. Marlon E.V., Juan G.F., Francisco P.M. Determination of phytoxicity of soluble elements in soils, based on a bioassay with lettuce (Lactuca sativa L.) // Science of The Total Environment. 2007. V. 378. No. 1-2. P. 63-66. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.01.007
  42. OCSPP 850.4230. Ecological effects test guidelines. Early seeding growth toxicity test. URL: https://nepis.epa.gov (дата обращения 10.02.2024)
  43. Persoone G. Recent new microbiotests for cost-effective toxicity monitoring: the Rapidtoxkit and the Phytotoxkit // 12th Int. Symp.on Toxicity Assessment. Book of Abstracts, 2005. P. 112.
  44. Persoone G., Wadhia K. Comparison between Toxkit microbiotests and standard tests’ // Ecotoxicological Characterization of Waste. Results and Experiences of an International Ring Test. Moser H, & Rombke J. (eds.). Springer Ltd. New York. 2008. P. 213-216.
  45. Plaza G., Nalęcz-Jawecki G. The application of bioassays as indicators of petroleum-contaminated soil remediation // Chemosphere. 2005. V. 59. No. 2. P. 289-296. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.11.049
  46. Santin-Montanya I., Alonso-Prados J.L., Villarroya M. Bioassay for determining sensitivity to sulfosulfuron on seven plant species // J. of Environmental science and health. Part B. 2006. V. 41. P. 781-793. https://doi.org/10.1080/03601230600805782
  47. Shao C.Y., Howe C.J., Porter A.J. et al. Novel cyanobacterial biosensor for detection of herbicides // Appl. Environ. Microbiol. 2002. V. 68. № 10. P. 5026–5033.
  48. Susanna S., Laura O., Aldo V. Application of Biotests for the Determination of Soil Ecotoxicity after Exposure to Biodegradable Plastics // Frontiers in Environmental Science. 2016. V. 4. Art. 68. P. 1-12. https://doi.org/10.3389/fenvs.2016.00068
  49. Toyama Prefecture. The Itai-itai Disease Museum. URL: https://www.pref.toyama.jp/1291/ kurashi/kenkou/iryou / 1291/Russia/index.html (дата обращения 20.11.2023)
  50. Werlen C., Marco C.M., Jaspers J. Measurement of Biologically Available Naphthalene in Gas and Aqueous Phases by Use of a Pseudomonas putida Biosensor // Applies and Environmental Microbiology. 2004. Jan; 70(1):43-51. https://doi.org/10.1128/AEM.70.1.43-51.2004

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Образование отходов производства и потребления по классам опасности в России, млн т [составлен авторами на основе данных 1, 10, 13].

Скачать (125KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Общий вид результата биотестирования на дистиллированной воде (а), песке (б), супеси (в) и суглинке (г) в чашках Петри с использованием культуры кресс-салата (Lepidium sativum L.).

Скачать (318KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Полуавтоматическая обработка результатов биотестирования с использованием программного комплекса на основе машинного обучения (а – контрольная проба, б – супесь, отобранная на территории г. Москва).

Скачать (468KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Последовательность проведения биотестирования с использованием ветвистоусых рачков Daphnia magna Straus.

Скачать (207KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Последовательность проведения биотестирования с использованием Scenedesmus quadricaudа.

Скачать (229KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Фрагмент рабочего журнала результатов планшетного фитотестирования.

Скачать (589KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Пути возможного попадания химических элементов из верхних горизонтов земной коры в организм человека.

Скачать (493KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Индекс токсичности исследуемых проб, определенный при планшетном фитотестировании, по отношению к горчице белой (Sinapis alba L.). По оси абсцисс указан состав модельного загрязнения кварцевых мелких песков: ДТ – дизельное топливо, NaCl – раствор поваренной соли; в скобках − процентное содержание по массе загрязняющего вещества.

Скачать (157KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Полуавтоматическая обработка результатов фитотестирования с использованием программного комплекса на основе машинного обучения (а – контрольная проба, б – проба с комбинированным модельным загрязнением).

Скачать (414KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».