Способ определения степени загрязнения почв тяжелыми металлами

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕН1-1Я ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ путем выращивания почвенных микроорганизмов и их микроскопирования, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения точности определения , почвенные микроорганизмы выращгшают непосредственно в почве свнесением в нее органического источника углерода, а степень загрязнения определягЬт по изменению структуры и состава сообщества микроорганизмов в почве путем ее прямого микроскопирования . 2. Способ по п. 1, отличаюis щийся тем, что изменение структуры и состава сообщества микроорганизмов в почве определяют путем микроскопирования ее в сканирлющем электронном микроскопе.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19} М

3 (51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3505834/30-15 (22) 16.08.82 (46) 15.05.84. Бюл. и 18 (72) В.С. Гузев, С.В. Левин, И.П. Бабьева и Д.Г. Звягинцев (53) 63 1..461:546.48.546.81(088.8) (56) 1. Зырин Н.Г. и др. Система полевых и лабораторных исследований при контроле загрязнения почв тяжелыми металлами предприятиями цветной металлургии. — Тяжелые металлы в окружающей среде. Изд-во Моск.ун-та, 1980,с. 1320.

2. Бабьева И.П., Левин С.В., Решетова И.С. Изменение численности микроорганизмов в почвах при загрязнении тяжелыми металлами. — Тяжелые металлы в окружающей среде, Изд-во

Моск. ун-та, 1980, с. 115-121. (54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕПЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ путем выращивания почвенных микроорганизмов и их микроскопирования, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности определения, гочвенные микроорганизмы вырашивают непосредственно и почве с внесением в нее органического источника углерода, а степень загрязнения определяЮт по изменению структуры и состава сообщества микроорганизмов в почве путем ее прямого микроскопирования.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что изменение структуры и состава сообшества микроорганизмов в почве определяют путем микроскопирования ее в сканирующем электронном микроскопе.

1 7

Оi. P:1

1 1,,, 7 7 )

1:- : I I () .. > И -, D 7-7 О O Г ", . „. З 7 i () .;

B 1 H . -T T:.

7 !,1! i ) .; 1 л .7. (i Tt (3 P.,(, (:11 :!» и, (. Г(1,- О-;!);ТР О!!О((С (.)- ;3(рт («>.1): (! С.".О ,Ъ;.1(1;(тКЕ (1DC!;l (,.!1(I! ()

7 (1(Г Г > - Я;:(1

-1

17 7У

-1 3Р" "з11 г Н(Соб С!.(-г - ((! I C .. T3 E Н Н 17ГУ Я О Я

Л Лl !)>7 3Н С l!И5 Г(О(3Б ТЯУ.СИ)г

-!О Я .СО.г:!()т!!Ь л;. .ОН.,С>(т.

Р7 >ТОЛ(..Г(ОС()

, Ст(111(1.33.:1= )Ю ГС)! .> ..

О; I j, t :, 1. 5-)(i!!)(...i ò (7 1.)1с 1) 1

1(:::.. (>-(7-1 ° .-; Н7И (ОТ,7 1 г.Г>л (3 (1,; Г НГГ Я i! !it)I, >(. 1 !17-7(1 () i \)

Л(Д !)(. ) (..

: J ) 7 !

liI. . )3 с Е;Т .: Я . Н i . (i " I . (3 J i и .I i iii Х ,II& C Г:.)Рi НС „T i 1:"(C!:-ij .!.i. ;,1 ", 1, 1(;7>7 .I -t t>(Ii" (.!It. Я 1(i:

Н О С (:; ): ) (.-I (=, i С . 1И 7. (1 Е (T"

И 1 О СОГ3)- -1 (НС С)(Л С 017(Г Г . — 1 С i. v .

"17)1(И ..1 -(!IНI)С3 *,1.tI(PО,(:, 1 ("

ШЛ)АНЮТ 17РГ1ОСЗ< ДСТБЕ11 C . :, ((СР1(ИСМ 13 ..!, e Ор".. ЯНИ.1-. с -;(â —.,, 1 (-,.7

VГ„12p(>(1г7 (Т СT С1 С Н Ii . Н1 p Л 31) ".- ". !:T (!1;)(7 ТСГ =Ю"" PC " )И1СНС il! Ю i " !(3",1< ) Г)

С TR 132 СО(0 1(ССТ3,(11!;(")() -, 7

11,: t 7!.t 37 if!) Ilail(i I ., ()

">(,: -.(! i;.,l(: И!3 Е i) II

"(31 ? () С Е 1il)".;:) (3*,1 — I Я с . ( (» 1 7(:, „!! (>IT(>(в (, О. ", О (;.; 1)Г(:=(Т . 1 (-1; 111, (7 ("- (i;i i!)И!, — Ы>!И—

I j1. . ==1!(!;: 1, 1> !-. НО 1;И !: . !J: 1Л ii ;1 1;:.1(: 7 Н()1 ., 1О (,I ji! IË И. 1 ;"1И)1,:!ОС =.ОС: : - .: ",:i О °

1! 11 г. 1 () Я Г ( 1 1(Ял) 1

) ГI :.!: i (1.! (:1(() 1(.:= 3 Ь:—

-:- -л " "(- . } И(:1

1,(., l i) 1717711 ". ) ", Т,";31 Я

-)-7(1 .(1() - ((7

" ii " 1 " "I Тс — i i 13 )3Д 3!Il,, 3 ; "" !! i!!j(J f!! .1 :,-! II ЯЯ:1 ГСЛ1

: ПН,)И (Л С!!,!i(Г:. . (I . !ЕИ

7,7.(7..) - .... - С ..i I, () - . 11: вЂ,;;;, Jl ! I .(: i ii ii ) ()

-.) . - )г!г)1!в

IP!J " " О Я 1 . - . - Г I.H 3 !; (. 1)7j:.! 11) Ю . 1 j)И . .i(. ГО>(ННОИ (1

7, i

1 — 2 - t:-(!: (!!, L.

17, .;- 1;(-,:, .О(. II (г!3 (Г3 „:,()!1Я -, ()»; 1 r У(.Г т)Я Г((. !71(ii;)OPI i

,О 3,(. 1(1„1,1-: 11!И -Ig;- (,);;.IСЕ, ),77

11) ". 7() lit="C (, 7)J,ИН.! 11С-(. J БИ,I ;) : ". Л(I 1 И

С.) Г 711;> "3 ;О 3 ;;i: 3Я, -,1 С

1092412 почве доминантам является гриб Chaetomium sp. 1, часто встречающимся актинамицет 8, единичными — актинамицеты: Streptnmyces sp. гр. griseus

1, Streptomyces sp гр. griseus 2, 5

Streptomyces sp. б (гр. albus); грибы: Trichurus sp., Acremonium charti cola, Monilia geophila., Aspergillius .ustus, Stachybotrys atra, Penici11ium funiculosum, Monoci11ium sp.

При внесении свинца в виде растворимой соли — Pb(CHgCOG) в концентрации до 100 мг- свинца/кг воздушносухой почвы в составе и структуре сообщества не происходит никаких существенных изменений. После этой дозы начинается снижение доли актинамицета 8, затем постепенно исчезают из состава сообщества некоторые редко встречающиеся виды актинамицетов и грибов. Резкий перелом в структуре сообщества при относительно постоянном составе начинается с дозы

200 мг свинца/кг почвы. Таким образам 200 мг свинца/кг почвы является верхней границей 1-й зоны и нижней границей 2 — й. После названной дозы

:снижается доля доминирующего организма 1-й зоны — Chaetomium sp. 1, а многие единичные организмы 1-й зоны вы- 30 ходят в часто встречающиеся (А. ustus

Streptornyces зр. б, Мопос1111um sp.) или даже в доминанты — Streptomyces

sp. гр. griseus 2. Появляются некоторые HOBble sII II — ChaetoIIIium sp. 2 (при 150-200 мг свинца), при 300 мг свинца этот вид уже доминирует в сообществе. С 300 мг свинца в сообществе в качестве единичного обнаруживают гриб Coniothyroum sp. 2, а с 1000 мг40

Stysanus sp. Однако при дальнейшем увеличении концентрации свинца наблюдают постепенное снижение доли всех указанных микроорганизмов и выпадение их из состава сообщества. При 10000 мг д5 свинца в состав сообщества входят и начинают бурно развиваться еще 2 новых вида грибов: Aspergillius

flavus II Sepedonium sp. Второй перелом в составе и структуре сообщества наблюдают при концентрации свинца

20000 мг/кг почвы. После этой дозы как состав так и структура сообщества полностью изменяются по сравнению с предыдущими зонами. В составе саоб55 щества остаются два организма.

А. flavus u Sepedonium sp., биомасса которых занимает всю поверхность почвы. Таким образом, доза 20000 мг свинца является верхней границей 2-й зоны и нижней грани:,,"-й З-й, 4-я зона начинается после 70000 мг свинца, когда наступает полное подавление раста и развития всех микроорганизмов.

Выделенные зоны реакции микробного сообшества на загрязнение: зона

Гомеостаза (Π— 200 мг Р :/кг псчвы, . состав и структура сообщества "-десь стабильны и неотличимы ст кант;;.Оля; зона с (200-?0000 мг свин-.,а/-;г), где састав сообщества в аснов1ам астается неизменным а с.-.рукгург псдэергается резким и значительным и =менениям; зона резистентности (20000—

70000 мг свинца/кг), где состав и структура сообщества полностью обновляются пс сравнению с контролем, причем состав сообщества представлен

1-2 видами (рези"тентными к высокому давлению антропогенного фактора); зон". репрессии (выше 70000 мг свинца/кг почвы), где рост II развитие микроорганизмов практически по,пнсстью подавлены.

Сходную картину наблюдают при внесении растворимой co>II свинца на других почвах зональнога ряда, а также при в1-;есенк11 pacòваримсй сали кадмия, Аналог 1чна I.лияние и нерастворимых соединений c=-инца и кадмия — окислов (табл. 1). 11зтабл. 1 видна, чтс границы зан в случае внесения маларастваримых соединений тяжелых металлов сдвигаются в сторону увеличения абсолютных концентраций тяжелых металлов.

Все указанное наблюдают в модель.ном эксперименте с зснальнымн псчва— ми, .в естественнь:х условиях незагрязненными тяжелыми металлами.

Пример 2. Свасаб проводят сог11аснс пример 1> нс в качестве испытуемого объекта берут почву, в которую длительное время естест-венным образам паст -пали тяжелые металлы (фиг, 2).

Как показана на фиг. 2, в сероземе типичном, длительное ьремя загрязнявшемся тяжелыми металлами, выделяют всего 3 зоны. Сравнение фиг. 1 и

2 показывает. что по составу, а главное по структуре микробного сообщества 1-я зона загрязненной почвы соответствует 2-й зоне незагрязненной почвы, т.е. зоне стресса. В табл. 2 даны границы зан для незагрязненнсй (зональной) и загрязненной почв. От у

1 (, ll

} () т . с

° () <

1

ИЛ

"г. l!

g, f ( . (} f

1092412

Таблица

Количественные характеристики зон реакции микробного сообщества дерново-подзолистой почвы на загрязнение разными формами соединений тяжелых металлов

Границы выделенньгх зон в мг метачла/кг воздушно-сухой почвы

Зоны реакции микробного сообщества

Металлы

Растворимая соль Нерастворима- . соль

0-20

0-3С0

0 — 7

0-200

Кадмий

Свинец

Зона гомеостаза

-20-3000

300-20000

7-700

200-7000

Кадмий

Свинец

Зона стресса

3000-H/ О

2000С-Н/0

700-7000

7000-70000

Кадмий

Свинец

Зона резистентности

Вы.п е 7 000

Вьш; е 7 0000

Не обнаруж"-.ïà

Не обнаружена

Кадг.;ий

Свинец

Зона репрессии

Таблица 2

CpGBHpHHp количественных характеристик -.он реакции микробного сообщества незагрязненной и загрязненной почвы — серозема типичного

Грань".„.ь; зон в ггг металла/кг почвы

Металлы

Зоны реакции микробного сообщества

Загрязненная почва

Незагрязненная (зональная) почва

0-10

0-200

10-700

200-20000

Кадмий

Свинец

Не обнар жена

Не обнаружена

Зона гомеостаза

0-300

0-3000

Кадмий

Зона стресса

Свинец

700-7000

20000-70000

Кадмий

Свинец

300-7000

3000-70000

Зона резистентности

Вьш е 7000

Вьшге 70000

Вьпп е 7 000

Выше 70000

Кадмий

Свинец

Зона репрессии

0 и а 3

В Н Е 3 а г Pi3 3 Н Е и 0 V

3 а Г .. я 3 н я в .и = . (:(с F "! . ". Б ( (ΠŠ—, г3 Е М Я

"Е;::Е;; гнин:НОК. (, ОНЦЕ Н1-,За Л.(.;1; гt!. —,.ОВ Н;.:,;, г 30 3)l" IIIHO— !

t (t

Металль(l....,.3..,,. ,НЕ:aÃPß3НЕ: . 3>. ! (30 I-. Q.!! В НЕЯ (по (вя

1а л 3 ((е н(1.=.(в j I . 3 -

Кадмий г1 (g

Свинец

4,,Р .бССЛЮт.—:Ь(Е КОШ(Е: " ..:!t? I гг3!,j;!I.НЛ.. (Ета. (ЛОВ

1092412

Составитель Л. Рубинова

Редактор !!. Еасарда Техред А.Бабинец

1;орректор А. Ференц

Подписное

Филиал ПШ! "Патент",г.Ужгород,, ул. Проектная, 4

Заказ 32ч7/28 Тираж 823

ВI!!81ÏÈ Государственного комитета ГССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5