Влияние пестицидов на окружающую среду.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Закономерности содержания и поведения пестицидов в почвенном профиле
1.2. Теоретические и методические основы биотестирования
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материал исследования
2.2 Методы исследования
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Результаты гидробиологического биотеста
3.2. Чувствительность тест-объектов к содержанию пестицидов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Вся посуда перед использованием тщательно мылась и споласкивается 10 %-ным раствором азотной кислоты, затем промывается водопроводной водой и споласкивается 3-4 раза дистиллированной водой. Биотестирование проводилось с соблюдением требований к температуре, и качеству культивационной воды.
Для выполнения биотестирования реализовались следующие операции:
1. Получена водная вытяжка из анализируемых образцов почв. Затем выполнено разведение водной вытяжки в пропорции 1:10.
2. Определение токсичности каждой пробы разбавления 1:10 проводилось в пяти параллельных сериях. В качестве контроля использовалось пять параллельных серий с культивационной водой.
Для биотестирования использовали микроаквариум с лунками (рис. 3), который помещали на предметный столик бинокулярного стереомикроскопа. Одну из лунок заполняли культурой инфузорий с помощью капиллярной пипетки. В свободные лунки капиллярной пипеткой помещают по 10 - 15 особей в каждую лунку, так, чтобы на одну тестируемую пробу приходилось не менее 50 инфузорий в пяти лунках. При помещении тест-объекта количество культуральной жидкости в лунке не должно превышать 0,02 мл. Пять лунок используют в качестве контрольных.
После помещения инфузорий наливали в контрольные лунки по 0,6 мл культивационной воды, а в опытные – по 0,6 мл тестируемой пробы. Отмечали время начала биотестирования и подсчитывали под микроскопом количество особей в каждой лунке.
3. Микроаквариум с заполненными лунками помещали в термостат и выдерживали в течение 24 часа при температуре 22 - 24 0С. По истечении этого времени производили подсчет выживших и погибших особей под микроскопом. Выжившими считались инфузории, которые свободно перемещались в толще воды. Обездвиженных особей относили к погибшим. Результаты наблюдений заносились в рабочий журнал.
Если гибель парамеций в контроле превышала 10 %, результаты опыта не учитывались, и опыт повторялся.
После того, как результаты эксперимента были учтены, все парамеции выбрасывались, микроаквариумы промывались водой (температура не выше 40ОС), протирались ваткой, смоченной в спирте, промывались дистиллированной водой.
Рис. 3. Микроаквариум для размещения и подсчета инфузорий.
Подсчет инфузорий проводился под бинокулярным микроскопом в каждой лунке планшета. Подсчет инфузорий в микроаквариуме выполнялся в требуемой последовательности. Таким образом, из каждой контрольной и опытной серии подсчитывали пять лунок. Получалась выборка из пяти подсчетов.
4. Культивирование длилось 24 часа. В конце биотестирования подсчитывали количество инфузорий в контроле и опыте, как это описано в пункте 3.
5. На основании результатов подсчета клеток в каждой лунке определяли количество инфузорий (Х, кл) в контроле и опыте по формуле.
Затем, для каждого образца в опыте и в контроле вычисляли среднее арифметическое количества инфузорий в серии из пяти подсчетов по формуле:
, (1)
где Xk(on)ij – количество инфузорий в контроле и опыте (кл), mk(on)ij - количество подсчитанных инфузорий в лунке в контроле (опыте) для i-той лунки и j-гo параллельного определения, i - номер лунки суспензии, j - номер параллельного определения, I - количество лунок суспензии.
6. Для определения токсичности пробы водной вытяжки почвы рассчитывали для каждого параллельного определения коэффициент смертности инфузорий (А, %) в контроле и опыте по формуле
(2)
где - среднее количество инфузорий в j-ом параллельном определении в опыте через 24 часа, кл, - исходное количество инфузорий в j-ом параллельном определении в контроле (опыте), кл.
Для анализа качества выполнения биотеста вычислялись отклонения коэффициента смертности инфузорий в опыте от коэффициента смертности инфузорий в контроле по формуле (Аоткл):
(3)
Для каждой последовательности вычислялись статистические показатели. Среднее арифметическое вычислялось в программе Statistic DRTC 4.0 (автор Петухов А.С., 2006г.).
Точность методики измерения токсичности на основании биотестирования с использованием инфузорий характеризуется границами, в которых находится относительная погрешность определения токсичности с заданной доверительной вероятностью Р=0,95 и составляет ±60%. Наибольшее возможное значение среднего квадратического отклонения случайной составляющей относительной погрешности определения токсичности по данной методике σ (δ) составляет 30%.
7. Вывод о наличии или отсутствии токсичности пробы водной вытяжки почвы делали на основании достоверного снижения коэффициента прироста инфузорий в опыте по сравнению с контролем.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Результаты гидробиологического биотеста
Результаты выполнения биотестирования, на основании выполненных анализов по тест-системе на основе выживаемости пресноводных гидробионтов простейших - Paramecium caudatum, представлены в таблице 5. Из приведенных данных видно, что количество клеток в каждой лунке первоначально изменялось от 15 до 9, среднее арифметическое варьировало от 12 до 14 клеток. Это связано с тем, что инструменты не позволяют нанести в лунку точно число клеток инфузорий. Но в сумме в пяти лунках клеток было больше 50, что удовлетворяет условиям эксперимента.
Таблица 5.
Результаты биотестирования образцов почв на инфузории Paramecium caudatum (разведение 1:10).
Проба, индекс Степень загрязнения Повторность Число живых инфузорий, (Х, Кл). Среднее число живых инфузорий, кл. Начало опыта У-1-12 средняя 5 14 13 11 9 13 12 У-2-12 средняя 5 13 14 15 12 14 14 У-3-12. (фон) фоновая 5 11 15 13 13 15 13 Контроль 5 15 13 10 15 14 13 через 24 часа У-1-12 средняя 5 12 11 9 8 12 10 У-2-12 средняя 5 12 12 13 11 12 12 У-3-12. (фон) фоновая 5 10 14 13 13,0 15 13 Контроль 5 14 12 10 14 12 12
Выполненные подсчеты позволили рассчитать количество умерших за 24 часа инфузорий (табл. 6).
Таблица 6.
Результаты биотестирования образцов почв по иммобилизации инфузорий Paramecium caudatum (разведение 1:10).
Проба, индекс Степень загрязнения Повторность Число умерших инфузорий, кл. Среднее число умерших инфузорий, кл. через 24 часа У-1-12 средняя 5 2 2 2 1 1 2 У-2-12 средняя 5 1 2 2 1 2 2 У-3-12. (фон) фоновая 5 1 1 0 0 0 0 Контроль 5 1 1 0 1 2 1
Полученные данные показываю, что в течение 24 часов под действием водной вытяжки из почвы с разбавлением 1:10 погибло в среднем 2 клетки в пробах со средней загрязненностью пестицидами. В фоновом образце в среднем погибло 0 клеток. Среднее число погибших клеток в контроле составил 1 клетку. На основании выполненных расчетов подсчитаны статистические показатели эксперимента (табл. 7)
Таблица 7.
Статистические показатели результатов биотестирования образцов почв по иммобилизации инфузорий Paramecium caudatum (разведение 1:10).
Проба, индекс Степень загрязнения Повторность Среднее арифметическое Ошибка среднего арифметического Среднее квадратичное Среднее квадратичное отклонение Т-кретерий Стьюдента Начало опыта У-1-12 средняя 5 12,0 0,9 12,1 2,0 1,1 У-2-12 средняя 5 13,6 0,5 13,6 1,1 0,2 У-3-12. (фон) фоновая 5 13,4 0,7 13,5 1,7 0,1 Контроль 5 13,4 0,9 13,5 2,1 - Через 24 часа (живые инфузории) У-1-12 средняя 5 10,4 0,8 10,5 1,8 1,8 У-2-12 средняя 5 12,0 0,3 12,0 0,7 0,5 У-3-12. (фон) фоновая 5 13,0 0,8 13,1 1,9 0,5 Контроль 5 12,4 0,7 12,5 1,7 - через 24 часа (мертвые инфузории) У-1-12 средняя 5 1,6 0,2 1,7 0,5 1,5 У-2-12 средняя 5 1,6 0,2 1,7 0,5 1,5 У-3-12. (фон) фоновая 5 0,4 0,2 0,6 0,5 1,5 Контроль 5 1 0,3 1,2 0,7 -
На основании выполненных расчетов подсчитаны коэффициент смертности инфузорий в опыте и в контроле, а также отклонение в смертности инфузорий в опытах по сравнению с контролем (табл. 8).
Таблица 8.
Коэффициент смертности инфузорий Paramecium caudatum, и отклонение от контроля.
Проба, индекс Степень загрязнения Повторность Коэффициент смертности инфузорий (А, %) Отклонение от контроля Токсичность У-1-12 средняя 5 13,3 5,9 Не токсичный У-2-12 средняя 5 11,8 4,3 Не токсичный У-3-12. (фон) фоновая 5 3,0 -4,5 Не токсичный Контроль 5 7,5 0,0
Полученные данные показываю, что коэффициент смертности инфузорий изменялся от 13,3 в образце почвы со средним загрязнением до 3,0 в образце фоновой незагрязненной почвы. Смертность инфузорий в контроле составила 7,5 %, что удовлетворяет условиями качества проведения биотестирования (смирность в контроле не должна превышать 10%).
Отклонение от контроля в доле иммобилизованных особей не превышает 10%. В наиболее загрязненной пробе отклонение от контроля составило 5,9 %, а в менее загрязненной пробе 4,3 %. В фоновой пробе отличие от контроля по числу иммобилизованных особей инфузории было ниже, чем в контроле и составило -4,5%. Это позволяет считать результаты опыта достоверными.
Результаты испытаний токсичности образцов почв показало, что все исследованные образцы можно отнести к нетоксичным.
Таким образом, результаты эксперимента говорят об отсутствии токсичности в образцах почв загрязненных пестицидом «Табачная пыль».
3.2. Чувствительность тест-объектов к содержанию пестицидов
Полученные результаты биотестирования позволяют сделать несколько предположений. По-видимому, внесение описанных доз препарата «Табачная пыль» не достигает токсического эффекта на данном тест-объекте. В литературе указывается, что независимо от характера загрязнения пробы более чувствительным оказывается тест на дафниях, существенно меньшей чувствительностью характеризуется тест на простейших.
Другой причиной полученного результата, может быть высокая скорость разложения препарата «Табачная пыль», что не позволило выявить максимальные его концентрации. Все же, из диаграммы на рисунке 3 видно, что доля иммобилизованных особей в пробе с высоким загрязнением несколько больше остальных, но укладывается в нормативные критерии отнесения к классу токсичности.
Рис. 4. Доля иммобилизованных особей в зависимости от степени загрязнения образца почвы.
Полученные в эксперименте данные, а также описанные в публикациях результаты выявления токсичных и нетоксичных образцов, свидетельствуют, что предусмотренный стандартными методиками анализ водной вытяжки из загрязненных почв не в полной мере отражает степень потенциальной опасности загрязненных образцов. Среди основных причин может быть то, что часть токсичных компонентов связывается в почве и не переходит в водный раствор [3, 25, 26]. Результаты выполненного анализа показывают, что следует расширять спектр методик биотестирования, предназначенных для экотоксикологической оценки почв. В литературе высказывается мнение, что наиболее адекватная оценка токсичности почв, очевидно, может быть получена в биотест-системах с применением почвообитающих организмов, т.е. педобионтов. Для разных видов загрязнений (пестициды, тяжелые металлы и т.д.) необходимо подбирать методы с учетом диапазона их чувствительности.

ВЫВОДЫ
1. Анализ литературных данных показал, что при существующих методах внесения, доля ядохимиката, задерживающегося на поверхности растения, составляет 10 - 20%, остальная часть попадает на почву, создавая консервативное загрязнение. Миграция и перераспределение пестицидов в почвенном профиле осуществляется за счет диффузии в жидкой и газовой фазах, капиллярного и гравитационного перемещения воды, поглощения и экссудации корневой системой растений. Опубликованные данные о распределении хлорорганических пестицидов (ХОП) показывают, что таким пестицидам, как ХОП присуща высокая степень персистентности при относительно низкой подвижности в окружающей среде;
2. Теоретической основой широкого применения методов биотестирования является концепция биотического контроля природной среды. В 90-х годах XX века и в начале нынешнего века, активно развивается научное и практическое направление, получившее название – «биодиагностика». Биодиагностика природных сред включает два способа сбора информации о реакции живых организмов на воздействие – биоиндикацию и биотестирование. Биологические методы, как правило, обладают высокой чувствительностью, улавливают более низкие концентрации веществ, чем аналитические датчики, к тому же, как уже отмечалось, по информативности для последствий вредного воздействия, в частности, отходов на окружающую природную среду превосходят физико-химические методы анализа;
3. Результаты испытаний, токсичности образцов почв, показали, что все исследованные образцы можно отнести к нетоксичным пробам. Отклонение от контроля в доле иммобилизованных особей не превышает 10%. В наиболее загрязненной пробе отклонение от контроля составило от 5,9 % до 4,3%, а в фоновой пробе коэффициент смертности на 4,5% ниже, чем в контроле.
4. Результаты анализа показывают, что следует расширять спектр методик биотестирования, предназначенных для экотоксикологической оценки почв. В литературе высказывается мнение, что наиболее адекватная оценка токсичности почв, очевидно, может быть получена в биотест-системах с применением почвообитающих организмов, т.е. педобионтов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ганиев, М. М. Химические средства защиты растений / М.М. Ганиев, В.Д. Недорезков — М.: Колос, 2006. — 248 с.
2. Захаренко, В.А. Экономический аспект применения пестицидов в современном земледелии России / В.А. Захаренко, А.В. Захаренко // Российский Химический Журнал. Химия в сельском хозяйстве: проблемы и решения – 2005 - Том XLIX, № 3. - С. 55 – 63.
3. Ибрагимова, С.Т. Экологическая оценка нефтезагрязненных почв Казахстана по откликам стандартных биотест-систем / С.Т. Ибрагимова [и др.] // Доклады по экологическому почвоведению. - 2009. - Т. 1, №11. - С. 79 - 94.
4. Круглов, Ю.В. Микрофлора почвы и пестициды / Ю.В. Круглов – Агропромиздат, 1991. – 128 с.
5. Волгина, Т.Н. Пути распространения пестицидов в объектах окружающей среды / Т.Н. Волгина, В.Т. Новиков, Д.В. Регузова // Региональные проблемы. - 2010. - Т. 13, №1. - С. 76 - 81.
6. Ларина, Г.Е. Экологический контроль состояния агроэкосистем / Г.Е. Ларина // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2010. - №10. - С. 39 - 41.
7. Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации., Приложение к журн. “Защита растений”. - 2004. - № 5.
8. Воробьева, Т.Н. Оздоровление почвы от токсичных остатков почвенными микроорганизмами / Т.Н. Воробьева, А.А. Гончарова // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2010. - № 4. - С. 99 - 104.
9. Лунёв, М.И. Мониторинг пестицидов в окружающей среде и продукции: эколого-токсикологические и аналитические аспекты / М.И. Лунёв // Российский Химический Журнал. Химия в сельском хозяйстве: проблемы и решения. – 2005. - Том XLIX, №3. - С. 64 – 70.
10. ГН 1.2.2701-10 Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды (перечень). утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 2 августа 2010 г. N 101.
11. СП 1.2.1170-02 1.2. Гигиена, токсикология, санитария. Гигиенические требования к безопасности агрохимикатов. утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 23 октября 2002 г. № 36.
12. Мониторинг пестицидов в объектах окружающей среды Российской Федерации: Ежегодник., М.: Метеоагентство Росгидромета, 2005. - 55 с.
13. Курбацкий, Н.Я. Устойчивость хлорорганических пестицидов в дерново-подзолистых почвах (на примере атразина) / Н.Я. Курбацкий, Д.Н. Липатов, А.И. Щеглов // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. - 2006. - №4. - С. 1 - 10.
14. Тимофеева, С.С. Современные методы экологической диагностики загрязнения почв / С.С. Тимофеева // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2011. - Т. 58, №11. - С. 88 - 94.
15. Трублаевич, Ж.Н. Мониторинг загрязнения почв пестицидами: влияние высушивания проб почвы на обнаружение пестицидов / Ж.Н. Трублаевич, Н.Н. Лукьянова, Э.И. Бабкина // Агрохимия. - 2007. - №2. - С. 58 - 65.
16. Фомин, Г.С. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. Справочник. / Г.С. Фомин, А.Г. Фомин - М.: Протектор, 2001. - 304 с.
17. Морозов, Н.В. Элиминирование и детоксикация хлор- и фосфорорганических ядохимикатов макрофитами / Н.В. Морозов // Вестник Татарского государственного гуманитарно-педагогического университета. - 2006. - №7. - С. 126 - 133.
18. Сметник, А. А. Миграция пестицидов в почвах / А.А. Сметник, Ю.Я. Спиридонов, Е.В. Шеин — М.: РАСХН-ВНИИФ, 2005. - 327 с.
19. Робертус, Ю.В. Предварительные результаты экспериментальных работ по химической детоксикации загрязненных пестицидами почвогрунтов / Ю.В. Робертус [и др.] // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2008. - №5. - С. 26 - 31.
20. Беднаржевский, С.С. Применение физико-химических методов и биотестирования для системного анализа качества почв в районах нефтедобычи / С.С. Беднаржевский [и др.] // Вестник новых медицинских технологий. - 2009. - Т. 16, № . - С. 167 - 169.
21. Беднаржевский, С.С. О корреляции информационных данных биотестирования и экоаналитического контроля окружающей среды в районах нефтедобычи / С.С. Беднаржевский [и др.] // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Математика, механика, информатика. - 2007. - Т. 7, №1. - С. 3 - 8.
22. Пуртова, Л.Н. Влияние гербицидов на процессы гумусообразования и микробиологическую активность в почвах Приморья / Л.Н. Пуртова, [и др.] // Вестник Дальневосточного отделения РАН. - 2007. - № 2. - С. 140 - 145.
23. Биологический контроль окружающей природной среды: биоиндикация и биотестирование / под ред. О.П. Мелеховой, Е.И. Егоровой. - Изд. центр «Академия». 2007. – 288 с.
24. Олькова, А.С. Эффективность методов биотестирования при оценке состояния почв в зоне локального загрязнения техногенным минеральным фосфором / А.С. Олькова, Т.Я. Ашихмина // Теоретическая и прикладная экология. - 2008. - №04. - С. 107 - 117.
25. Терехова, В.А. Технологии биотестирования в оценке экотоксичности отходов / В.А. Терехова // Экология производства. – 2009. -№1. С. 48 – 51.
26. Терехова, В.А .Биотестирование в оценке безопасности искусственных почвогрунтов из органосодержащих отходов / В.А. Терехова // Экология производства. - 2010. - №2. - С.56 - 58.
27. Водянова, М.А. Биотестирование и микробиологические методы в оценки загрязнений почв / М.А. Водянова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2006. - №8. - С. 202 - 206.
28. Плешакова, Е.В. Разработка нового метода определения токсичности нефтезагрязнённой почвы / Е.В. Плешакова // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - Т. 3, №1. - С. 188 - 193.
29. Шадрин, И.А. Оценка токсичности почв различных районов г. Красноярска по реакции выживаемости инфузории Paramecium caudatum / И.А. Шадрин // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2007. - №3. - С. 116 - 122.
30. Саксонов, М.Н. Определение класса опасности отходов методами биотестирования / М.Н. Саксонов, А.Э. Балаян, О.А. Бархатова // Известия Иркутской государственной экономической академии (Байкальский государственный университет экономики и права). - 2011. - №1. - С. 51 - 51.
31. Саратовских, Е.А. Генотоксичность пестицидов в тесте Эймса и их способность к образованию комплексов с ДНК / Е.А. Саратовских, [и др.] // Экологическая генетика. - 2007. - Т. V, №3. - С. 46 - 54.
32. Халилова, А.А. Сравнительная оценка токсичности сточных вод, содержащих ионы хрома и никеля с применением различных биотест-объектов / А.А. Халилова, А.В. Яковлева, А.С. Сироткин // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №10. - С. 392 - 400.
33. Черемных, Е.Г. Автоматизация биотестирования почв на основе обработки изображения / Е.Г. Черемных, Л.П. Воронина // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. - 2007. - №3. - С. 47 - 50.
34. ФР.1.31.2005.01882 Методика определения токсичности проб почв и донных осадков экспресс-методом с применением прибора «Биотестер»,. СПб., 2005 г. 17 с.
35. ФР.1.39.2006.02506. Методика определения токсичности отходов, почв, осадков сточных, поверхностных и грунтовых вод методом биотестирования с использованием равноресничных инфузорий Paramecium caudatum Ehrenberg ПНД Ф Т 14.1:2:3.13-06: ПНД Ф Т 16.1:2.3:3.10-06. (ЛЭТАП, МГУ).
36. Орлов, Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. -— М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. — 376 с.
37. Минеев, В.Г. Агрохимия / В.Г. Минеев – Изд.: МГУ, 2006 . - 751 с.
2