В настоящее время все большее значение приобретает разработка методов оценки антропогенного воздействия на почву. В практике мониторинга почв наиболее распространенным подходом остается анализ уровней концентраций токсичных соединений с использованием физико-химических методов. Однако с такими оценками ассоциировано слишком много неопределенностей, в частности, он не учитывает возможности возникновения синергических и антогонистических эффектов при одновременном воздействии нескольких неблагоприятных факторов. Проблемы, связанные с необходимостью контроля реальной ситуации с антропогенным загрязнением почв, заставляют наряду с химическим анализом внедрять новые подходы к контролю опасности токсикантов с оценкой интегральной токсичности почвы, отражающей влияние на нее всего комплекса факторов. К таковым относятся биоиндикационные методы, позволяющие оценить состояние среды по изменению состояния живыхсуществ.
Целью нашей работы была оценка состояния техногенно трансформированных почв Западной Якутии по показателям всхожести и мутагенной активности лука-батуна Allium fistulosum L.
Материалы и методы исследования
Обследована территория Мирнинского промышленного узла (зона воздействия алмазодобывающей промышленности), площадки 8 геологоразведочных скважин Чаяндинского нефтегазоконденсатного и Среднетюнгского газоконденсатного месторождений, а также аласные экосистемы Западной Якутии. Семена проращивали в чашках Петри на исследуемых образцах почвы в термостате при температуре +25 °С [1]. В качестве контроля использовали дистиллированную воду и почвы, отобранные из природных биотопов того же района. Фиксацию проростков проводили спирт-уксусной кислотой 3:1 в течение суток при +4° С. Структурные изменения хромосом учитывали анателофазным методом на временных давленых препаратах, окрашенных реактивом Шиффа [4, 5]. Для подсчета патологий митоза (ПМ) учитывали процент клеток с нарушениями от общего числа анателофазных клеток [2]. Всего проанализировано 97 почвенных проб, более 35000 анателофазных клеток. Значимость различий оценивали по критерию Стьюдента [3].
Результаты исследования и их обсуждение
Спектр патологических митозов был представлен основными типами цитогенетических нарушений – хромосомные и хроматидные мосты, одиночные и парные фрагменты, отставания и забегания хромосом. В исследуемых пробах отмечено преобладание одиночных и парных мостов и отставаний хромосом.
В зоне влияния алмазодобывающей промышленности обследованы отвалы, дражные полигоны, берега хвостохранилищ, участки, подверженные запылению с отвалов, в том числе территория г. Мирный. Для грунтов, отобранных на территории Мирнинского промышленного узла, показатели всхожести семян Allium fistulosum варьировали в пределах от 20 до 74 %. Высокая токсичность почв характерна для проб, отобранных на территории промышленных предприятий, в частности, автобазы МГОК и дражного полигона (30–31 %). Анализ проростков по длине показал угнетение роста и развития растений в пробах, отобранных на этих же участках, а также на территории карьера им. XXIII партсъезда и месторождения «Водораздельные галечники».
Мутагенная активность на техногенно нарушенных участках колебалась в пределах 7,5–15,9 % (в контроле – 3,7–6,5 %), при этом в большинстве проб различия с водным контролем и фоновыми территориями статистически значимы, а наиболее высокий уровень МА (15,9 %) отмечен в пробе, отобранной в пойме р. Тымтайдах, где происходил сброс высокоминерализованных шахтных вод. Повышение МА отмечено также на территории г. Мирный, это свидетельствует о том, что загрязнение от техногенно нарушенных земель распространяется на жилую зону. Детальное исследование показало, что наиболее загрязнен промышленный район города [7]. Кроме того, в исследуемых пробах наблюдалось повышение митотической активности по сравнению с контрольной пробой (таблица).
Частота патологий митоза и митотический индекс лука-батуна, пророщенного на почвогрунтах, загрязненных отходами алмазодобывающей промышленности
|
Точки исследования |
Всего клеток |
Митотический индекс |
Мутагенная активность |
|
Контроль (дист. вода) |
1018 |
4,6 ± 0,66 |
6,5 ± 0,8 |
|
Отвалы водораздельных галечников |
2066 |
6,4 ± 0,54 |
12,3 ± 1,2 |
|
Отвалы дражных полигонов |
2089 |
6,8 ± 0,55 |
12,1 ± 0,9 |
|
Пойма р. Тымтайдах |
2074 |
6,1 ± 0,52 |
15,9 ± 1,2 |
|
Берег хвостохранилища |
3117 |
6,3 ± 0,43 |
10,5 ± 0,9 |
|
Нижний участок поймы р. Чуоналыр |
2050 |
5,5 ± 0,50 |
11,2 ± 1,0 |
В зоне воздействия нефтегазодобывающей промышленности на территории Чаяндинского месторождения были обследованы площадки шести скважин. Величина показателя всхожести семян в контрольных пробах составила 77–82 %, мутагенной активности 7,8–9,6 %, а в водном контроле – 79–84 и 5,2–9,3 %, соответственно.
На территории площадок строящихся скважин показатель всхожести семян на первом году исследований варьировал в пределах 83–95 %, мутагенная активность – от 9,7 до 10,4 %. Тогда как на втором году исследований средние значения показателей составили от 0 до 79 и 12,3 %, соответственно. Сравнительный анализ двух сезонов выявил значительное ухудшение состояния почвенной среды: снижение показателя всхожести семян и повышение мутагенной активности почв на второй год исследований [6]. Мы полагаем, что это связано с загрязнением площадок в период строительства и доразведки, в частности, с разливами нефти. Ранее мы отмечали, что при анализе зависимости качества почв от расстояния до устья скважины можно проследить тенденцию повышения показателя всхожести семян и снижения мутагенной активности по мере удаления от источника воздействия [6, 8]. На территории Среднетюнгского месторождения обследованы площадки двух разведочные скважин. Показатель всхожести семян здесь варьировал в пределах 73–90 %, мутагенная активность почв 6,2–10,4 %, тогда как в водном контроле – 79 и 5,6 % соответственно [6, 8].
Выводы
В целом почвы на территории, подверженной загрязнению в результате деятельности предприятий горнодобывающей промышленности, характеризуются неудовлетворительным состоянием. В зоне воздействия всех обследованных предприятий, как на стадии разведки, так и на стадии эксплуатации месторождений отмечается снижение всхожести семян и повышение показателя мутагенной активности почв и почвогрунтов, что свидетельствует о нарушении цитогенетического гомеостаза, проявляющегося в нарушениях функционирования митотического аппарата клеток вследствие комплексного воздействия негативных факторов техногенно преобразованной среды.