Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/57242
Title: Оценка влияния бенз(а)пирена на биологическую активность чернозема Ростовской области
Other Titles: Estimation of the benzo[a]pyrene effect on biological activity of Rostov region chernozem
Authors: Минникова, Татьяна Владимировна
Сушкова, Светлана Николаевна
Манджиева, Саглара Сергеевна
Минкина, Татьяна Михайловна
Колесников, Сергей Ильич
Minnikova, Tatiana Vladimirovna
Sushkova, Svetlana Nikolaevna
Mandzhieva, Saglara Sergeevna
Minkina, Tatiana Mikhailovna
Kolesnikov, Sergey Ilyich
Keywords: бенз(а)пирен; почвы; яровой ячмень; морфометрия; активность каталазы; активность дегидрогеназ; корреляционная зависимость; benzo[a]pyrene; soil; spring barley; morphometry; catalase activity; dehydrogenases activity; correlative dependence
Issue Date: 2019
Publisher: Томский политехнический университет
Citation: Оценка влияния бенз(а)пирена на биологическую активность чернозема Ростовской области / Т. В. Минникова [и др.] // Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов. — 2019. — Т. 330, № 12. — [С. 91-102].
Abstract: Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценить влияние многолетнего токсического загрязнения полициклическими ароматическими углеводородами с использованием ярового ячменя (Hordeum sativum distichum) на ферментативную активность черноземов и морфометрические показатели ячменя. Яровой ячмень использовали для оценки отрицательного влияния загрязнения чернозема бензо[а]пиреном как признанным канцерогеном и мутагеном среди полициклических ароматических углеводородов. Выбранные дозы были близки к уровню техногенного давления в исследуемой зоне – 0–800 мкг кг–1 бензо[а]пирена. Содержание бензо[а]пирена в почве в течение 4 лет эксперимента повлияло на морфометрические показатели ячменя и поглощение растениями, а также на ферментативную активность почв. Цель: оценить влияние бензо[а]пирена на биологическую активность чернозема Ростовской области. Объекты. Исследования проводились с образцом почвы, отобранным из верхнего (0–20 см) слоя чернозема обыкновенного карбонатного тяжелосуглинистого на территории Государственного почвенного заповедника «Персиановская заповедная степь», расположенного в Ростовской области (юг Российской Федерации), вдали от источников загрязнения. Данная почва имеет следующие характеристики: Corg – 3,4 %, pH – 7,3, емкость катионного обмена – 37,1 ммоль (+)/100 г; содержание CaCO3 – 0,1 %, содержание физической глины – 53,1 %. Методы. Модельные эксперименты проводили в естественных условиях. Два килограмма воздушно-сухой почвы просеивали через сито диаметром 1 мм и помещали в вегетационные сосуды объемом 4 литра. Раствор бензо[а]пирена в ацетонитриле перемешивали с почвой для создания концентраций бензо[а]пирена в образцах почвы, равных 20, 200, 400 и 800 мкг кг-1 (сухой вес), что соответствует 1, 10, 20 и 40 уровням предельно-допустимой концентрации бензо[а]пирена, соответственно. Незагрязненная почва использовалась в качестве контроля, фоновым образцом служил образец с внесением ацетонитрила аналогично образцам с бензо[а]пиреном. Результаты. Основным фактором, обуславливающим увеличение содержания бензо[а]пирена в черноземе обыкновенном и растениях модельного эксперимента, была доза внесения токсиканта в чернозем обыкновенный. Активность оксидоредуктаз (каталазы и дегидрогеназы) чернозема была ингибирована с ростом содержания бензо[а]пирена в почве. Наибольшее токсическое действие бензо[а]пирена оказал на активность дегидрогеназ. Тенденции выраженной фитотоксичности почв наблюдали для всех морфометрических показателей ярового ячменя, таких как энергия прорастания, длина побегов, вес растений и длина колоса. Количественные уровни поглощения бензо[а]пирена корнями ярового ячменя превышали уровнипоглощения в вегетативной части более чем в 2,5 раза во всех загрязненных вариантах. Таким образом, переход бензо[а]пирена в побеги и корни ярового ячменя из чернозема, сопровождающийся ингибированием активности дегидрогеназы и каталазы, демонстрирует оценку воздействия полютанта на живые организмы.
The relevance of the research is caused by the importance in assessing the effect of long-term polycyclic aromatic hydrocarbons contamination using spring barley (Hordeum sativum distichum) on enzymatic activity of chernozems and the morphometric parameters of barley. Spring barley was used to assess the negative impact of chernozem soil pollution with benzo[a]pyrene as a well-known carcinogen and a mutagen among polycyclic aromatic hydrocarbons. The selected doses were close to the level of technogenic pressure in the studied zone: 0-800 mg benzo[a]pyrene kg-1. Benzo[a]pyrene content in soils during 4 years of the experiment affected the morphometric parameters of barley and the absorption of benzo[a]pyrene by plants, as well as the enzymatic activity of soils. The main aim was to assess benzo[a]pyrene effect on the chernozem biological activity in the Rostov Region. Objects. The investigations were carried out with a sample of soil taken from the upper (0-20 cm) layer of carbonate heavy loamy chernozem on the territory of the State Soil Preserve «Persian Protected Steppe» located in the Rostov Region (south of the Russian FederaC tion), far from pollution sources. This soil has the following characteristics: organic - 3,4 %, pH - 7,3, exchange capacity cation - 37,1 mmol (+)/100 g-1; the content of CaCO3 is 0,1 %, the content of physical clay is 53,1 %. Methods. Model experiments were carried out under the natural conditions. Two kilograms of air-dry soil were sieved through a 1CmmC diameter sieve and placed into the 4 liters vegetative pots. The benzo[a]pyrene solution in acetonitrile was mixed with the soil to obtain final concentrations of benzo[a]pyrene in soil samples of 20, 200, 400 and 800 mg benzo[a]pyrene kg-1 (dry weight), which corresponds to 1, 10, 20 and 40 levels of maximum permissible concentration of benzo[a]pyrene. Clean soil was used as a control and, in addition, a background control was performed where acetonitrile was added similarly to the samples with benzo[a]pyrene. Results. The main factor influencing the increase in benzo[a]pyrene in soil and plants of model experiment was inoculation dose of toxicant in chernozem ordinary. The activity of oxidoreductase (catalase and dehydrogenases) of chernozem was inhibited with increasing benzo[a]pyrene content in the soil. The greatest toxic effect of benzo[a]pyrene was observed on the activity of dehydrogenases. Tendencies of pronounced phytotoxicity of soils were observed for all morphometric characteristics of spring barley, such as germination energy, length of shoots, plant weight and length of ears. The quantitative absorption levels of benzo[a]pyrene by the roots of spring barley exceeded the vegetative part by more than 2,5 times in all contaminated variants. Thus, the migration of benzo[a]pyrene to shoots and roots of spring barley from chernozem, accompanied by inhibition activity of dehydrogenases and catalase demonstrated the possibility of evaluating bioindication reactions during environmental monitoring to assess the effect of benzo[a]pyrene contamination.
URI: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/57242
ISSN: 2413-1830
Appears in Collections:Известия ТПУ

Files in This Item:
File SizeFormat 
bulletin_tpu-2019-v330-i12-10.pdf323,52 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.