УДК 57.04
Сложная экологическая обстановка на территориях, загрязненных техническими отходами, негативно воздействует на окружающую среду и в глобальном масштабе способна привести человечество к экологической катастрофе [8]. Почва — экологический узел связей в биосфере, объединяющий состояние здоровья человека и животных, использующих выращенные корма и сельхозпродукты [2]. Эффекты от нарушения установленных правил применения в растениеводстве удобрений, оросительных вод, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства, коммунальных и других сточных вод, осадков очистных сооружений и прочего, суммируясь, приводят к появлению патологических состояний основных систем живых организмов — от изменений в процессах онтогенеза до преждевременной гибели [4].
Высокая токсичность, мутагенный и канцерогенный эффекты, легкая аккумуляция в почве и крайне медленное удаление из нее — все это остро ставит проблему охраны почвы от загрязнения тяжелыми металлами [1]. Для оценки состояния окружающей среды принято использовать физические и химические методы, которые представляют качественные и количественные характеристики факторов. При этом биологическое действие того или иного агента не всегда возможно установить.
Живые организмы, достаточно длительное время населяющие определенную территорию, накапливают вещества, присущие данной экосистеме. Поскольку метод биоиндикации является наиболее информативным при оценке биологических последствий изменения среды [4], для очистных сооружений рекомендуем использовать одновременно и физико-химические и биологические методы.
Цель нашей работы — биотестирование пчелами территории городских очистных сооружений и последующей детоксикации осадков сточных вод.
Исследовали очистные сооружения города Тюмени. Анализ данных проводили в клинико-диагностической лаборатории Института биотехнологии и ветеринарной медицины ГАУ Северного Зауралья. Объект исследований — подмор пчел (Apis mellifera) и осадки сточных вод до и после обработки препаратом ЭМ-1, приготовленным согласно инструкции. При обработке осадка сточных вод поддерживали влажность 60%. Длительность экспозиции 14 дней, после чего определяли загрязнителей в полученном субстрате. С целью определения уровня химических элементов в подморе пчел и в осадках сточных вод пробы поэтапно подвергали автоклавной минерализации с помощью прибора АНКОН–АТ-2. Затем в вытяжке и минерализате определяли содержание тяжелых металлов атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре ААS-3 и «Квант-Z.ЭТА» (ГОСТ 30692–2000).
Для контроля использовали пчел с экологически благополучного участка, удаленного от города на 40 км (пос. Зырянка).
Результаты мониторинга состояния окружающей среды выявили сложную экологическую обстановку территорий, занятых очистными сооружениями (пос. Антипино). В организме подопытных пчел по сравнению с контролем свинца было больше в 1,5 раза, кадмия — в 1,2 раза, никеля — почти в 2 раза и хрома — в 5 раз.
Во всех пробах коэффициент перехода (КП) вещества из почвы в организм пчел был значительно ниже 1, что является результатом действия анатомо-физиологических защитных барьеров. Однако расчет КП кадмия показал, что это вещество наиболее активно поступает в организм (0,96 — пос. Антипино; 0,76 — пос. Зырянка). Таким образом, более 50% кадмия по трофической цепи оказывается в теле насекомых, что приводит к функциональным нарушениям обмена меди и железа в организме [5].
Крупные города и агломерации оказывают влияние на окружающую среду на расстояние в 50 раз больше, чем их радиус, выступая как мощные очаги возмущения и деградации природы. Происходит трансформация биосферы в техносферу, природы в искусственную среду человека с иными, чужеродными для него физико-химическими и биологическими параметрами [6].
Полученные результаты свидетельствуют о территориальной специфичности накопления тяжелых металлов медоносными пчелами. Так, особи в пос. Антипино в большей степени содержат свинец, кадмий, никель, хром. Это связано с высокой концентрацией указанных веществ в окружающей среде данной территории. Аккумуляция и включение этих элементов в процессы метаболизма насекомых снижают их жизнеспособность и через трофическую цепь ведут к загрязнению продуктов пчеловодства [3].
При исследовании осадков сточных вод на наличие поллютантов установлено, что их уровень изменяется в зависимости от сроков хранения, состава бытовых отходов, типа миграции и подвижности элементов, техногенной составляющей атмосферных осадков и т.д.
Осадки сточных вод независимо от их вида существенно влияют на показатели потенциального плодородия почвы. Происходит снижение почвенной кислотности, возрастает их насыщенность основаниями. Под влиянием осадков сточных вод заметно улучшается пищевой режим почвы, особенно азотный и фосфорный, возрастает биологическая активность [7].
Следующий этап в работе — подбор наиболее оптимальных способов и мер детоксикации. На основании анализа полученных результатов установлено, что в обработанных препаратом ЭМ-1 осадках уровень тяжелых металлов достоверно снижается: цинк — на 34%, свинец — на 25, кадмий — на 30, никель — на 20% (рис.).
Детоксикации сопутствует обогащение осадков сточных вод полезной микрофлорой (фотосинтезирующие бактерии, дрожжи, молочнокислые бактерии, грибы). Она синтезирует полезные вещества (аминокислоты, нуклеиновые кислоты, сахара и т.д.), способствующие развитию и росту растений.
Таким образом, изучение уровня накопления экотоксикантов и разработка в дальнейшем системы коррекции их содержания в объектах трофической цепи — первостепенные задачи для специалистов, ответственных за охрану окружающей среды и здоровье населения. Присутствие в осадках поллютантов делает невозможным их применение в качестве удобрений, поэтому необходимо решать данную проблему.
В городской черте плодородный слой отсутствует или нарушен дорожно-транспортными, строительными и другими работами, а дополнительное поступление загрязняющих веществ от промышленных, коммунально-бытовых, транспортных и других источников усиливает загрязнение. Восстановление этого слоя в зонах озеленения осадками сточных вод, предварительно обработанных препаратом ЭМ-1, экономически обоснованно.
Следовательно, для снижения экологических рисков воздействия тяжелых металлов на состояние окружающей среды необходим экологический мониторинг территорий очистных сооружений с применением организмов-биотестов. Важно активно внедрять методы детоксикации загрязняющих веществ в осадках сточных вод и использовать их в городской и сельской местности для повышения продуктивности земель и увеличения урожайности сельскохозяйственных, садовых и парковых культур.
К.А.СИДОРОВА, А.А.МАТВЕЕВА,
М.В.КАЛАШНИКОВА, С.А.ПАШАЯН
ФГБОУ «ВПО “Государственный аграрный
университет Северного Зауралья”»
Исследованы территории городских очистных сооружений с использованием метода биоиндикации пчелами. Установлены определенные колебания уровня элементов в организме пчел изучаемых территорий. Выявлена территориальная специфичность в накоплении тяжелых металлов пчелами. Разработан метод детоксикации осадков сточных вод для дальнейшего его использования в народном хозяйстве.
Ключевые слова: очистные сооружения, биоиндикация, пчелы, осадки сточных вод, загрязнители, ЭМ-1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты ХХI века. — М., 2002.
2. Кабиров Р.Р., Сагитова А.Р., Суханова Н.В. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки токсичности почвенного покрова городской территории // Экология. — 1997. — №6.
3. Лебедев В.И., Мурашова Е.А. Экологическая чистота продуктов пчеловодства // Пчеловодство. — 2003. — №4.
4. Мелехова О.П., Егорова Е.И., Евсеева Т.И. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. — М., 2007.
5. Пашаян С.А., Сидорова К.А., Калашникова М.В. Медоносные пчелы: экологические факторы воздействия: монография. — Тюмень, 2013.
6. Сборник материалов экологических конференций и семинаров за 1998–2000 гг. / ОО «Демократия и окружающая среда». Фонд «Сорос—Кыргызтан». — Бишкек, 2002.
7. Чемерис М.С., Кусакина Н.А. Геохимические аспекты использования ОСВ // Докл. IV Междунар. науч.-практ.конф. «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде». — Семипалатинск, 2006.
8. Юркова Р.Е. Загрязнение почв тяжелыми металлами и приемы их инактивации в условиях орошения: дис. ... канд. с.-х. наук. — Новочеркасск, 2006.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Сидорова Клавдия Александровна, д-р биол. наук, проф. кафедры анатомии и физиологии, директор Института биотехнологии и ветеринарной медицины;
Матвеева Анна Александровна, аспирант кафедры анатомии и физиологии;
Калашникова Марина Викторовна, канд. биол. наук, доцент кафедры анатомии и физиологии;
Пашаян Сусанна Арестовна, д-р биол. наук, проф. кафедры анатомии и физиологии, тел. +7 (3452) 62-57-19, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
MONITORING OF THE TERRITORIES OF PURIFICATION PLANTS WITH THE USE OF BEES
K.A.Sidorova, A.A.Matveeva, M.V.Kalashnikova, S.A.Pashayan
The areas of urban sewage treatment plants were explored using the method of bioindication with bees. The analysis established certain fluctuations of the element layer in the body of bees on the studied territories. It revealed territorial specificity in the enrichment of heavy metals by honeybees. The method of detoxification of sewage sludge for further possibilities of its use in the national economy was developed.
Keywords: wastewater treatment plants, bioindication, bee, sewage sludge, pollutants, EM-1.
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
