Способ определения степени загрязнения почв тяжелыми металлами Советский патент 1984 года по МПК G01N33/24 

ЧВ (111ния ее рос копе- . : снмн

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.

лах. известен способ опре/ с,: зи-л ;; ч. : .НСгвеНКЫХ ЗОК с paЭJiи- Чc;:i ,.;,.:;; jai pfl3He HK почв тях-ел -зг -: -; ; .ij,. по абсолютньм кокцс 1Тр;1ци:н:-- мога:;::;м в почвах V других 1-11ИрО7 Ь;х .../:..% В этом с. i-icncjJibT;,;:: ; ; ::;. аток- о- --и-1СОрбционного дналиг /: :: .,:,.ГНС rh43V)j :c-x«MHVecKiiC ;4GT;.vib li;с.-;-- -, ,, , , : вания . позБоа;лю:Дие и о Ijh.) .ч-.:- точност1:)К) определять к:.1;пл:-Л:гг;1а ;и,; тяжелых :-кг( ь novisax , н.гчл: i пки техно (Л-Цл; го ле riii4L; ycT;iiia3jniii;uOTcn лрн чс ц-р а paiiHii тяжелых металлов в за.рялюг ных и iboiionhix uoMiuix, 1;оде лк лл1С мента и оаза аьше qKXo.,oi : -о,ляется евидетельство ; антпопс 1чмл-,:} i плийния ЯП природ; Ь Й комхло; ; :j ; , , .: .. ,., ,-, , . ,, Недостатком :того ..л)0;:: ).,;,,.,;-- - то, лто прл аго иеголь чоилентрал,;. :- ,-..- inVii Я-11-1 О ГЛ1ЙГ Г-Л;ОМ;И е Л :лО; : - ,,,-,.,.: .. - -- я 5с 1 OT1U X , ;.:...-,...,.,. .,.,...., ..;,огоГ ,лалл1ел :::л. „п::пл .- лп- гд-еакя почв тяже.лм; ,,:,.,., ,.,,,,-,,(„..,,ц ,,.,„;,. г,-и;.. микроодгаммзмоа ;Г мх мпклое:,:ол.ал.::.„ гоТ eпoeтaткcм спосоОа ив-:ио.ся низкая точност,., опре дел еаи. , . связи с там, что 1.ИКрООрег:,Д :i.. .,,.,-.,, . . |ци«аютея ла гас: аделььшл .. . ... . , ,, ,, .,,., JUeeTyetuie отлпчаюиихел по .. ..o.i.-. .: етвам еетествеппол средл,: го;гпп.; микроо-опаанзмоя -- по.вьл Иель июбретепня - увеличение ноет;; о,д:еделе11ИЛ степени з лгряече :и гю-п лхель: ;и метадллм-д Поетавленная дедь дос апллтея -, ь/, что согласно способу опредеle л;;;; ;епени загрязнения гючв гйлазльдш j-iei-e.cламиз почзенкые микрооргапизмь; пьлпд щивают непосредетведпс: е е -:;еседием в дее органичеек(;по ,;; угдерода, а степень загрязнения eipe по изменению -; -;- ;; -;;; :-става соеощества --vx-.-;;; ;;-;; -;; ; почве путем ее прямого ..икро........... вания, i i , i i Iч- i 11 м в разных .: О ., . ,.-.. ..-.-.,:. . ,; . о ;-;-,:1ИЧ:: :П -л ПОЛНОЙ ...,,,,,.,., ,.,, . г,,,)т ие и чаики -i. ... -. -- - До i РК (л:е::то;1 1 с;.;, диаметром ем), ло .еох.лд: г., оо-л. Быравнпвают и ианооя - -га :.:е ислошпДх у -лепода, :,апримор ра:л,:ал, и коидептрапт.п ае Полсе , Р 1 7i - Гчлл, приготовле л ую аким о длдюм, алд.ер..иваю.- при постоянной вл.жносл: о 2,з . .,ЛЬОД- 1- ,.4 ;д-1- - ---: .,, . ,:;г;-10 еч---о ;-ог)би;ее-;лл при иО-: -- - - ч , ,, ., ,,,.-,,..-, --: чоектогллллс; екапп:..,.,:,;,.. ..- - - ---Ь,, Лг:м:е1 е , .,1кро...-ч.- ... . Рооед.етво лакроор паиизмов пзуча-,; ;.; г.. м- 1 ао дь: О тр аг-г: e(x:Taiiy и .,,,. ,.,,,..,.,. ;; .- зг-тав еообшества входят ., j,;,,,..,.,. .., , .,;; субстрате микроорва;а ел.л ::лллл..уру еэоои сетва о::редеул - щ; ,а:лпчеееве};иому e--oT-4oujeiiViKi : ocTaHJ я л:цих сообществе микро д :-аниз4,03, д(--:и хлп1Ы занимают 5( 20 ,,,. ,2,;.,.,:. ;:,;л)масеь eoo6nsee-:T a,, лаето встречал:1,и;еех виды - 5--(V/i и редко lu; тречЛЛдпесд (единдчпь)е) ;,-, Чикообное еооби ество серозема ,, .клепает - -идея ,;:,:;,;,.-апизмо. .. 3 неза грпзнееиои почве доминантой является гриб Chaetomium sp. 1, часто встречающимся актиномицет 8, единичными - актиномицеты: Streptomyces sp. гр. griseus 1, Streptomyces sp гр, gri.seus 2, Streptomyces sp. 6 (rp. albus); грибы: Trichurus sp., Acreraonium charti cola, Monilia geophila, Aspergillius ,ustus, Stachybotrys atra, Penicillium funiculosum, Monocillium sp. При внесении свинца в виде раство римой соли - PbCCHjCOO) 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 актиномицета 8, затем постепенно исчезают из состава сообщества некоторые редко встречающиеся виды актиномицетов и грибов. Резкий перелом в струк туре сообщества при относительно постоянном составе начинается с дозы 200 мг свинца/кг почвы. Таким образом 200 мг свинца/кг почвы является верхней границей 1-й зоны и нижней границей 2-й. После названной дозы ;снижается доля доминирующего организ ма 1-й зоны - Chaetomium sp. 1, а мн гие единичные организмы 1-й зоны выходят в часто встречающиеся (А. ustu Streptomyces sp. 6, Monocillium sp.) или даже в доминанты - Streptomyces sp. гр, griseus 2. Появляются некото рые новые виды - Chaetomium sp. 2 (при 150-200 мг свинца), при 300 мг свинца этот вид уже доминирует в сообществе, С 300 мг свинца в сообщест ве в качестве единичного обнаруживают гриб Coniothyroum sp. 2, а с 1000 Stysanus sp. Однако при дальнейшем увеличении концентрации свинца наблю дают постепенное снижение доли всех указанных микроорганизмов и выпадени их из состава сообщества. При 10000м свинца в состав сообщества входят и начинают бурно развиваться еще 2 новых вида грибов: Aspergillius flavus и 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. Б составе сооб щества остаются два организма. А. flavus и Sepedonium sp., биомасса которых занимает всю поверхность поч вы. Таким образом, доза 20000 мг сви ца является верхней границей 2-й зоны и границ.й 3-й. 4-я зона начришется после 70000 мг свинца, когда наступает полное подавленне роста и развития всех мик-роорганизмов. Выделенные зоны реакции микробного сообщества на загрязнение: зона гомеостаза (О - 200 мг РЬ/кг почвы) состав и структ фа сообщества здесь стабильны и неотличимы от контроля; зона стресса (200-20000 мг свиктда/кг) , где состав сообщества в основном остается неизменньЕ-1, а структура псдзер-гается резким и значительным изменениям; зона резистентности (20000 70000 мг свинца/кг), где состав и структура сообщества полностью обновляются по сравнению с контролем,, причем состав сообщества представлен 1-2 видами (резистентными к высокому давлению антропогенного фактора)j зона репрессии (выше 70000 мг свинца/кг почвы)5 где рост и развитие микроорганизмов практически полностью подавлены. Сходную картину наблюдают при внесении растворимой соли свинца на других почвах зонального ряда, а при внесеним растворимой соли кадмия. Аналогично влияние и нерастворимых соедг-шений свинца и кадмия - окислов (табл. 1), Из табл. 1 видно, что границь зон в случае внесения малорастворимых соединений тяжелых металлов сдвигаются в сторону увеличения абсолютных концентраций тяжелых металлов. Все указанное наблюдают в модель ном эксперименте с зональными почвами, в естественных условиях незагрязненными тяжелыми металлами. Пример 2„ Способ проводят согласно примеру 1, но в качестве испытуемого объекта берут почву, в которую длительное время естественным образом поступали тяжелые металлы (фиг, 2),. , Как показано на фиг. 2, в сероземе типичном, длительное Bpei1я загрязнявшемся тяжельл {и металлами, выделяют всего 3 зокьь Сравнение фиг. 1 и 2 показывает, что по составу, а главное по структуре микробното сообщества 1-я зона загрязненной почвы соответствует 2-й зоне незагрязненной почвы, т.е. зоне стресса. В табл. 2 даны границы зон для кезагрязненной (зональной) и загрязненкой почв. ОтКоличественные характеристики зон реакции микробного сообщества дерново-подзолистой почвы на загрязнение разными формами соединений тяжелых металлов

Кадмий

гомеостаза Свинец

Кадмий

стресса

резистентности

Кадмий Свинец

репрессии

Кадмий Свинец

Сравнение количественных характеристик зон реакции микробного сообщества незагрязненной и загрязненной почвы - серозема типичного

Зона стресса

Зона резистектности

Зона репрессии

Таблица 1

0-20

7 0-300 200

-20-3000

700 300-20000 7000

3000-Н/О

7000 20000-Н/О 70000

7000

Не обнаружена 70000 Не обнар571;ена

Таблица 2

.; о j и Ц а 3 I тя« ;:1Ы}; мегаллоз ел;-{fje iipcMH cei; )чемс гили :;ном

Металлы

Кадмий Свинец 4 П.Я ii 1/и1,и Зона гомейсюаза

Актиномицент 8

ChaRtDmium sn f

4 -: ..Л- г, M t/Т/ f. 5рг: s/K 2р. ffrtseijs f 2,Trichurus sp. 3.,лтетог)1ит chartic9lu If: Honilia jeophila 5,Comothi/rium 5p- 2 6,Stachi/lsir s 7,Pemcillium fufiiculosum в. St sanus sp. 3. Sepedonium sp. ;iJ ;K5;::::i::z::::;2i. % чl:Ж IZ

К о

MonQtil um sp

Streptomyces sp. гр. riseus 1

B. Sireptoyemcilltum sp. 10. treptomyces sp.S

,0

.0

3,0

Stachyhotrys atra

Pen ici Ilium

1

jS Mucor sp- 2

ABper qillus