Фітотестування якості води у магістральному каналі на лівобережжі Херсонщини після підриву греблі Каховської ГЕС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Запорізький державний медико-фармацевтичний університет

Фітотестування якості води у магістральному каналі на лівобережжі Херсонщини після підриву греблі Каховської ГЕС

Крупєй К.С.

Оверченко А.В.

Анотація

Проведено фітотестування («Ростовий тест») токсичності води в Каховському магістральному каналі на окупованому лівобережжі Херсонщини після підриву греблі Каховської ГЕС (на території с. Софіївка). Зразки води відбирали 6 липня 2023 року (кількість точок забору води - 3).

Як тест-об'єкти обрали насіння звичайних сільськогосподарських рослин, що добре ростуть у досліджуваному регіоні та є недорогими й доступними, а саме: Cucurbitapepo (гарбуз звичайний); Daucuscarotasubsp. sativus (морква звичайна городня); Solanumlycopersicum (томат); Cucurbitamaxima (гарбуз декоративний). Дослідження, проведене авторами, має методологічне та загальнонаукове значення, оскільки демонструє реальні можливості використання простих методів фітотестування для оцінки екологічного стану питної води та поверхневих водойм під час російської окупації, коли відтворити інші (інструментальні) методи аналізу води часто видається неможливим.

Органолептичні властивості води у контрольному та дослідних зразках здебільшого не перевищували норму. Проте зразок №1 не відповідав нормативам якості за показниками запаху, забарвленості, смаку та рН. Автори рекомендують використовувати у фітотестуванні культури D. carotasubsp. sativus, S. lycopersicum, C. maxima, оскільки досліджувана вода проявила помітну олігодинамічну дію на довжину коренів та паростків цих тест-рослин. Насіння рослини C. pepo майже ідентично від - реагували на токсичність зразка №1 та №3 та не проростали за впливу води зі зразка №2, тому їх не можна використовувати для оцінки токсичності води у певних ділянках водозабору, оскільки порівняльний аналіз впливу такої води та ці тест-куль - тури є утрудненим. Перспективою подальших досліджень є збільшення кількості точок відбору проб води на КМК та розширення спектра тест-рослин, а також вивчення токсичності та якості води з КМК у динаміці.

Ключові слова: фітотестування, ростовий тест, Каховський магістральний канал.

Abstract

PhytotestingofwaterqualityinthemaincanalontheleftbankoftheKhersonregionaftertheKakhovkahydroelectricpowerstationdamwasblownup. Krupiei K., Overchenko A.

Phytotesting («GrowthTest») ofwatertoxicityintheKakhovkamaincanalontheoccupiedleftbankoftheKhersonregionaftertheKakhovkahydroelectricpowerstationdamwasblownup (inthevillageofSofiyivka) wasconducted. WatersamplesweretakenonJuly 6, 2023 (thenumberofwatersamplingpointswas 3).

Theseedsofplantsthatgrowwellinthestudyregionandareinexpensiveandavailablewerechosenastestobjects, namely: Cucurbitapepo, Daucuscarotasubsp. sativus, Solanumlycopersicum, Cucurbitamaxima. Thestudyconductedbytheauthorsisofmethodologicalandgeneralscientificimportance, asitdemonstratestherealpossibilitiesofusingsimplephytotestingmethodstoassesstheecologicalstateofdrinkingwaterandsurfacewaterbodiesduringtherussianoccupation, whenitisoftenimpossibletoreproduceother (instrumental) methodsofwateranalysis.

Theorganolepticpropertiesofthewaterinthecontrolandtestsamplesmostlydidnotexceedthestandard. However, sample 1 didnotmeetthequalitystandardsintermsofodor, color, taste, andpH. TheauthorsrecommendtheuseofD. carotasubsp. sativus, S. lycopersicum, andC. maximainphytotesting, asthewaterunderstudyhad a noticeableoligodynamiceffectonthelengthofrootsandsproutsofthesetestplants. SeedsofC. peporeactedequallytothetoxicityofsamples 1 and 3 anddidnotgerminatewhenexposedtowaterfromsample 2, sotheycannotbeusedtoassessthetoxicityofwaterincertainareasofwaterintake, since a comparativeanalysisoftheimpactofsuchwaterandthesetestcropsisdifficult. Theprospectoffurtherresearchistoincreasethenumberofwatersamplingpointsatthe KMC andexpandtherangeoftestplants, aswellastostudythetoxicityandqualityofwaterfromthe KMC inthedynamics.

Keywords:phytotesting, growthtest, KakhovkaMainCanal.

Основна частина

Постановка проблеми. Фітотестування є різновидом біотестування, де рослинні модельні системи використовують як тест-об'єкти. Відомо, що для біотестування необхідно обирати чутливих організмів, які будуть поступово реагувати зміною певних індикаторних ознак за впливу різного роду забруднень. Важливо обирати для біотестування організми на певних (чутливих) стадіях індивідуального розвитку. Так, перспективним напрямком у фітотестуванні є пророщування тест-насіння, оскільки цей етап є найчутливішим до впливу чинників навколишнього середовища [1]. На етапі проростання тест-об'єктів проводять вимірювання широкого спектра біопараметрів (довжина коренів, паростків, фіксують морфологічні зміни кореневої та стеблової частини тощо). Окрім того, фітотестування є недорогим, простим у застосуванні методом визначення якості води / Грунту не тільки в мирний час, але й в умовах війни та техногенних катастроф.

Актуальність дослідження пов'язана з необхідністю пошуку зручних, простих, економічних методів визначення якості води на тимчасово окупованих територіях України та / або територіях, що зазнали техногенної катастрофи.

Зв'язок авторського доробку із важливими науковими та практичними завданнями. Проведене дослідження демонструє можливість визначення якості питної води та господарсько-побутових вод мешканцями тимчасово окупованих територій України нескладними й легкодоступними методами фітотестування.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Каховський магістральний канал (КМК) був споруджений у 1979 р. Його довжина складає близько 130 км, а весь проєктний потенціал Каховської зрошувальної системи є одним із найбільших у світі та Європі. Головна функція КМК - це забезпечення достатнього водного режиму сільськогосподарських угідь. Окрім того, КМК обводнює посушливі регіони Херсонської та Запорізької областей і забезпечує питною водою села, що розташовані уздовж каналу, а також м. Бердянськ та м. Мелітополь [2]. Після російської окупації експлуатація каналу зазнала труднощів, а ще пізніше, після підриву російськими окупантами греблі Каховської ГЕС, якість води в ньому стала стрімко погіршуватися, а рівень - знижуватися. З цього періоду КМК також активно почали використовувати для миття машин, прання, скидання відходів тощо. Виходячи з цього, ймовірними видами забруднень в КМК можуть бути не тільки комунальні скиди неочищених зворотних вод з очисних споруд населених пунктів, які знаходяться поруч, поверхневі стоки з полів у період танення снігу й опадів [3-5], але й тверди відходи та поверхнево-активні речовини. На відновлення Каховської меліоративної системи внаслідок значного зниження води знадобиться декілька років. Ситуація, що склалася, критично вплине не тільки на Херсонську область, але й частково на Запорізьку та Дніпропетровську. Тому пошук доступних і чутливих методів оцінки якості води у КМК є актуальним та першочерговим завданням сьогодення.

Мета. Визначити та порівняти якість води Каховського магістрального каналу, що відібрана у 3-х точках на окупованому лівому березі Херсонщини за допомогою фітотестування.

Об'єктом дослідження були індикаторні ознаки тест-рослин (довжина коренів та паростків) в умовах комплексного забруднення води Каховського магістрального каналу.

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблеми, котрим присвячується означена стаття. В умовах окупації проведення наукових досліджень, у тому числі екологічного моніторингу, здебільшого стає неможливим. Автори пропонують використовувати доступний метод «Ростового тесту» для швидкої та інформативної екологічної оцінки стану поверхневих джерел та питної води на прикладі визначення якості води Каховського магістрального каналу на території с. Софіївка Херсонської області.

Новизна. Вперше було проведено фітотестування якості води Каховського магістрального каналу на лівобережжі Херсонщини з урахуванням наслідків техногенної катастрофи, що сталася в червні 2023 року (підрив греблі Каховської ГЕС).

Методологічне або загальнонаукове значення. Проведені авторами дослідження якості води у КМК методами фітотестування демонструють реальні можливості застосування розповсюджених тест-рос - лин та їх ознак для оцінки екологічного стану поверхневих водойм населених пунктів України в умовах російської окупації.

Матеріали та методи дослідження. Визначення органолептичних, фізико-хімічних властивостей зразків води та порівняння їх з санітарними нормами проводили за наказом МОЗ України №400 від 12.05.2010 року (зі змінами) та методичними рекомендаціями [6-9].

Токсичність досліджуваних зразків води визначали за допомогою методу «Ростового тесту». В якості тест-культур були обрані рослини, що швидко проростають та вирощуються у Херсонській області:

1 - Cucurbitapepo (гарбуз звичайний);

2 - Daucuscarotasubsp. sativus (морква звичайна городня);

3 - Solanumlycopersicum (томат);

4 - Cucurbitamaxima (гарбуз декоративний).

Зразки води відбирали 6 липня 2023 року (через місяць після підриву російськими окупантами греблі Каховської ГЕС). Місце відбору - Каховський магістральний канал, що бере початок з Каховського водосховища. Зона затоплення знаходиться за 35 км від досліджуваних точок, де відбирали зразки води. Місця відбору проб розташовані в Каховському районі на території с. Софіївка Херсонської області (рис. 1, 2). Точка відбору проби води №1 розташована за 60 км від місця підриву Каховської ГЕС; №2 - за 59 км; №3 - за 58 км від місця підриву Каховської ГЕС.

фітотестування токсичність вода гребля

Проби відбирали починаючи з ділянки №1 (вище за течією), потім - №2 та №3 (нижче першого місця забору води). Контролем була кип'ячена відстояна водогінна вода, забрана в смт Новотроїцьке Херсонської області (100 км від місця підриву Каховської ГЕС). Відбір проб води проводили у чисті пастеризовані скляні місткості з широким горлом. Температура води на момент відбору проб коливалася від +20 до +22,5°С, температура атмосферного повітря - +26°С. Опади відсутні.

Перед висаджуванням насіння в чисті пластикові тари (з перегородками) у два шари розкладали марлю та зволожували кожний зразок однаковою кількістю досліджуваної води. Після цього насіння розклали на вологу марлю та на три доби накрили ємності склом. Два-три рази на добу ємності відкривали на провітрювання протягом 15 хв. На 4-ту добу відкриті ємності поміщали на полицю, де підтримувалося освітлення протягом 14-ти годин (без прямого потрапляння сонячних променів). Вирощували тест-культури протягом 2-х тижнів з періодичним додаванням зразків води у ємності по мірі висихання та вивченням морфологічних змін (раннього пожовтіння, відхилень у розвитку кореневої системи, паростків не виявлено) (рис. 3). Дослід проводили у 3-х кратній повторності (кількість насінин - по 20 шт.). На 2-му тижні рослини обережно виймали, підсушували на аркуші білого паперу та проводили вимірювання у кожного елемента вибірки довжини кореневої частини й паростків.

Обробка результатів ростового тесту. Після вимірювання необхідних біопараметрів, проводили обчислення середнього арифметичного (Х) довжини кореня та паростків (L, см) кожного зразка та розраховували х±т, де m - похибка середнього арифметичного. Статистичну достовірність середніх арифметичних розраховували за t-критерієм Стьюдента-Фішера [9, 10]. Фітотоксичний ефект (ФЕ) визначали у% за 2-ма біопараметрами: L кореня та L паростків за формулою [9]:

де М₀ - значення біопараметра у контрольному зразку; Мх - значення аналогічного біопараметра у дослідній пробі.

Всі обчислення проводили у програмі MS Excel 2010.

Результати дослідження та їх обговорення. Органолептичні властивості води у контрольному та дослідних зразках здебільшого не перевищували норму (табл. 1). У зразку №1 за температури 20°С відмічався ледве помітний болотяний запах, проте за умов підігрівання води на водяній бані до температури 60°С запах дещо посилився та став гнильним і трохи землистим й хімічним (3 бали). Ймовірним джерелом такого запаху може бути сира земля та потрапляння органічних й неорганічних полютантів у воду. Забарвленість та каламутність води у контролі та дослідних зразках не перевищувала норму (окрім проби №1). У 1-му зразку відмічався помітний блідо-зелений колір (40 балів). Турбідиметричне вимірювання каламутності показало, що всі зразки мають слабку опалесценцією, що свідчить про відсутність тонкодисперсних домішок. За показником «Смак та присмак» не відповідав нормам лише зразок води №1 (відмічений солодкий смак). У контрольному зразку присмак був слабко-солоний. За водневим показником контрольний зразок води був слабколужний, що може бути пов'язано з наявністю підвищеного вмісту у воді Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂. У варіанті №1 рН води дорівнював 6,0 (при нормі водневого показника у поверхневих водах від 6,5 до 8,5 [1]). У зразку №2 та №3 рН зареєстрований на рівні 6,5 і 7,2, відповідно.

Оцінку токсичності води з КМК проводили на 4-х видах тест-рослин. Фітотоксичний ефект (ФЕ) 2-го зразку досліджуваної води на тест-культуру C. pepoбув 100% (протягом 2-х тижнів росту коренів та паростків не спостерігалося) (табл. 2).

Вода варіанту №1 та №3 проявила майже однаковий негативний вплив на ці тест-рослини. Довжина коренів була 5,2 та 4,9 см, а паростків - 16,5 та 15,5 см, відповідно (при р < 0,001). Проте обидва зразки води були у 2 рази токсичнішими на корені рослин ніж на паростки.

Протилежні результати були отримані з тест-куль - турою D. carotasubsp. sativus (табл. 3). Досліджувані проби води з КМК були більш токсичними для парост-ків ніж коренів. ФЕ _ср зразку №1 дорівнював 51,3%, №2 - 42,8%. Цікавим були результати «Ростового тесту» при вивченні токсичності води 3-го варіанту, де не було відмічено рівня статистичної значущості токсичного ефекту на паростки, проте у контрольному зразку довжина кореневої частини була нижчою ніж в пробі №3 (в 1,3 рази). Цей зразок води проявив стимулюючий ефект на ріст коренів D. carotasubsp. sativus (при р < 0,01). При вивченні органолептичних показників можна відмітити, що зразок №3 за деякими параметрами більше був наближений до нормативних показників ніж контроль (а саме за запахом за Т 60°С, смаком і присмаком та рН).

Таблиця 1. Визначення органолептичних та деяких фізико-хімічних показників зразків води з магістрального каналу та контролю