Биотестирование почвы

В системе контроля состояния природных сред и экосистем важную и самостоятельную роль играет биотестирование почвы. Суть этого метода заключается в определении действия токсикантов на специально выбранные организмы в стандартных условиях с регистрацией различных поведенческих, физиологических или биохимических показателей. Биотестирование широко применяют для контроля качества природных и токсичности сточных вод, при проведении экологической экспертизы новых технологий очистки стоков, при обосновании нормативов ПДК загрязняющих компонентов.

 

Применение биотестирования почвы имеет ряд преимуществ перед физико-химическим анализом, средствами которого часто не удается обнаружить неустойчивые соединения или количественно определить ультрамалые концентрации экотоксикантов. Довольно часты случаи, когда выполненный современными средствами химический анализ не показывает наличия токсикантов, тогда как использование биологических тест-объектов свидетельствует об их присутствии в исследуемой среде. Биотестирование дает возможность быстро получить интегральную оценку токсичности, что делает весьма привлекательным его применение при скрининговых исследованиях.

В отличие от биоиндикаторов, одним из основных требований к которым является толерантность, тест-объекты обычно выбирают среди наиболее чувствительных к загрязняющим компонентам видов.

Другое важное требование заключается в том, что воздействие на тест-объект токсиканта должно вызывать ответную реакцию, аналогичную или близкую к реакциям лабораторных животных.

Знание механизмов специфического токсического действия позволяет ослаблять или усиливать действие токсиканта с помощью специально подобранных фармакологических средств. Если последние обладают селективностью, то в ряде случаев становится возможным с помощью тест-объектов не только обнаружить токсический эффект, но и произвести групповую идентификацию токсиканта. Усиление действия с помощью фармакологических средств позволяет снизить порог обнаружения токсиканта, не прибегая к его концентрированию (прием, обычный при инструментальном физико-химическом анализе примесей).

По чувствительности и степени изученности среди других тест-объектов выделяют дафний, несколько видов микроскопических одноклеточных зеленых водорослей из класса протококковых и 5-6 видов рыб, как аквариумных (гуппи, даниорерио), так и мелких аборигенных (голец, гольян). Опыт токсикологического нормирования показывает, что при использовании этих видов биотестированием может быть охвачено более 80 % подлежащих контролю химикатов, загрязняющих воду.

Кроме того, для биотестирования применяются бактерии, водоросли (в том числе по степени встречаемости, по соотношению живых и мертвых клеток), высшие растения, моллюски, пиявки, ветвистоусые рачки, рыбы (главным образом, на ранних стадиях развития) и другие организмы. Каждый из этих объектов имеет свои преимущества и ограничения, и ни один из организмов не может служить универсальным «тестером», одинаково чувствительным ко всем загрязняющим веществам. Однако нецелесообразно бесконечно расширять круг биологических тест-объектов.

Для биотестирования почвенных образцов применяют дождевых червей, олигохет (кольчатых червей) и различных насекомых. Размножение дождевых червей в значительной степени зависит от наличия в перерабатываемом субстрате пестицидов, тяжелых металлов и других поллютантов.

При наличии определенного количества вредных веществ в анализируемой пробе животные сигнализируют о токсичности изменением своего физиологического состояния или смертью.