Екологічне обґрунтування фіторемедіації забруднених трифлураліном ґрунтів

Найвищий коефіцієнт транслокації було визначено у рослин астрагалу шерстистоквіткового і відповідає 2,05. У зв'язку з тим що, сировиною для лікарської промисловості є саме надземна частина, перед нами гостро постає проблема пошуку заходів ремедіації забрудненого ґрунту та зменшення норм внесення гербіциду під посіви лікарських культур.

Проаналізувавши вміст трифлураліну в органах лікарських рослин та ґрунті, виявлено залежність величини коефіцієнта біонакопичення від рівня забруднення ґрунту. Так, при високому рівні забруднення ґрунту коефіцієнт біонакопичення був найнижчий у всіх досліджуваних видів (табл. 3.11).

Таблиця 3.11 Високий рівень забруднення ґрунту

Вид рослин	Рівень забруднення ґрунту 101 - 600 мкг/кг	Концентрація трифлураліну в рослинному матеріалі, мкг/кг сухої речовини	Коефіцієнт біонакопичення	Коефіцієнт транслокації
		надземна частина рослини	коренева частина рослини
Астрагал 1р.в.	518,1±1,2	21,1±0,3	10,3±0,3	0,03	2,05
Валеріана 1р.в.	239,3±1,5	18,3±3,1	10,7±2,1	0,06	1,7

При середньому рівні забруднення ґрунту виявлено дещо нижчі показники коефіцієнтів біонакопичення (від 0,27 до 0,86)(табл.3.10).

Таблиця 3.10 Середній рівень забруднення ґрунту

Вид рослин	Рівень забруднення ґрунту 21 - 100 мкг/кг	Концентрація трифлураліну в рослинному матеріалі, мкг/кг сухої речовини	Кб*	Кт**
		Надземна частина рослини	Коренева частина рослини
Нагідки 1р.в	64,5±0,2	10,6±0,1	24,9±0,2	0,27	0,43
Розторопша 1р.в.	40,3±2,1	15,5±0,3	43,3±0,3	0,73	0,36
Валеріана 2р.в.	61,4±0,1	5,9±0,2	100,2±0,1	0,86	0,06

Примітки: *Кб - коефіцієнт біонакопичення,

**Кт - коефіцієнт транслокації

В свою чергу при дослідженні варіантів з низьким забрудненням ґрунту (до 20 мкг/кг сухої речовини) визначені найвищі показники коефіцієнтів біонакопичення (табл. 3.11).

Таблиця 3.11 Низький рівень забруднення ґрунту

Вид рослин	Рівень забруднення ґрунту < 20 мкг/кг	Концентрація трифлураліну в рослинному матеріалі, мкг/кг сухої речовини	Кб*	Кт**
		Надземна частина рослини	Коренева частина рослини
Ехінацея 1р.в.	12,3±0,2	45,2±0,2	113,8±0,8	6,62	0,40
Ехінацея 2р.в.	0,2±0,1	3,2±0,3	24,3±1,5	16	0,13
Шоломниця 1р.в.	4,4±0,1	16,7±3,3	4,3±1,2	3,8	3,9

Примітка:

*Кб - коефіцієнт біонакопичення

**Кт - коефіцієнт транслокації

Встановлено здатність до значного накопичення трифлураліну переважно вегетативними органами лікарських рослин, що містять ефірні олії (кореневою системою валеріани лікарської, оману високого та квітковими суцвіттями нагідок лікарських). Враховуючи отримані результати проведених досліджень доцільно проводити обов'язковий контроль за вмістом трифлураліну у лікарській сировині, розробити заходи з мінімізації використання гербіцидів на посівах культур лікарських рослин та заходів з фіторемедіації забруднених ґрунтів.

РОЗДІЛ 4. ФІТОЕКСТРАКЦІЯ ТРИФЛУРАЛІНУ З ҐРУНТУ КУЛЬТУРНИМИ ОДНОРІЧНИМИ ВИДАМИ РОСЛИН

На ґрунтах, відведених для вирощування лікарських рослин, як і на інших землях сільськогосподарського призначення, нині використовуються невиправдано великі кількості гербіцидів, що переважно зумовлене необхідністю зниження витрат на ручне прополювання посівів. Разом з тим, використання засобів хімізації при вирощуванні лікарських рослин потребує постійних моніторингових досліджень вмісту та динаміки накопичення залишкових кількостей гербіцидів у ґрунті та сировині для лікарської промисловості [6, 13].

В Україні протягом останніх десятиріч для агрохімічного захисту лікарських рослин від бур'янів дозволено використання лише гербіцидів трефлан і трифлурекс, діючою речовиною яких є трифлуралін, що належить до динітроанілінів. Враховуючи високу токсичність трифлураліну, в багатьох країнах світу використання гербіцидів з даною діючою речовиною суттєво обмежено, або заборонене [131, 199].

На практиці, на території нашої країни при вирощуванні лікарських рослин застосовують переважно гербіцид трефлан.

Трефлан - гербіцид селективної дії. Завдяки довгостроковій захисній дії (протягом 3-х-4-х місяців), гербіцид знищує бур'яни у фазі проростання незалежно від наявності вологи в ґрунті. Але, незважаючи на всі переваги цього гербіциду, він має ряд негативних властивостей, а саме - високу токсичність для водних організмів, персистентність у ґрунті, потенційну спроможність до накопичення в рослинних і тваринних організмах [129].

Нами проводились дослідження зразків ґрунту та лікарської сировини, відібраних на полях Дослідної станції лікарських рослин (ДСЛР) Інституту сільського господарства Північного Сходу НААН (с. Березоточа, Лубенського району с. Березоточа, Лубенський район Полтавської області), де для агрохімічного захисту посівів протягом декількох років застосовували цей гербіцид [59, 117]. Трифлуралін було виявлено у значних концентраціях як у ґрунті, так і в різних органах лікарських рослин навіть на тих полях, де гербіцид з цією діючою речовиною вже протягом кількох років не використовували.

Тому крім моніторингу пестицидного навантаження агроекосистем, першочерговим завданням є розробка способів очищення забруднених трифлураліном ґрунтів та їх впровадження в практику для вітчизняних господарств, що вирощують сировину для лікарської промисловості. Нині у світовій практиці охорони навколишнього природного середовища активно розвиваються фіторемедіаційні технології очищення ґрунтів - економічно ефективні та екологічно безпечні, що ґрунтуються на фізіологічній здатності рослин накопичувати ксенобіотики з подальшою їх деструкцією.

Отже, розробка фіторемедіаційних заходів для забруднених ґрунтів з використанням видів рослин-накопичувачів, стійких до дії трифлураліну, є метою нашої роботи.

З метою пошуку рослин-ремедіаторів трифлураліну було закладено вегетаційні досліди згідно методик [46, 73, 112, 121, 21, 111, 35]. Для вегетаційного досліду №1 (2009 р.) було обрано стійкі до дії трифлураліну види рослин: кабачок (Cucurbita pepo L.) сорту Грибовський 37, квасоля (Phaseolus vulgaris L.) сорту Красногородська 5, соняшник (Helianthus annuus L.) сорту Восход. Для вегетаційного досліду №2 (2010 р.) було обрано наступні види рослин: квасоля (Phaseolus vulgaris L.), люцерна (Medicago sativa L.) сорту Веселоподолянська 11, соя (Glycine max L.) сорту Київська 27 [29, 147, 9, 4, 114, 146, 145, 221, 177, 54, 68]. Основним критерієм підбору рослин для фіторемедіації була відсутність фітотоксичного впливу на них даного ксенобіотика [159, 119]. Вегетаційні досліди було закладено на ґрунті (чорнозем глибокий малогумусний легкосуглинковий), відібраному в захисній лісосмузі поля №4 агротехнічної сівозміни ДСЛР. Досліди закладали в вегетаційних посудинах (діаметр - 15 см, висота - 13см) в чотирикратній біологічній повторності. Маса ґрунту в кожній вегетаційній посудині - 1000 г.

В ґрунт вносили розчин трефлану для досягнення концентрацій 1 ГДК (100 мкг/кг), 5 ГДК (500 мкг/кг), 10 ГДК (1000 мкг/кг). Контролем слугували варіанти без внесення трефлану в ґрунт [132].

Вегетаційні досліди проводили у кліматичній камері на базі ННВЛ «Гербологія» кафедри землеробства та гербології Національного університету біоресурсів та природокористування України. Рослини вирощувались при температурі 221С та рівневі освітленості 8000 люкс протягом 17-ти годин, та в умовах 7-ми годинної експозиції рослин без освітлення і температурі 182С. Тривалість вегетаційних дослідів - 60 діб.

Для вивчення впливу гербіциду трефлан на ростові процеси досліджуваних рослин проводили визначення таких біометричних показників як довжина надземної частини та кореневої системи по закінченню вегетаційних дослідів.

Визначення залишкових кількостей пестициду в ґрунті та рослинному матеріалі проводили методом газорідинної хроматографії на приладі «Кристалл-2000» у відділі екотоксикології Інституту агроекології і природокористування НААН України [49, 48, 68, 109, 110, 31, 69, 126, 47].

З метою встановлення резистентності потенційних рослин-ремедіаторів до стресової дії гербіциду трефлан визначали показник інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) у листку кабачків, квасолі та соняшнику в умовах вегетаційного досліду при різних рівнях забруднення ґрунту трифлураліном (1 ГДК, 5 ГДК, 10 ГДК). Показник ПОЛ у зразках визначали спектрофотометрично згідно методик [135, 53, 8, 20]. Математичну обробку даних проводили методом варіаційної статистики [46].

З метою пошуку рослин-ремедіаторів трифлураліну проведено вегетаційні досліди (табл. 4.1).

Таблиця 4.1 Схема вегетаційного досліду

Номер варіанта	Варіант
1	контроль (ґрунт* без гербіциду)
2	ґрунт* + трефлан (1 ГДК)
3	ґрунт* + трефлан (5 ГДК)
4	ґрунт* + трефлан (10 ГДК)

Примітка:*ґрунт - чорнозем типовий малогумусний легкосуглинковий.

Програма досліджень передбачала визначення залишкових кількостей гербіциду в ґрунті кожного варіанту до і після експерименту, а також в органах вирощених рослин.

Під час вегетаційного періоду (протягом 2-х місяців) спостерігали за фізіологічними змінами, які відбувались при вирощуванні рослин в контрольних і дослідних умовах.

На 21-й день вегетації було відмічено пожовтіння та некротичні зміни листків рослин соняшнику, що інтенсивніше проявлялись у дослідних рослин, вирощуваних на сильно забрудненому трифлураліном ґрунті (дослідні варіанти з внесенням 5-ти та 10-ти ГДК трефлану).

В період з 25-го по 29-ий дні вегетації відмічено пожовтіння та підсихання листків рослин кабачка, що вирощувались в дослідних ємностях з забрудненим трифлураліном ґрунтом (ознаки периферійного хлорозу - типові ушкодження, які виникають під впливом ксенобіотика, що закінчується руйнацією хлорофілу). Ознаки були більш виражені у рослин, що вирощувались на ґрунті, забрудненому 5 ГДК, а найбільш виражені - при 10 ГДК ксенобіотика.

Фаза цвітіння у рослин квасолі почалась на 32-й день вегетації, а на
46-й - з'явились перші плоди (боби).

Квітки у рослин кабачків контрольного варіанту сформувались на 48-й день вегетаційного періоду й на 50-52-й день - у рослин дослідних варіантів відповідно.

З 55-го дня вегетації у рослин (починаючи з тих, що вирощувались на забрудненому 10 ГДК трифлураліну) почали відмічатись ознаки некрозу і підсихання з подальшим опаданням нижніх листків. На 60-й день вегетації було прийняте рішення про припинення досліду, враховуючи фізіологічні особливості рослин максимально накопичувати поживні речовини з ґрунту, а в даному випадку, разом із ксенобіотиком, до початку процесів відмирання. Також, відмічено наростання ознак пригнічення фізіологічних функцій рослин, що проявлялися у зменшенні тургору рослин і периферійному хлорозі (надлишковому руйнуванні хлорофілу, зовнішньою ознакою якого є пожовтіння кінчиків листя).

Для виявлення впливу трифлураліну на рослинний організм проводили визначення біометричних показників рослин, що були вирощені в умовах вегетаційних дослідів. Результати свідчать про пряму залежність цих показників від концентрації ксенобіотика та підтверджують токсичний вплив трифлураліну (табл. 4.2).

Таблиця 4.2 Біометричні показники рослин вегетаційних дослідів №1 та №2 (висота надземної частини, см; довжина кореневої системи, см)*

Вид рослин	Частина рослини	Біометричні показники рослин, см
		Контроль	1 ГДК	5 ГДК	10 ГДК
квасоля*	надземна	100±0,6	96±0,4	89±0,3	76±0,3
	підземна	6±0,2	3±0,2	2±0,2	2±0,2
соняшник**	надземна	46±0,7	36±0,9	25±0,9	18±0,3
	підземна	2±0,2	2±0,2	3±0,2	2±0,2
кабачок**	надземна	15±0,7	8±0,5	6±0,4	3±0,7
	підземна	3±0,3	3±0,3	2±0,2	2±0,2
люцерна***	надземна	22±0,2	18±0,3	10±0,2	7±0,2
	підземна	1±0,2	1±0,2	1±0,2	0,5±0,2
соя***	надземна	41±0,9	35±0,2	25±0,2	18±0,3
	підземна	3±0,2	2±0,2	1±0,2	2±0,2

Примітки: *дослідження проводили після завершення вегетаційних дослідів; **середні дані вегетаційних дослідів №1 та №2; ***дані вегетаційного досліду №1; ****дані вегетаційного досліду №2.

Так, у всіх варіантах відмічено пригнічення ростових процесів кореневої системи рослин (до 38% порівняно з контролем) під впливом гербіциду. Виявлено значне пригнічення росту надземної частини рослин (до 44% порівняно з контролем), що корелює зі збільшенням концентрації трифлураліну в ґрунті.

Було визначено залишкові кількості гербіциду в ґрунті кожного варіанту до та після закінчення вегетаційних дослідів, а також в рослинній масі вирощених рослин.

У вегетаційному досліді №1 в усіх дослідних варіантах відмічено високу здатність до акумуляції трифлураліну в надземній частині рослин квасолі (стеблі та листку) та невисоку його концентрацію в бобах (до 1% порівняно з концентрацією у надземній частині). Після термічної обробки (кип'ятіння протягом 60-ти хвилин) в бобах було відмічено незначні кількості діючої речовини цього пестициду (табл. 4.3).

Таблиця 4.3 Концентрація трифлураліну в ґрунті та рослинах квасолі, мкг/кг сухої речовини (вегетаційний дослід №1)

Варіант	Концентрація трифлураліну в ґрунті, мкг/кг	Концентрація трифлураліну в рослинній масі, мкг/кг сухої речовини*
	перед закладкою досліду	після завершен-ня досліду	підземна частина рослини	надземна частина рослини	Боби
					без термічної обробки**	після термічної обробки**
контроль	Не виявлено	Не виявлено	Не виявлено	Не виявлено	Не виявлено	Не виявлено
1 ГДК	92,4±0,1	0,8±0,2	4,4±0,9	60,7±1,75	0,5±0,1	Не виявлено
5 ГДК	489,5±2,3	7,3±0,7	47,1±0,5	182,2±2,6	1,0±0,1	0,3±0,1
10 ГДК	996,3±1,8	24,7±1,7	89,7±2,2	373,9±4,5	3,7±0,8	0,9±0,1

Примітки: *дослідження проводили після завершення вегетаційного досліду;

**термічна обробка - проварювання бобів протягом 1-єї години.

Відмічено різке зменшення концентрації цього ксенобіотика в ґрунті після закінчення вегетаційного досліду. Так, у варіанті з забрудненням ґрунту в 10 ГДК визначено, що найбільш інтенсивно трифлуралін накопичується надземною частиною рослин квасолі (до 373,9±4,5 мкг/кг сухої речовини); в бобах виявлено незначну кількість ксенобіотика (0,9±0,1 мкг/кг сухої речовини). Після закінчення вегетаційного досліду в ґрунті цього варіанту відмічено різке зменшення концентрації трифлураліну (до 24,7±1,7 мкг/кг сухої речовини).

Отримані дані свідчать про перспективність використання рослин квасолі (Phaseolus vulgaris L.) для фіторемедіації забруднених трифлураліном ґрунтів.

У варіантах з рослинами кабачка також показано високу здатність до акумуляції трифлураліну рослинним організмом та різке зменшення концентрації цього ксенобіотика в ґрунті після закінчення вегетаційного досліду (табл. 4.4).

Таблиця 4.4 Концентрація трифлураліну в ґрунті та рослинах кабачка, мкг/кг сухої речовини (вегетаційний дослід №1)

Варіант	Концентрація трифлураліну в ґрунті, мкг/ кг сухої речовини	Концентрація трифлураліну в рослинній масі, мкг/ кг сухої речовини*
	перед закладкою досліду	після завершення досліду
Контроль	не виявлено	не виявлено	не виявлено
1 ГДК	93,5±0,5	1,3±0,1	70,3±1,1
5 ГДК	492,3±0,8	7,4±0,1	160,3±2,4
10 ГДК	989,1±3,2	19,0±0,7	299,1±2,7

Примітка: *дослідження проводили після завершення вегетаційного досліду

Так, при забрудненні ґрунту в 10 ГДК виявлено, що кабачок (рослинна маса підземної та надземної частин) здатен накопичувати трифлуралін до 299,1±2,7 мкг/кг сухої речовини. Після закінчення вегетаційного досліду в ґрунті цього варіанту також відмічено різке зменшення концентрації трифлураліну (до 19,0±0,7 мкг/кг сухої речовини).

У варіантах з соняшником відмічено дещо меншу інтенсивність акумуляції трифлураліну рослинним організмом порівняно з варіантами з квасолею та кабачком. Проте в ґрунті після закінчення вегетаційного досліду також було відмічено різке зменшення концентрації цього ксенобіотика (табл. 4.5).

Таблиця 4.5 Концентрація трифлураліну в ґрунті та рослинах соняшнику, мкг/кг сухої речовини (вегетаційний дослід №1)

Варіант	Концентрація трифлураліну в ґрунті, мкг/кг	Концентрація трифлураліна в рослинній масі, мкг/ кг сухої речовини*
	перед закладкою досліду	після завершення досліду	підземна частина рослини	надземна частина рослини	квітка
Контроль	Не виявлено	Не виявлено	Не виявлено	Не виявлено	Не виявлено
1 ГДК	95,4±0,3	1,1±0,1	2,7±1,5	15,1±1,2	28,2±2,2
5 ГДК	489,1±1,3	4,3±0,1	52,7±1,5	42,0±1,2	91,3±1,4
10 ГДК	991,2±2,5	27,1±0,2	89,7±1,9	175,2±1,1	231,2 ±2,2

Примітка: *дослідження проводили після завершення вегетаційного досліду.

Так, рослини соняшнику проявили здатність до накопичення трифлураліну в надземній частині рослини до 175,16±1,05 мкг/кг сухої речовини при забрудненні ґрунту в 10 ГДК; при цьому відмічено акумуляцію ксенобіотику в квітках до 231,2±2,2 мкг/кг сухої речовини.

Визначення пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ)

Згідно гіпотези В.А. Барабоя сигналом для запуску стрес-реакції в рослинному організмі може слугувати зміщення прооксидантно-антиоксидантної рівноваги у напрямі активації пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ). Відомо, що будь-який зовнішній вплив викликає посилення вільнорадикальних процесів і зміщення рівноваги в бік активації ПОЛ. Тобто продукти ПОЛ можуть слугувати як «індикаторами», так і «первинними медіаторами» стресу як особливого стану клітини, який може викликати посилення її резистентності. Виходячи з того, що зміщення прооксидантно-антиоксидантної рівноваги може виступати як первинний чинник швидкої відповіді рослинної клітини на вплив трифлураліну, одним із завдань нашої роботи було дослідження динаміки зміни процесу ПОЛ під впливом різних концентрацій гербіциду [105].

З метою вивчення стресового впливу трифлураліну на фізіологічні процеси рослин, визначали показник інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів (ПОЛ) в листку кабачка, квасолі та соняшнику в умовах вегетаційного досліду №1 при різних рівнях забруднення ґрунту трифлураліном (1 ГДК, 5 ГДК, 10 ГДК) (табл. 4.6).

Таблиця 4.6 Інтенсивність пероксидного окиснення ліпідів у листку кабачка, соняшнику та квасолі під впливом різних концентрацій трифлураліну, Ммоль/г сирої речовини*

Варіант	Інтенсивність ПОЛ у листку кабачка	Інтенсивність ПОЛ у листку соняшнику	Інтенсивність ПОЛ у листку квасолі
	ПОЛ, Ммоль/г с.р.	різниця з контролем, %	ПОЛ, Ммоль/г с.р.	різниця з контролем, %	ПОЛ, Ммоль/г с.р.	різниця з контролем, %
Контроль	63,5±2,5	-	25,3±1,2	-	38,6±1,3	-
1 ГДК	79,2±2,1	24,5	35,0±1,8	38,1	40,8±2,2	5,6
5 ГДК	93,0±2,5	46,3	39,1±2,3	54,7	44,5±1,5	14,9
10 ГДК	97,8±1,5	54,0	41,4±1,9	63,8	52,6±2,5	36,3

Примітка: *дослідження проводили після завершення вегетаційного досліду.

Так, у досліді з рослинами кабачка при концентрації трифлураліну у ґрунті 1 ГДК, 5 ГДК та 10 ГДК, інтенсивність ПОЛ збільшилася на 24,5, 46,3% і більш ніж на 50% відповідно.

У листку соняшника відмічено збільшення ПОЛ на 38,1% у рослин, вирощених на ґрунті, забрудненому трифлураліном у концентрації 1 ГДК, і на 54,7% при 5 ГДК відповідно. Найвища інтенсивність цього показника визначена у рослин, вирощених на ґрунті, забрудненому 10 ГДК токсиканта - 63,8% порівняно з рослинами контрольного варіанту.

У досліді з рослинами квасолі, що були вирощені на забрудненому трифлураліном ґрунті, було відмічено таку ж тенденцію зміни інтенсивності ПОЛ. У варіанті з забрудненням ґрунту токсикантом в 5 та 10 ГДК, у рослин цей показник збільшувався на 14,89% і 36,3% відповідно, порівняно з рослинами контролю.

Встановлено, що інтенсивність ПОЛ залежить від концентрації трифлураліну в ґрунті: зі збільшенням концентрації токсиканту в ґрунті, пероксидне окиснення ліпідів у листку досліджуваних рослин відбувається з більшою інтенсивністю. Слід відмітити, що найбільш інтенсивно ПОЛ відбувається у листку кабачка, дещо менш інтенсивно - у квасолі, та найменше - у соняшнику.

Оскільки інтенсивність ПОЛ у листку всіх без винятку досліджуваних рослин зростала при збільшенні пестицидного навантаження, що свідчить про підвищення резистентності рослин в даних умовах, можна стверджувати, що даний показник є маркером фізіологічної реакції рослин на стресове навантаження. Оскільки за результатами вегетаційного досліду №1 (2009 рік) квасоля накопичила найбільшу кількість трифлураліну серед досліджуваних рослин, чим посприяла значному очищенню ґрунту, можна припустити, що й інші представники родини бобових можуть бути використанні у якості рослин-гіпернакопичувачів трифлураліну. Тому, для підтвердження цієї гіпотези, було закладено вегетаційний дослід №2 (2010 рік) з такими видами рослин: квасоля (Phaseolus vulgaris L.) сорту Красногородська 5, люцерна (Medicago sativa L.) сорту Веселоподолянська 11, соя (Glycine max L.) сорту Київська 27.

Результати досліджень по виявленню концентрації трифлураліну в рослинній масі квасолі були близькими до досліджень варіантів попереднього вегетаційного досліду, та підтвердили перспективність використання рослин цього виду з фіторемедіаційної метою (табл. 4.7).

Таблиця 4.7 Концентрація трифлураліну в ґрунті та рослинах квасолі, мкг/кг сухої речовини (вегетаційний дослід №2)

Варіант	Концентрація трифлураліну в ґрунті, мкг/кг	Концентрація трифлураліна в рослинній масі, мкг/кг сухої речовини*
	перед закладкою досліду	після завершення досліду	підземна частина рослини	надземна частина рослини
Контроль	не виявлено	не виявлено	не виявлено	не виявлено
1 ГДК	93,4±0,8	0,8±0,1	4,3±0,7	55,3±1,2
5 ГДК	492,4±0,2	6,2±0,3	52,2±0,3	178,9±2,1
10 ГДК	987,6±3,1	19,0±1,5	79,9±3,2	324,5±3,2

Примітка: *дослідження проводили після завершення вегетаційного досліду

У варіантах з люцерною визначено досить високу здатність до акумуляції трифлураліну рослинним організмом та різке зменшення концентрації цього ксенобіотика в ґрунті після закінчення вегетаційного досліду (табл. 4.8).

Таблиця 4.8 Концентрація трифлураліну в ґрунті та рослинах люцерни, мкг/кг сухої речовини (вегетаційний дослід №2)

Варіант	Концентрація трифлураліну в ґрунті, мкг/кг	Концентрація трифлураліну в рослинній масі, мкг/кг сухої речовини*
	перед закладкою досліду	після завершення досліду
Контроль	не виявлено	не виявлено	не виявлено
1 ГДК	98,5±1,2	1,1±0,1	52,3±1,1
5 ГДК	487,1±2,2	18,4±0,2	162,1±2,2
10 ГДК	979,9±1,8	39,0±0,7	287,1±2,5

Примітка: *дослідження проводили після завершення вегетаційного досліду

Так, за даними таблиці 7, вміст токсиканта в люцерні (рослинній масі надземної та підземної частин) був 287,1±2,5 мкг/кг сухої речовини при забрудненні ґрунту в 10 ГДК. При цьому в ґрунті виявлено значне зниження концентрації трифлураліну - до 39,0±0,7 мкг/кг сухої речовини.

У варіантах з соєю показано також досить високу здатність до акумуляції трифлураліну рослинним організмом та суттєве зменшення концентрації цього ксенобіотика в ґрунті після закінчення вегетаційного досліду (табл. 4.9).

Таблиця 4.9 Концентрація трифлураліну в ґрунті та рослинах сої, мкг/кг сухої речовини (вегетаційний дослід №2)

Варіант	Концентрація трифлураліну в ґрунті, мкг/кг	Концентрація трифлураліну в рослинній масі, мкг/кг сухої речовини*
	перед закладкою досліду	після завершення досліду
Контроль	не виявлено	не виявлено	не виявлено
1 ГДК	96,1±1,2	0,8±0,2	65,2±2,1
5 ГДК	494,8±2,3	8,3±0,2	180,5±1,4
10 ГДК	967,3±3,1	20,0±0,3	304,0±1,7

Примітка: *дослідження проводили після завершення вегетаційного досліду

Результати досліджень рослинного матеріалу сої (рослинної маси надземної та підземної частин) показують, що при забрудненні ґрунту в 10 ГДК концентрація трифлураліну в рослинному матеріалі була 304,0±1,7 мкг/кг сухої речовини, при цьому в ґрунті відмічено зменшення концентрації гербіциду до 20,0±0,3 мкг/кг сухої речовини (у порівнянні з початковою концентрацією в 1000 мкг/кг). Отже, використання сої з є перспективним з фіторемедіаційною метою.

При аналізі ступеню забруднення ґрунту та інтенсивності накопичення трифлураліну організмами культурних рослин доцільним є визначення коефіцієнтів біонакопичення та транслокації (4.10-4.15).

Таблиця 4.10 Біонакопичення та транслокація трифлураліну рослинами квасолі (вегетаційний дослід №1)*

Дослідний варіант	Концентрація трефлану, мкг/кг	Кб**	Кт***
	ґрунт	корінь	надземна частина
1 ГДК	0,8±0,2	4,4±0,9	60,7±1,75	1,3	13,8
5 ГДК	7,3±0,7	47,1±0,5	182,2±2,6	15,7	3,9
10 ГДК	24,7±1,7	89,7±2,2	373,92±4,5	9,4	4,2

Примітки: *дослідження проводили після закінчення вегетаційного досліду;

**Кб - коефіцієнт біонакопичення; ***Кт - коефіцієнт транслокації.

Таблиця 4.11 Біонакопичення трифлураліну рослинами кабачка (вегетаційний дослід №1)*

Дослідний Варіант	Концентрація трифлураліну, мкг/кг сухої речовини	Коефіцієнт біонакопичення
	ґрунт	рослина
1 ГДК	1,3±0,1	70,3±1,1	27,0
5 ГДК	7,4±0,1	160,3±2,4	10,8
10 ГДК	19,0±0,7	299,1±2,7	7,9

Примітка: *дослідження проводили після закінчення вегетаційного досліду.

Таблиця 4.12 Біонакопичення та транслокація трифлураліну рослинами соняшнику (вегетаційний дослід №1)*

Дослідний варіант	Концентрація трифлураліну, мкг/кг	Кб**	Кт***
	ґрунт	корінь	надземна частина
1 ГДК	1,1±0,1	2,7±1,5	15,1±1,2	8,1	5,6
5 ГДК	4,3±0,1	52,7±1,5	42,0±1,2	11,0	0,8
10 ГДК	27,1±0,2	89,7±1,9	175,2±1,1	4,9	1,9

Примітки: *дослідження проводили після закінчення вегетаційного досліду; **Кб - коефіцієнт біонакопичення; ***Кт - коефіцієнт транслокації

Таблиця 4.13 Біонакопичення та транслокація трифлураліну рослинами квасолі (вегетаційний дослід №2)*

Дослідний варіант	Концентрація трифлураліну, мкг/кг	Кб**	Кт***
	ґрунт	корінь	надземна частина
1 ГДК	0,8±0,1	4,3±0,7	55,3±1,2	37,2	12,9
5 ГДК	6,2±0,3	52,2±0,3	178,9±2,1	18,6	3,4
10 ГДК	19,0±1,5	79,9±3,2	324,5±3,2	10,6	4,1

Примітки: *дослідження проводили після закінчення вегетаційного досліду;

**Кб - коефіцієнт біонакопичення; ***Кт - коефіцієнт транслокації.

Таблиця 4.14 Біонакопичення та транслокація трифлураліну рослинами сої (вегетаційний дослід №2)*

Дослідний варіант	Концентрація трифлураліну, мкг/кг сухої речовини	Коефіцієнт біонакопичення
	ґрунт	рослина
1 ГДК	0,8±0,2	65,2±2,1	40,7
5 ГДК	8,3±0,2	180,5±1,4	10,9
10 ГДК	20,0±0,3	304,0±1,7	7,6

Примітка: *дослідження проводили після закінчення вегетаційного досліду.

Таблиця 4.15 Біонакопичення та транслокація трифлураліну рослинами люцерни (вегетаційний дослід №2)*

Дослідний варіант	Концентрація трифлураліну, мкг/кг сухої речовини	Коефіцієнт біонакопичення
	ґрунт	рослина
1 ГДК	1,1±0,1	52,3±1,1	23,8
5 ГДК	18,4±0,2	162,1±2,2	4,4
10 ГДК	39,0±0,7	287,1±2,5	3,7

Примітка: *дослідження проводили після закінчення вегетаційного досліду

Коефіцієнти біологічного накопичення характеризують інтенсивність поглинання токсикантів і показують частку їх вмісту у рослині відносно до вмісту у ґрунті. Це емпіричні показники, що є мірою перерозподілу забруднюючих речовин між рослинним організмом і ґрунтовим покривом, визначаються як співвідношення вмісту пестицидів у рослині до їх вмісту у ризосферному ґрунті.

Найвищий показник коефіцієнта біонакопичення був вирахуваний в кабачка при 1 ГДК - 27. Це свідчить про те, що при відносно невисокій концентрації ксенобіотика у ґрунті (1,3 мкг/кг) рослинна маса накопичила високу концентрацію ксенобіотика. Трохи менший показник коефіцієнту вирахуваний у квасолі.

Одним із основних показників здатності рослин до фітоекстракції забруднювачів із забруднених ґрунтів є коефіцієнт транслокації, який характеризує інтенсивність процесу переходу токсикантів з підземної у надземну частину рослин. Це безрозмірна величина, що визначається як співвідношення вмісту пестицидів у надземних органах рослин до їх вмісту у кореневій системі. Вважається, що при значеннях цього коефіцієнта 1, рослини володіють високою здатністю переміщувати полютанти з кореневої у надземну частину та є перспективними для використання у технологіях фітоекстракції. У більшості наведених видів рослин перехід трифлураліну з кореневої системи у надземні органи рослин суттєво виражений.

Найвищі коефіцієнти транслокації було визначено у рослин квасолі (до 13,8 у рослин 1-го вегетаційного досліду та до 12,9 - 2-го вегетаційного досліду.

За результатами проведених досліджень було визначено, що всі досліджувані види рослин (Cucurbita pepo L., Phaseolus vulgaris L., Helianthus annuus L., Medicago sativa L., Glycine max L.) показали досить високу здатність до накопичення трифлураліну з забрудненого ґрунту, чим сприяли значному його очищенню. Найбільш перспективними гіпернакопичувачами трифлураліну виявились рослини родини бобових (Febaceae). Зокрема, квасоля, порівняно з іншими дослідженими рослинами, проявили здатність до найбільш інтенсивного накопичення трифлураліну. За результатами досліджень найвищу здатність до накопичення цього ксенобіотика відмічено в надземній частині рослин квасолі, в бобах концентрація трифлураліну була незначною (до 1-го % порівняно з концентрацією у надземній частині). Після термічної обробки бобів (кип'ятіння протягом 60-ти хв.), в матеріалі було відмічено слідові кількості діючої речовини даного пестициду.

Отже, за біометричними показниками, здатністю до накопичення трифлураліну в органах рослин та показником резистентності до негативного впливу ксенобіотика для фіторемедіаційних заходів щодо забруднених трифлураліном ґрунтів можна рекомендувати всі досліджувані види рослин, зокрема квасолю (Phaseolus vulgaris L.).

РОЗДІЛ 5. АЛГОРИТМ ФІТОРЕМЕДІАЦІЇ ЗАБРУДНЕНИХ ТРИФЛУРАЛІНОМ ҐРУНТІВ ТА ОЦІНКА ПОТЕНЦІЙНОЇ ЕКОЛОГІЧНОЇ НЕБЕЗПЕКИ ДЛЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЕКОСИСТЕМИ ПРИ ВИКОРИСТАННІ ЦЬОГО ГЕРБІЦИДУ

Насьогодні вирощування сільськогосподарських рослин, в тому числі й лікарських, неможливе без застосування засобів агрохімії. Проблема наявності залишкових кількостей пестицидів у довкіллі багатопланова, що зумовлено фізико-хімічними і токсиколого-гігієнічними характеристиками пестицидів, особливостями їх поведінки, що залежить не тільки від властивостей самих препаратів, але і від природних факторів, можливості комплексного внесення пестицидів різного функціонального призначення (боротьба з шкідниками, хворобами рослин і бур'янами на одних і тих самих площах). Ця проблема може бути успішно вирішеною тільки завдяки спільним зусиллям вчених і практиків, що займаються питаннями захисту рослин, екології, гігієни, агрономії та інших суміжних галузей, на основі широкого кола досліджень, розробок, організаційних і практичних заходів, направлених на ефективне використання засобів хімічного захисту рослин при мінімальному їх впливі на організм людини та довкілля. Тому, особливої актуальності набуває проблема моніторингу залишків пестицидів у системі ґрунт-рослина і пошук шляхів очищення забруднених ґрунтів. Багаторічне забруднення сільськогосподарських угідь ксенобіотиками в Україні призвело до необхідності розробки наукових підходів до їх ремедіації. В даний час у світовій практиці охорони навколишнього природного середовища активно розвиваються фіто-ремедіаційні технології очищення ґрунтів - економічно ефективні та екологічно безпечні, що ґрунтуються на фізіологічній здатності рослин накопичувати ксенобіотики з подальшою їх деструкцією (Schnoor, 1995; Newman at all, 1998; Rock, 2003; Green, Hoffnagle, 2004). Пошуку стійких до пестицидного навантаження видів рослин присвячені роботи багатьох зарубіжних учених (Bell, 1992; Zeeb, 2005; White, 2000). В останні роки цим питанням приділяється багато уваги і в нашій країні
(С.Д. Мельничук, В.Й. Лоханська, Л.І. Моклячук, О.А. Слободенюк).

В Україні протягом останніх десятиріч для агрохімічного захисту посівів лікарських рослин від бур'янів дозволено використання лише гербіцидів на основі трифлураліну (трефлан, трифлурекс) (Перелік пестицидів та агрохімікатів, дозволених до використання в Україні на 2010 рік). Згідно діючих нормативів (ДержСанПіН 8.8.1.2.3.4-000-2001) наявність будь-якої кількості гербіциду в сировині для лікарської промисловості заборонено. Тому метою нашої роботи було проведення моніторингу залишкових кількостей трифлураліну у системі ґрунт - рослина та розробка способів ремедіації забруднених ґрунтів з використанням стійких до дії трифлураліну видів рослин.

Для досягнення поставленої мети проведено оцінку міграційної здатності та розподілу трифлураліну у ґрунті (чорноземі малогумусному легкосуглинковому) в зв'язку з його міграційною здатністю. Було досліджено процеси накопичення трифлураліну надземними і підземними органами лікарських рослин. Визначено потенційну екологічну небезпеку від застосування гербіциду трефлан для елементів екосистеми і організму людини. Проведено пошук рослин-ремедіаторів трифлураліну й оцінено інтенсивність стресового навантаження на культурні види рослин при застосуванні гербіцидів на основі трифлураліну. За результатами проведеної роботи, обґрунтувати екологічно безпечний метод відновлення забруднених трифлураліном ґрунтів для вирощування лікарських рослин.

Об'єктом дослідження була міграція залишків гербіцидів на основі трифлураліну у системі ґрунт - лікарські рослини та фіторемедіація забруднених ґрунтів. Предметом - вплив гербіцидів на основі трифлураліну на ґрунтову систему та лікарські рослини.

При виконанні дисертаційної роботи застосовували такі методи, як інформаційно-бібліографічний, польовий, лабораторний, вегетаційний, статистичний.

У дисертаційній роботі вперше доведено можливість застосування культурних видів рослин для фіторемедіації ґрунтів, забруднених трифлураліном. Розширено сучасні теоретичні уявлення про закономірності накопичення та розподілу трифлураліну в ґрунті, органах лікарських рослин та рослин вегетаційного досліду. Поглиблено знання про забруднення довкілля залишками трифлураліну. Показано, що накопичення залишкових кількостей трифлураліну залежить як від виду так і від органу
рослин - трифлуралін накопичується переважно в тих органах лікарських рослин, що містять у значних кількостях ефірні олії. Доведено, що трифлуралін здатен мігрувати навіть на глибину 40-60 см, а це, в свою чергу, може призвести до забруднення водойм й загибелі водної біоти, для якої трифлуралін є надзвичайно токсичним. Виявлено, що при багаторічному застосуванні трифлураліну на одних і тих же площах, не відбувається його розкладання впродовж вегетаційного періоду - гербіцид виявлено навіть на тих ділянках, де його для агрохімічного захисту посівів вже кілька років не використовували. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено екологічну необхідність у розширенні спектру гербіцидів для захисту лікарських рослин на основі їх детального дослідження.

За результатами виконаної роботи визначено небезпечність гербіцидів на основі трифлураліну для елементів екосистеми. Розроблено фіторемедіаційні підходи для забруднених трифлураліном ґрунтів. Встановлено, що бобові здатні зменшувати рівень забруднення ґрунтів трифлураліном, тим самим зменшуючи пестицидне навантаження на екосистему.

На основі аналізу вітчизняних і зарубіжних літературних джерел показано, що на ґрунтах, відведених для вирощування лікарських рослин, як і на інших землях сільськогосподарського призначення, нині використовуються невиправдано великі кількості гербіцидів. Показано, що в Україні для агрохімічного захисту лікарських рослин від бур'янів дозволено використання лише гербіцидів на основі трифлураліну. Описано токсичність трифлураліну, його персистентність у ґрунті, потенційну спроможність до накопичення в рослинних і тваринних організмах. Проаналізовано можливість використання фіторемедіаційних підходів для очищення забруднених пестицидами ґрунтів з використанням культурних видів рослин.

У дисертаційній роботі вивчено закономірності накопичення та розподілу трифлураліну в ґрунті та органах лікарських рослин (валеріани лікарської (Valeriana officinalis L.), лофанту анісового (Lophanthus anisatus L.), подорожнику великого (Plantago major L.), чорнобривців (Tagetes signota Barti), нагідок лікарських (Calendula officinalis L.), астрагалу шерстистоквіткового (Astragalus dasyanthus Pall.), ехінацеї пурпурової (Echinacea purpurea L.), розторопші плямистої (Sіlybum marіanum L.), оману високого (Inula helenium L.), шоломниці байкальської (Scutellaria baicalensis Georgi). Згідно отриманих даних, проаналізовано міграційну здатність та розподіл трифлураліну в ґрунті (чорнозем малогумусний легкосуглинковий). Встановлено, що в надземних та підземних органах лікарських рослин відбувалось накопичення трифлураліну, значні концентрації було виявлено у частинах рослин, що призначені для лікарської промисловості. Визначено перевищення рівня ГДК трифлураліну на ґрунтах, де його застосовували протягом останніх декількох років.

Обґрунтовано необхідність розробки способів фіторемедіації забруднених трифлураліном ґрунтів при вирощуванні лікарських рослин. Проведено вегетаційні досліди з метою пошуку рослин - перспективних ремедіаторів трифлураліну з використанням наступних видів: кабачок (Cucurbita pepo L.) сорту Грибовський 37, квасоля (Phaseolus vulgaris L.) сорту Красногородська 5, соняшник (Helianthus annuus L.) сорту Восход, люцерна (Medicago sativa L.) сорту Веселоподолянська 11, соя (Glycine max L.) сорту Київська 27, для яких визначено здатність до накопичення цього гербіциду, біометричні показники та інтенсивність пероксидного окиснення ліпідів як маркеру фізіологічної реакції рослин на стресове навантаження. Виявлено, що всі досліджувані види рослин проявили досить високу здатність до накопичення трифлураліну з забрудненого ґрунту, чим посприяли значному його очищенню. Встановлено, що інтенсивність ПОЛ залежить від концентрації трифлураліну в ґрунті: зі збільшенням концентрації токсиканту в ґрунті, пероксидне окиснення ліпідів у листку досліджуваних рослин відбувалось з більшою інтенсивністю. Слід відмітити, що найбільш інтенсивно ПОЛ відбувалось у листку кабачка, дещо менш інтенсивно - у квасолі, та найменше - у соняшнику. Виявлено, що найбільш перспективними для фіторемедіації забруднених трифлураліном ґрунтів є рослини родини бобових (Febaceae), зокрема, квасоля,

За результатами наших досліджень розроблено екологічні основи фіторемедіації багаторічно забруднених ґрунтів при вирощуванні лікарських рослин. Оскільки, трифлуралін, незважаючи на наявні позитивні властивості, має ряд негативних, а саме: високу токсичність для водних організмів, персистентність у ґрунті, потенційну спроможність до накопичення, оцінка ступеню небезпеки при його застосуванні є необхідною.

Систематичне використання гербіцидів на основі трифлураліну в землеробстві призводить до того, що вони стають постійним екологічним фактором, що змінює і формує макро- і мікробіоценози. Вплив трифлураліну поширюється в першу чергу на агрофітоценози та їх основні компоненти: ґрунти сільськогосподарських угідь, зокрема для вирощування лікарської сировини, рослинний покрив, надземна і ґрунтова біота, водні об'єкти, втому числі й ґрунтові води. Використання гербіцидів на основі трифлураліну може викликати пошкодження чутливих культур, виникнення тимчасової депресії біологічної активності ґрунту, появу стійких біотипів бур'янів. Гербіциди, що потрапили в агрофітоценози, накопичуються в окремих об'єктах та середовищах, різних міграційних ланцюгах.

Оцінюючи можливі й наявні негативні наслідки інтенсивного застосування гербіцидів на основі трифлураліну, необхідно враховувати зміни мікробіологічного складу ґрунту, його родючості, якість рослинної продукції та ґрунтових вод, фітотоксичний вплив на культурні види рослин. Агрофітоценози часто є вихідною ланкою в локальних, регіональних і глобальних ланцюгах міграції гербіцидів, які різними шляхами, в тому чисті, й з продуктами рослинного і тваринного походження, можуть потрапити і в організм людини. Важливим аспектом поведінки трифлураліну в агрофітоценозах є його фізико-хімічна взаємодія з компонентами навко-лишнього середовища, що визначає цільову та загально екологічну біологічну активність.

Одним з негативних наслідків використання гербіцидів на основі трифлураліну є порушення існуючої рівноваги чисельності видів в конкурентних популяціях. В результаті неграмотних обробок значно змінюється видовий склад рослин. Знищення значної частини флори за допомогою гербіцидів, крім безпосередньо токсичного ефекту, супроводжується значним скороченням джерел живлення для фауни і мікроорганізмів, що призводить до порушень внутрішньоценотичних зв'язків та в кінцевому результаті до зміщення екологічної рівноваги в біосфері.

Забруднення залишками трифлураліну рослин і рослинної продукції є прямою небезпекою для людини і тварин. Велике значення має виявлення закономірностей переходу гербіциду в рослини при вирощуванні лікарських рослин на ґрунтах, забруднених трифлураліном. Такий перехід (транс-локація) може призвести до накопичення трифлураліну в лікарській сировині, що погіршує її токсиколого-гігієнічні характеристики, впливає на біологічні показники врожаю та є небезпечним для здоров'я людини.

Лікарські рослини, враховуючи велику кількість засобів агрохімічного захисту, що застосовуються при їх вирощуванні, займають особливе положення в ланцюгах міграції трифлураліну в агрофітоценозах. Як складова біоти агрофітоценозів вони тісно пов'язані з ґрунтом, водою та атмосферним повітрям.

Гербіциди на основі трифлураліну потрапляють в органи лікарських рослин при поверхневому використанні препаратів, за рахунок транслокаційних процесів, осадження з атмосфери тощо.

На проникність трифлураліну з ґрунту в рослину впливають вміст органічної речовини і залишкових кількостей гербіциду в ґрунті, властивості препарату, вид рослини, її біохімічний склад та морфологічні особливості, а також метеорологічні умови протягом вегетаційного періоду.

Трифлуралін, що накопичився з забрудненого ґрунту по-різному розподіляється в рослинному організмі. В літературі є чисельні дані про транслокацію пестицидів. Більшість з них стверджують, що залишкові кількості гербіцидів в репродуктивних органах або не накопичуються, або накопичуються в останню чергу. Це важливо при оцінці забруднення пестицидами рослинної продукції. Наші дослідження підтвердили дану гіпотезу, оскільки в репродуктивних органах квасолі (бобах), вирощеної в умовах вегетаційного досліду, було визначено найнижчі концентрації трифлураліну.

В рослинах гербіциди на основі трифлураліну, як і більшість інших пестицидів, проходять декілька етапів перетворення (Д.І. Чканіков, 1981):

· перший етап (гідроліз, окислення, відновлення та інші хімічні перетворення, що призводять до зміни активності);

· другий етап (кон'югація гербіциду і первинних продуктів його метаболізму з вуглеводами, амінокислотами та іншими сполуками з послідуючою локалізацією продуктів кон'югації);

· третій етап (полімеризація та інші процеси перетворення метаболітів, що призводить до утворення нерозчинних продуктів).

Проблема токсичної післядії гербіцидів на основі трифлураліну при вирощуванні лікарських рослин займає особливе місце серед еколого-токсикологічних проблем, яка охоплює одразу два найбільш важливих елементів агрофітоценозів - ґрунт і культурну рослину.

Розроблено алгоритм поводження з ґрунтами, багаторічно забрудненими гербіцидами на основі трифлураліну на прикладі полів, призначених для вирощування сировини для лікарської промисловості.

Першочергово, необхідним вважаємо проведення моніторингових досліджень на територіях з забрудненими гербіцидами на основі трифлураліну ґрунтами та оцінка ступеню фітотоксичності таких ґрунтів для перспективних рослин-ремедіаторів. Необхідним є виявлення джерел і шляхів надходження ксенобіотику в ґрунт та детальне вивчення процесів його міграції ґрунтовим профілем. Детальне вивчення подальших шляхів поширення трифлураліну в довкіллі й розробка механізмів попередження забруднення біопродукції залишками гербіциду. Враховуючи високу токсичність для водної біоти гербіцидів на основі трифлураліну, доцільним є проведення оцінки ймовірності забруднення водних джерел залишками гербіциду й визначення ступеню впливу ксенобіотика на водну біоту.

З цією метою, пропонуємо проводити наступний комплекс заходів:

1. Екотоксикологічне обстеження території, багаторічно забрудненої трифлураліном;

2. Визначення обсягів та ступеню забруднення ґрунтового покриву;

3. Оцінка глибини забруднення ґрунтового шару;

4. Визначення рН ґрунту та вмісту гумусу;

5. Визначення необхідності внесення добрив та розпушення ґрунтового шару;

6. Визначення фітотоксичності ґрунту для потенційних рослин-ремедіаторів;

7. Висів обраних для даного ґрунту рослин-накопичувачів трифлураліну;

8. Збір та утилізація забрудненої фітомаси рослин-ремедіаторів у кінці вегетаційного періоду;

9. Оцінка впливу забруднення ґрунту на кінцеву продукцію - сировину для лікарської промисловості.

При проведенні обстеження забрудненої трифлураліном території, доцільним є детальне вивчення сівозміни, історії застосування засобів агрохімічного захисту протягом останніх років, кратності обробок та норм внесення препарату на даному полі.

Подальші дії мають бути направлені на оцінку міграційної здатності трифлураліну ґрунтовим профілем та ймовірності забруднення ґрунтових й підземних вод. Це особливо важливо, враховуючи високу токсичність трифлураліну для водної біоти.

Визначення фізичного й хімічного складу ґрунту, зокрема рН ґрунту та вмісту гумусу, є необхідним кроком в оцінці швидкості й ступеня розкладання трифлураліну, що залежать від цього. Також на швидкість розкладання гербіцидів на основі трифлураліну впливає температура й вологість навколишнього середовища, що необхідно враховувати.

Охорона агроценозів лікарських рослин та їх рослинної продукції від забруднення гербіцидами на основі трифлураліну. Практика використання гербіцидів на основі трифлураліну в лікарському рослинництві, вивчення їх дії та післядії на довкілля довели, що в сучасних умовах природоохоронні заходи повинні стати невід'ємною частиною стратегії і тактики хімічного захисту рослин. Заходи з метою попередження й зниження впливу на агрофітоценози, повинні бути комплексними, починаючи з транспортування гербіцидів на місце використання й закінчуючи токсиколого-гігієнічною оцінкою сировини для лікарської промисловості. Необхідним є суворе дотримання правил транспортування і зберігання препаратів на основі трифлураліну, регламентів і технології їх використання, правильно обирати строки і способи обробок, прискіпливо контролювати накопичення залишкових кількостей гербіциду в об'єктах агрофітоценозу і сировині для лікарської промисловості, використовуючи сучасні, відкалібровані й достатньо чутливі прилади.

Окрім цього, необхідним є розробка заходів, направлених на підвищення ефективності гербіцидів на основі трифлураліну з одночасним запобіганням або зниженням їх впливу на довкілля й людину. Доцільним є удосконалення асортименту й препаративних форм гербіцидів, технологій їх використання, розвиток альтернативних (нехімічних) методів захисту рослин, розробка і впровадження інтегрованих систем захисту лікарських рослин в даних умовах. Перспективні заходи повинні також передбачати також розробку шляхів і методів зниження рівнів забруднення об'єктів агрофітоценозів (ґрунтів, скидних і дренажних вод і т.д.), що задіяні в «гербіцидних» технологіях вирощування лікарських рослин. Це також стосується лікарської сировини, забрудненої залишками трифлураліну.

Необхідною передумовою успішності впровадження фіторемедіаційних технологій є детальне обґрунтування процесу утилізації забрудненої біомаси рослин-ремедіаторів трифлураліну. Відомо, що спосіб утилізації залежить від властивостей ксенобіотика, що було накопичено рослиною.

Нині в світовій практиці успішно застосовують кілька способів утилізації рослин-ремедіаторів токсикантів, зокрема спалювання та компостування [27, 78].

Спалювання забрудненої фітомаси рослин-ремедіаторів як небезпечних відходів у плазменних печах при температурі близько 4000 0С унеможливлює утворення токсичних продуктів згорання. Це практично ідеальний спосіб, проте, на жаль, в Україні не має технічних можливостей для проведення утилізації забрудненої ксенобіотиками рослинної фітомаси таким способом.

Компостування забрудненого пестицидами ґрунту та біомаси рослин також є доволі привабливим при впровадженні фіторемедіаційних технологій. Це біохімічний процес, який протікає у контрольованих умовах та призначений для перетворення органічних твердих відходів у стабільний, гумусоподібний стан. Існує два види компостування: аеробний, що передбачає забезпечення компостної маси киснем (створення окислювальних умов процесу розкладу токсиканту), та анаеробний, при якому компостування відбувається без доступу кисню (відновлювальний характер процесу). Важливу роль при цьому відіграє правильний підбір температурного режиму, вологості, кислотності середовища, складу поживних речовин, а також наявність підживлення у вигляді мінеральних добрив.

Анаеробне компостування можна проводити в спеціальних бетонних ямах або траншеях з гідроізоляцією, які заповнюють компостною масою (поживний субстрат, ґрунт, пестициди та мінеральне підживлення, можливо, додаткове внесення відходів тваринного походження) з наступним заливанням водою. Кислотність середовища підтримують у межах рН 6-8, використовуючи за необхідності вапнування ґрунтів.

Відомо, що розкладання трефлану в ґрунті, в аеробних чи анаеробних умовах, у ході розкладання відбувається деалкілування замісників при атомі аміногрупи, відновлення нітрогруп та подальший розклад з розщепленням бензольного кільця. Період напіврозпаду залежить від типу ґрунту й умов навколишнього середовища й може складати від 25-ти до 289-ти днів.

ВИСНОВКИ

1. У дисертаційній роботі розширено сучасні теоретичні уявлення про закономірності накопичення та розподілу трифлураліну в ґрунті та органах рослин;

2. Згідно отриманих даних, проаналізовано міграційну здатність та розподіл трифлураліну в ґрунті (чорнозем типовий малогумусний легкосуглинковий);

3. Встановлено, що в надземних та підземних органах лікарських рослин відбувалось накопичення трифлураліну, значні концентрації було виявлено у частинах рослин, що призначені для лікарської промисловості;

4. Визначено перевищення рівня ГДК трифлураліну на ґрунтах, де його застосовували протягом останніх декількох років;

5. Проведено вегетаційні досліди з метою пошуку рослин - перспективних ремедіаторів для ґрунтів, забруднених трифлураліном, в результаті яких виявлено, що всі досліджувані види рослин (Cucurbita pepo L., Phaseolus vulgaris L., Helianthus annuus L., Medicago sativa L., Glycine max L.) проявили досить високу здатність до накопичення трифлураліну з забрудненого ґрунту, чим сприяли значному його очищенню.

6. Встановлено, що інтенсивність ПОЛ залежить від концентрації трифлураліну в ґрунті: зі збільшенням концентрації токсиканту в ґрунті, пероксидне окиснення ліпідів у листку досліджуваних рослин відбувалось з більшою інтенсивністю. Слід відмітити, що найбільш інтенсивно ПОЛ відбувалось у листку кабачка, дещо менш інтенсивно - у квасолі, та найменше - у соняшнику.

7. Виявлено, що найбільш перспективними для фіторемедіації забруднених трифлураліном ґрунтів є рослини родини бобових (Febaceae). Зокрема, квасоля, порівняно з іншими видами рослин, проявила здатність до найбільш інтенсивного накопичення цього ксенобіотика у надземній частині рослини. Проте у бобах концентрація трифлураліну була незначною (до 1 % порівняно з концентрацією у надземній частині). Після термічної обробки бобів (кип'ятіння протягом 60 хв.), в матеріалі було відмічено слідові кількості діючої речовини даного пестициду.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

За біометричними показниками, здатністю до накопичення трифлураліну в рослинній масі та показником резистентності до негативного впливу ксенобіотика, для фіторемедіаційних заходів щодо забруднених трифлураліном ґрунтів можна рекомендувати рослини родини бобових, зокрема квасолю (Phaseolus vulgaris L.).