Đánh giá cả độc tính môi trường và ô nhiễm kim loại nặng bằng cách sử dụng Populus simonii Carr. làm chỉ thị sinh học

Springer Science and Business Media LLC - Tập 186 - Trang 6645-6650 - 2014
Victor Sluchyk1, Iryna Sluchyk1, Alexander Shyichuk2
1Department of Biology and Ecology, Vasyl’ Stefanyk Precarpathian National University, Ivano-Frankivsk, Ukraine
2University of Technology and Life Sciences, Bydgoszcz, Poland

Tóm tắt

Mức độ ô nhiễm môi trường trong thành phố Ivano-Frankivsk (Tây Ukraina) đã được đánh giá thông qua cây bạch dương ven đường như là những chỉ thị sinh học. Các tế bào meristem ngọn có thể chia của những lá rudimentary đã được phân tích định lượng về hoạt động phân bào và sự phân bố. Các giai đoạn anaphase đã được kiểm tra thêm để phát hiện bất thường nhiễm sắc thể. Các bông hoa đực cũng đã được kiểm tra để tìm phấn hoa vô sinh. Sự tích tụ của các yếu tố vi lượng trong chồi sinh dưỡng cũng đã được đánh giá để tiết lộ nguồn ô nhiễm môi trường. Các cây bạch dương mọc trong môi trường đô thị đã chứng minh có sự gia tăng bất thường nhiễm sắc thể (lên đến 4 lần) và sự vô sinh của phấn hoa (lên đến 4 lần) cũng như giảm hoạt động phân bào (giảm 1,5 lần) so với địa điểm lấy mẫu kiểm soát. Dữ liệu biomarker tương quan vừa phải với sự gia tăng (lên đến 4 lần) nồng độ Ni, Zn, Pb, Cd và Cu trong tổ chức sinh dưỡng, cho thấy nguyên nhân khả thi của độc tính môi trường có thể là do khí thải từ xe cộ. Sự gia tăng tối đa trong các bất thường nhiễm sắc thể (7 lần) và hoạt động phân bào tối thiểu (bằng một nửa so với mức kiểm soát) đã được ghi nhận ở các cây bạch dương mọc trong khu vực ngoại ô công nghiệp gần một nhà máy sản xuất xi măng lớn. Với sự tích lũy yếu tố vi lượng không đáng kể trong khu vực ngoại ô công nghiệp, độc tính môi trường cao đã được quy cho sự ô nhiễm từ các hạt xi măng và amiăng.

Từ khóa

#ô nhiễm môi trường #chỉ thị sinh học #cây bạch dương #bất thường nhiễm sắc thể #hoạt động phân bào #kim loại nặng

Tài liệu tham khảo

Belousov, M. V., Mashkina, O. S., & Popov, V. N. (2012). Cytogenetic response of Scots pine (Pinus sylvestris Linnaeus, 1753) (Pinaceae) to heavy metals. Comparative Cytogenetics, 6, 93–106. Bhaduri, A. M., & Fulekar, M. H. (2012). Antioxidant enzyme responses of plants to heavy metal stress. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 11, 55–69. Castiglione, S., Todeschini, V., Franchin, C., Torrigiani, P., Gastaldi, D., Cicatelli, A., et al. (2009). Clonal differences in survival capacity, copper and zinc accumulation, and correlation with leaf polyamine levels in poplar: a large-scale field trial on heavily polluted soil. Environmental Pollution, 157, 2108–2117. Celik, S., Yucel, E., Celik, S., Gucel, S., & Ozturk, M. (2010). Carolina poplar (Populus × canadensis Moench) as a biomonitor of trace elements in Black sea region of Turkey. Journal of Environmental Biology, 31(1–2), 225–232. Djingova, R., Wagner, G., & Peshev, D. (1995). Heavy metal distribution in Bulgaria using Populus nigra ‘Italica’ as a biomonitor. Science of the Total Environment, 172, 151–158. Djingova, R., Wagner, G., Kuleff, I., & Peshev, D. (1996). Investigations on the time-dependant variations in metal concentration in the leaves of Populus nigra ‘Italica’. Science of the Total Environment, 184, 197–202. Djingova, R., Wagner, G., & Kuleff, I. (1999). Screening of heavy metal pollution in Bulgaria using Populus nigra ‘Italica’. Science of the Total Environment, 234, 175–184. Djingova, R., Ivanova, J., Wagner, G., Korhammer, S., & Markert, B. (2001). Distribution of lanthanoids, Be, Bi, Ga, Te, Tl, Th and U on the territory of Bulgaria using Populus nigra ‘Italica’ as an indicator. Science of the Total Environment, 280, 85–91. Dziri, S., & Hosni, K. (2012). Effects of cement dust on volatile oil constituents and antioxidative metabolism of Aleppo pine (Pinus halepensis) needles. Acta Physiologiae Plantarum, 34, 1669–1678. Fargašová, A. (2012). Plants as models for chromium and nickel risk assessment. Ecotoxicology, 21, 1476–1483. Geras’kin, S., Oudalova, A., Michalik, B., Dikareva, N., & Dikarev, V. (2011). Geno-toxicity assay of sediment and water samples from the Upper Silesia post-mining areas, Poland by means of Allium-test. Chemosphere, 83, 1133–1146. Jun, R., & Ling, T. (2012). Increase of Cd accumulation in five poplar (Populus L.) with different supply levels of Cd. International Journal of Phytoremediation, 14, 101–113. Kask, R., Ots, K., Mandre, M., & Pikk, J. (2008). Scots pine (Pinus sylvestris L.) wood properties in an alkaline air pollution environment. Trees, 22, 815–823. Kluge, B., & Wessolek, G. (2012). Heavy metal pattern and solute concentration in soils along the oldest highway of the world—the AVUS Autobahn. Environmental Monitoring and Assessment, 184, 6469–6481. Kubrak, O. I., Lushchak, O. V., Lushchak, J. V., Torous, I. M., Storey, J. M., Storey, K. B., & Lushchak, V. I. (2010). Chromium effects on free radical processes in goldfish tissues: comparison of Cr(III) and Cr(VI) exposures on oxidative stress markers, glutathione status and antioxidant enzymes. Comparative Biochemistry and Physiology Part C Toxicology and Pharmacology, 152, 360–370. Laureysens, I., Blust, R., De Temmerman, L., Lemmens, C., & Ceulemans, R. (2004). Clonal variation in heavy metal accumulation and biomass production in a poplar coppice culture: I. Seasonal variation in leaf, wood and bark concentrations. Environmental Pollution, 131, 485–494. Lettens, S., Vandecasteele, B., De Vos, B., Vansteenkiste, D., & Verschelde, P. (2011). Intra- and inter-annual variation of Cd, Zn, Mn and Cu in foliage of poplars on contaminated soil. Science of Total Environment, 409, 2306–2316. Lushchak, O. V., Kubrak, O. I., Nykorak, M. Z., Storey, K. B., & Lushchak, V. I. (2008). The effect of potassium dichromate on free radical processes in goldfish: possible protective role of glutathione. Aquatic Toxicology, 87, 108–114. Madejón, P., Marañón, T., Murillo, J. M., & Robinson, B. (2004). White poplar (Populus alba) as a biomonitor of trace elements in contaminated riparian forests. Environmental Pollution, 132, 145–155. Madejón, P., Ciadamidaro, L., Marañón, T., & Murillo, J. M. (2013). Long-term biomonitoring of soil contamination using poplar trees: accumulation of trace elements in leaves and fruits. International Journal of Phytoremediation, 15, 602–614. Malayeri, B. E., Noori, M., & Jafari, M. (2012). Using the pollen viability and morphology for fluoride pollution biomonitoring. Biological Trace Element Research, 147, 315–319. Nazzal, Y., Rosen, M. A., & Al-Rawabdeh, A. M. (2013). Assessment of metal pollution in urban road dusts from selected highways of the Greater Toronto Area in Canada. Environmental Monitoring and Assessment, 185, 1847–1858. Paal, J., Degtjarenko, P., Suija, A., & Liira, J. (2013). Vegetation responses to long-term alkaline cement dust pollution in Pinus sylvestris-dominated boreal forests—niche breadth along the soil pH gradient. Applied Vegetation Science, 16, 248–259. Pourrut, B., Shahid, M., Dumat, C., Winterton, P. & Pinelli, E. (2011). Lead uptake, toxicity, and detoxification in plants. In D. M. Whitacre (Ed.), Reviews of Environmental Contamination and Toxicology, 213 (pp. 113–136), Springer Science + Business Media. Princewill-Ogbonna, I. L., & Ogbonna, P. C. (2011). Heavy metal content in soil and medicinal plants in high traffic urban area. Pakistan Journal of Nutrition, 10(7), 618–624. Prus-Głowacki, W., Chudzińska, E., Wojnicka-Półtorak, A., Kozacki, L., & Fagiewicz, K. (2006). Effects of heavy metal pollution on genetic variation and cytological disturbances in the Pinus sylvestris L. population. Journal of Applied Genetics, 47, 99–108. Rotreklová, O. (2008). Hieracium subgen. Pilosella: pollen stainability in sexual, apomictic and sterile plants. Biologia, 63, 61–66. Sun, S.-Q., He, M., Cao, T., Yusuyin, Y., Han, W., & Li, J.-L. (2010). Antioxidative responses related to H2O2 depletion in Hypnum plumaeforme under the combined stress induced by Pb and Ni. Environmental Monitoring and Assessment, 163, 303–312. Swaileh, K. M., Matani, M., & Hussein, R. M. (2006). Heavy metals in urban roadside plants from Amman, Jordan. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 77, 445–450. Sytar, O., Kumar, A., Latowski, D., Kuczynska, P., Strzałka, K., & Prasad, M. N. V. (2013). Heavy metal-induced oxidative damage, defense reactions, and detoxification mechanisms in plants. Acta Physiologiae Plantarum, 35, 985–999. Trivedi, A. K., & Ahmad, I. (2011). Effects of chrysotile asbestos contaminated soil on crop plants. Soil and Sediment Contamination: An International Journal, 20, 767–776. Van Nevel, L., Mertens, J., Staelens, J., De Schrijver, A., Tack, F. M. G., De Neve, S., et al. (2011). Elevated Cd and Zn uptake by aspen limits the phytostabilization potential compared to five other tree species. Ecological Engineering, 37, 1072–1080. Vollenweider, P., Bernasconi, P., Gautschi, H.-P., Menard, T., Frey, B., & Günthardt-Goerg, M. S. (2011). Compartmentation of metals in foliage of Populus tremula grown on soils with mixed contamination. II. Zinc binding inside leaf cell organelles. Environmental Pollution, 159, 337–347.