ESTIMATION OF FITOTOXICITY OF MIXED AVIATION FUELS WITH APPLICATION OF PLANT TESTERS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2018.147375

Keywords:

toxicity, biotesters, plants, aviation fuel, biological fuel, soil, phyto-testers, indicators, pollutants

Abstract

In this article the problem of estimating phytotoxicity a mixture of aviation fuels with the use plant testers is considered.
Object of research - assessment of phytotoxicity mixed aviation fuels.
The main purpose of the work was to identify plant test objects pollution-sensitive blended aviation fuels in the early stages of germination. Establishing the relationship between the content of aviation fuel in the soil and the initial growth parameters of test plants, the establishment of a plant indicator pollution with mixed aviation fuel, which responds to low fuel content in the soil, at the level of approximately allowable concentration
Studies have made it possible to establish that the Lola Ross salad and the Rudolf radish are sensitive to the content of JETA-1 aviation fuel and JETA-1 blended aviation fuel biofuel in the early stages of germination in a wide range of concentrations of pollutant 0-20%. It was determined that in order to assess the toxicity of the measurement of the initial growth parameters of these plants, obtained on the 6th day of growth in the dark, is optimal. Plants: Peas, beans and cucumbers are not suitable for testing the toxicity of aviation fuel JETA-1 and mixed aviation fuel JETA-1 biofuels, since they died at the germination stage.
To obtain quantitative characteristics of the influence pollutants, we determined the relationship between the plant's response to the stress factor and the dose of the factor. We discovered that when adding JETA-1 aviation fuel with a concentration 50 ml, the length of the stem the Lola Ross salad and the Rudolf radish remained almost identical to the samples we drank in concentrations of 70x30 JETA-1 biofuels and decreased in comparison with 

the samples that we were watering, concentrations of 50 ml of biofuel and 50 ml of a JETA-1-biofuel mixture of 50x50. In the case watering plants with a water concentration of 100 ml JETA-1, the inhibition of stem growth was more pronounced. Compared to samples that were water-saturated with 100 ml water JETA-1 biofuel (70x30) and 100 ml water samples, JETA-1 had twice the height of the stem compared to the samples, foamed with water concentrations of 100 ml of biofuels and 100 ml of JETA-1- kerosene (50x50). Plants, watered with a concentration of 100 ml JETA-1, had 4-6 times less stem height. As a result of the experiments, the specificity and sensitivity phytotems (Lola Ross salad and Rudolf radish) were revealed, indicating the possibility of their use for assessing the toxicity of oil contaminated soils.
The results of this work can be used to assess the phytotoxicity both mixed and traditional aviation fuels with the use of plant testers at storage sites for aviation fuels during their operation (aviation fuel supply, fuel depots, petroleum storage depots). Also, research results can be used by environmental specialists in the field of environmental protection and specialists in the field exploitation storage facilities for motor fuels.
Foreseeable assumptions about the development of the research object are the search and establishment of more sensitive and cheap phytotems with the possibility of their use for assessing the toxicity of oil contaminated soils.

Author Biographies

Ihor Leonidovych Trofimov, National Aviation University

Cand. Sc. (Eng.), Assoc. Prof.

Serhii Valeriiovych Boichenko, National Aviation University

Dr. Eng. Sc., Prof.

Oksana Mykolaivna Tykhenko, National Aviation University

Cand. Sc. (Eng.).

References

Бубнов А.Г. Биотестовый анализ − интегральный метод оценки качества объектов окружающей среды: уч.-метод. пособие / [А. Г. Бубнов, С. А. Буймова, А. А. Гущин и др.].; под общ. ред. В. И. Гриневича; Иван. гос. хим. − технол. ун-т. − Иваново, 2007. − 112 с.

Васильев А. В. Экологический мониторинг токсическогоз агрязнения почвы нефтепродуктами с использованием методов биотестирования [Электронный ресурс] / А. В. Васильев, В. В. Заболотских, О. В. Тупицына, А. М. Штеренберг // Нефтегазовое дело. − 2012. − №4. − С.242-249. Режим доступа: URL: http://ogbus.ru/authors/VasilyevAV/VasilyevAV_1.pdf.

Маячкина Н. В. Особенности биотестирования почв с целью их экотоксикологической оценки / Н. В. Маячкина, М. В. Чугунов // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. − 2009. − № 1. − С. 84-93.

Саксонов М. Н. Экологический мониторинг нефтегазовой отрасли. Физико-химические и биологические методы: учеб. Пособие / М. Н. Саксонов, А. Д. Абалаков, Л. В. Данько, О. А. Бархатова, А. Э. Балаян, Д. И. Стом. − Иркутск: Иркут.ун-т, 2005. − 114 с.

Шевчик Л.З. Екологічна оцінка та фіторемедіація нафтозабруднених ґрунтів / Л.З. Шевчик // Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук. – Львів 2017. Режим доступу: URL: http://www.dnu.dp.ua/docs/ndc/dissertations/D08.051.04/dissertation_5902f7c3b8f84.pdf.

Киреева Н. А. Активность карбогидраз в нефтезагрязненных почвах / Н. А. Киреева, Н. И. Новоселова, Ф. Х. Хазиев // Почвоведение. − 1998. № 12. − С. 144-148.

Козлов К. С. Влияние загрязнения почвы нефтепродуктами на дождевых червей: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / К. С. Козлов. −Томск, 2003. – 13 с.

Логинов О. Н. Биотехнологические методы очистки окружающей среды от техногенных загрязнений / Логинов О. Н., Силищев Н. Н., Бойко Т. Ф., Галимзянова Н. Ф. − Уфа: Государственное издательство научно-технической литературы "Реактив", 2000. − 100 с.

Шамраев А. В. Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды / А. В. Шамраев, Т. С. Шорина // Вестник Оренбургского государственного университета. − 2009. − № 6(100). − С. 642-645.

Сулейманов Р. Р. Изменение буферности почв при загрязнении нефтепромысловыми водами и сырой нефтью / Р. Р. Сулейманов, Ф. И. Назырова// Вестник ОГУ. 2007. − №4. − С. 133-139.

Каралов А. М. Регулирование теплового режима нефтезагрязненных земель в условиях их биологической рекультивации / А. М. Каралов // VIII Всесоюз. съезд почвоведов: тезисы докладов. Кн. 1. - Новосибирск, 1989. − С. 37.

Бабаджанова О. Ф. Міграція нафти і нафтопродуктів у поверхневі шари ґрунту при аварійних розливах / О. Ф. Бабаджанова, Н. М. Гринчишин, Ю. Г. Сукач // Безпека життя і діяльності людини - освіта, наука, практика: зб.наук. праць Х міжнар. наук.-метод. конф. − К.: Національний авіаційний університет, 2011. − С. 22-26.

Елин Е. С. Биогеохимическая трансформация нефти-загрязнителя и болотного биогеоценоза при их взаимодействии / Е. С. Елин // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. - Тюмень: Изд-во ИПОС СО РАН, 2002. − F 3. − С. 153-166.

Sikkema J. Mechanisms of Membrane Toxicity of Hydrocarbons / J. Sikkema, A. M. de Bont, B. Poolman // Microbiological REVIEWS. − 1995. − Vol. 59, F 2. − P. 201-222.

Тюленева В. А. К вопросу исследования фильтрации нефти в почвах / В. А. Тюленева, В. А. Соляник, И. В. Васькина // Вісник КДПУ. − 2006. − Вип. 2/2006 (37), ч. 2. − С. 110-112.

Безносиков В. А. Экологическая оценка почв в районе эксплуатации нефтяных месторождений в условиях Севера / В. А. Безносиков, Е. Д. Лодыгин, Б. М. Кондратенок // Международный экологический форум "Сохраним планету Земля": сборник докладов. − СПб.: Центральный музей почвоведения им. В. В. Докучаева, 2004. − С. 144-148.

Новоселова Е. И. Экологические аспекты трансформации ферментативного пула почвы при нефтяном загрязнении и рекультивации: атореф. дис. . док. биол. наук / Новоселова Евдокия Ивановна. − Воронеж: ВГУ, 2008. – 42 с.

Кабиров Р. Р. Оценка биологической активности нефтезагрязненных почв с помощью интегрального показателя / Р. Р. Кабиров, Н. А. Киреева, Т. Р. Кабиров, И. Е. Дубовик, А. Б. Якупова, Л. М. Сафиуллина // Почвоведение. − 2012. − №2. − С. 184-188.

Алиев И. Н. Естественное облесение и биологическая рекультивация нарушенных земель северного Кавказа (на примере Кабардино-Балкарии): автореф. дис. док.с.-х. н.: 06.03.01 / Алиев Игорь Нажафович. −Волгоград, 2012. − 42 с.

Леднев А. В. Изменение свойств дерново-подзолистых суглинистых почв под действием загрязнения продуктами нефтедобычи и приемы их рекультивации: автореф. дис. доктора с-х. наук: 06.01.03 / Леднев Андрей Викторович. − Ижевск, 2008. − 43 с.

Сулейманов Р. Р. Ферментативная активность и агрохимические свойства лугово-аллювиальной почвы в условиях нефтяного загрязнения / Р. Р. Сулейманов, Т. А. Абдрахманов, З. А. Жаббаров, Л. Т. Турсунов // Известия Самарского научного центра РАН. − 2008. − Т.10, №2. − С. 294-298.

Габбасова И. М. Деградация и рекультивация почв Башкортостана / И.М. Габбасова; под ред. Ф.Х. Хазиева. − Уфа: Гилем, 2004. − 284 с.

Щемелинина Т. Н. Биологическая активность нефтезагрязненныхпочв Крайнего севера на разных стадиях их восстановления и прирекультивации (на примере Усинского района Республики Коми): автореф. дис.канд. биол. наук: 03.00.27, 03.00.16 / Щемелинина Татьяна Николаевна. − Воронеж, 2008. − 24 с.

Ибрагимова С. Т. Биологическое диагностирование нефтезагрязненных почв месторождений Казахстана: автореферат дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Ибрагимова Самал Токмагамбетовна. − Алматы, 2009. −18 с.

Назаров А. В. Влияние нефтяного загрязнения на бактерии дерновоподзолистой почвы / А. В. Назаров, Л. Н. Ананьина, О. В. Ястребова, Е. Г. Плотникова // Биология почв. − 2010. − № 12. − С. 1489-1493.

Медведева Е. И. Динамика восстановления нефтезагрязненных почв в условиях Среднего Поволжья / Е. И. Медведева // XII Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология - наука XXI века»: сборник тезисов. −Пущино, 2003 − С. 97.

Методика визначення збитку, обумовленого забрудненням і засміченням земельних ресурсів в результаті порушення природоохоронного законодавства / Міністерство охорони навколишнього природного середовища і ядерної безпеки, Київ. −1998.

Міхєєв О. М. Застосування рослинних тест-систем для оцінки комбінованої дії стресорів різної природи на екосистеми / О. М. Міхєєв, М. І. Гуща, Ю. В. Шиліна, Л. Г. Овсяннікова // Наук. праці. Екологія. − 2006. −53(40). −С. 56-64.

Демиденко А. Я. Пути восстановления плодородия нефтезагрязненных почв черноземной зоны Украины / А. Я. Демиденко, В. М. Демурджан // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука, 1988. −С. 197-206.

Оливернусова Л. Оценка состояния окружающей среды методом комплексной биоиндикации / Л. Оливернусова // Биоиндикация и мониторинг.− М: Наука. − 1991. − С. 39-45.

Білик Т.І. Визначення фітотоксичності авіаційного палива із застосуванням рослинних тестерів / Т.І. Білик, І.Л. Трофімов, Г.М. Федорів, В.В. Боюк / Молодь і поступ біології: ХІІ Міжнар. наук. конф., 19-21 квітня 2016 р., тези допов. – Львів, 2016. – С. 147-148.

Njoku K. L. Growth and performance of Glycine max L. (Merrill) in crude oil contaminated soil augmented with cow dung / K. L. Njoku, M. O. Akinola, B.O. Oboh // Nat. Sci. 2008. − 6(1). − P. 48-58.

Мирошниченко Н. Н. Принципы регламентации углеводородного загрязнения почв Украины / Н. Н. Мирошниченко // Почвоведение. − 2008. −№5. − С. 614-622.

Терехова В. А. Экотоксикологическая оценка повышенного содержания фосфора в почвогрунте по тест-реакциям растений на разных стадиях развития / В. А. Терехова, Д. Б. Домашнев, М. А. Каниськин, A. В.Степачев // Проблемы агрохимии и экологии. − 2009. − №3. − C. 21-26.

Wang X., Sun C., GaoS., WangL., ShuokuiH. Validation of germination rate an drootel on gationasin dicator to assess phytotoxicity with Cucumis sativus // Chemosphere, 2001, Vol. 44, F 8, p. 1711 - 1721.

Илларионов С. А. Роль микромицетов в фитотоксичности нефтезагрязненных почв / С. А. Илларионов, А. В. Назаров, И. Г. Калачникова // Экология. − 2003. − № 5. − С. 341-346.

Фомин Г. С. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам / Г. С. Фомин, А. Г. Фомин. − Справочник. М: «Протектор», 2001. - 304 с.

Czerniawska-Kusza I. Comparison of the Phytotoxkit microbiotest and chemical variables for toxicity evaluation of sediments / I. Czerniawska-Kusza, T. Ciesielczuk, G. Kusza, A. Cichon // Environmental Toxicology. − 2006. − 21(4). −P. 367-372.

Киреева Н. А. Рост и развитие сорных растений в условиях техногенного загрязнения почвы / Н.А. Киреева, А.М. Мифтахова, Г.Г. Кузяхметов // Вестник Башкирского университета. − 2001. − №1. − С. 32-34.

Sharifi M. Germination and growth of six plant species on contaminated soil with spent oil / M. Sharifi, Y. Sadeghi, M. Akbarpour // Int. J. Environ. Sci. Tech. - 2007. - F 4 (4). − P. 463-470.

Blankenship D. W. Plant growth inhibition by the water extract of a crude oil / D. W. Blankenship R. A. Larson // Water, Air and Soil Pollut. − 1978. −Vol. 10, №4. − P. 471-472.

Blok C. Microbiotest to Assess the Phytotoxic Potential of Growing Media and Soils / C. Blok, G. Persoone, G. A Wever // Annual Symposium of the International Socienty of Horticultural Sciences. Book of Abstracts, Angers, France, 2005, poster.

Published

2018-10-01

Issue

Section

ENVIRONMENTAL PROBLEMS IN ENERGY