ENVIRONMENTAL CONTAMINATION BY TOXIC METALS AND ITS INDICATION BY PLANT TEST SYSTEMS
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/sbi.0701.269
Abstract
Important modern environmental problem is the accumulation of toxic metals in soils. Urbanized lands of the central and southeastern regions are the most contaminated areas in Ukraine. Lead, zinc, copper, cadmium, nickel and aluminum are the most widespread and toxic metals – soil pollutants. The mobility and bioavailability of heavy metals and aluminum is directly proportional to the acidity of the soil. The north-western region of Ukraine has got the sod-podzolic soils with natural elevated acidity. Urban soils of the rest of our country regions are acidified by emissions of chemical, metallurgical and engineering enterprises. Considering potential danger of toxic metals for living organisms, is an urgent task and selection of model objects for the assessment of biological risks of these substances is of great value. The advantages of plants for monitoring cyto- and genotoxic soil pollutants have been analyzed. It has been proposed to use seedlings Allium cepa L. as an effective highly sensitive indicating system for screening of metals with cytotoxic and mutagenic activities. Using modified Allium test has established that the effective toxic concentrations of Cu, Zn and Ni are lower than the approved maximum permissible concentration (MPC) of these metals in the soil, accordingly in 23, 12.5 and 8 times. This enabled us to recommend to reconsider MPC for these metals established in Ukraine.
Keywords
Full Text:
PDF (Українська)References
1. Бреславець А.І. Техногенно забруднені ґрунти та шляхи їх поліпшення. Проблеми охорони навколишнього природного середовища та екологічної безпеки: зб. наук. пр. / під ред. Г.Д. Коваленко. Харків: Райдер, 2009; 31: 189–202.
2. Довгалюк А.И., Калиняк Т.Б., Блюм Я.Б. Оценка фито- и цитотоксической активности солей металлов с помощью корневой апикальной меристемы лука. Цитология и генетика, 2001; 1: 3–9.
3. Довгалюк А.И., Калиняк Т.Б., Блюм Я.Б. Цитогенетические эффекты солей токсичных металлов в клетках апикальной меристемы корней проростков Allium cepa L. Цитология и генетика, 2001; 2: 3–10.
4. Куцоконь Н. Рослинні тест-системи для визначення генотоксичності. Вісник НАН України, 2010; 4: 48–52.
5. Луйк А.И., Прокопенко В.В., Набока Ю.Н. и др. Молекулярные, надмолекулярные и клеточные биомодели как объекты экологического мониторинга. Доповіді нАН України, 1999; 10: 160–165.
6. Мацевич Л.Л., Лукаш Л.Л. Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах. Біополімери і клітина, 2001; 17(1): 5–19.
7. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні у 2009 році. Київ: Центр екологічної освіти та інформації, 2011. 383 с.
8. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні у 2010 році. Київ: Центр екологічної освіти та інформації, 2011. 254 с.
9. Рильський О.Ф., Масікевич Ю.Г. Мікробіологічна біоіндикація довкілля, забрудненого важкими металами та іншими ксенобіотиками. Вісник Запорізьк. нац. ун-ту, 2012; 3: 139–147.
10. Сердюк С.Н. Диагностика загрязнения тяжелыми металлами почвенного покрова индустриально-урбанизированных территорий. Екологія та ноосфера, 2007; 19(1–2): 55–60.
11. Сьяксте Т.Г., Сьяксте Н.И. Химические соединения, повреждающие ДНК. Рига: Зинатне, 1991. 152 с.
12. Тютюнник Ю.Г., Горлицький Б.О. Техногенне забруднення міських ґрунтів України (феноменологічний аналіз). Доповіді нAН України, 2000; 6: 208–211.
13. Шейкіна О.Ю., Мислюк О.О. Екологічна оцінка забруднення міських ґрунтів важкими металами вздовж основних транспортних магістралей міста Черкаси. Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, 2008; 1: 61–65.
14. Aras S., Aydin S.S., Krpe D.A., Dnmez . Comparative Genotoxicity Analysis of Heavy Metal Contamination in Higher Plants. Ecotoxicology / Ed. by Dr. G. Begum. InTech, 2012: 107-124. | |
| |
15. Human Exposure Assessment. Environmental Health Сriteria. 214: Geneva: WHO/IPCS, 2000: 235 р. | |
| |
16. Fatima R.A., Ahmad M. Genotoxicity of industrial wastewaters obtained from two different pollution sources in northern India: a comparison of three bioassays. Mutation Research, 2006; 609 (1): 81-91. | |
| |
17. Fiskesjő G. Allium test. In: Methods in Molecular Biology. 43. In Vitro Toxicity Testing Protocols / Ed. by S. O'Hare and C. K. Atterwill, Totowa, NJ., 1995: 119-127. | |
| |
18. Garzón T., Gunsé B., Moreno A.R. et al. Aluminium-induced alteration of ion homeostasis in root tip vacuoles of two maize varieties differing in Al tolerance. Plant Science, 2011; 180(5): 709-715. | |
| |
19. Jones D.L., Blancaflor E.B., Kochian L.V. et al. Spatial coordination of aluminium uptake, production of reactive oxygen species, callose production and wall rigidification in maize roots. Plant Cell Environment, 2006; 29(7): 1309-1318. | |
| |
20. Jones D.L., Ryan P.R. Nutrition. Aluminum Toxicity. Encyclopedia of Applied Plant Science, 2004: 656-664. | |
| |
21. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. CRC Press, 2011. 520 p. | |
| |
22. Kumari M., Sinha V.K., Srivastava A. et al. Cytogenetic effects of individual and combined treatment of Cd2+, Cu2+ and Zn2+ in Vigna radiata (L.) Wilczeck. J. Phytol, 2011; 3: 38-42. | |
| |
23. Kutsokon N.K. Allium-assay in evaluation of drinking and surface water mutagenicity. In: Dangerous Pollutants (Xenobiotics) in Urban Water Cycle / Ed. by Hlavinek P.; Bonacci O.; Marsalek J.; Mahrikova I. Springer, 2008. P. 81-87. | |
| |
24. Liu T.T., Wu P., Wang L.H. et al. Response of soybean seed germination to cadmium and acid rain. Biol. Trace Elem. Res, 2011; 144: 1186-1196. | |
| |
25. Ma J.F. Syndrome of Aluminum Toxicity and Diversity of Aluminum Resistance in Higher Plants. International Review of Cytology, 2007; 264: 225-252. | |
| |
26. Ma T.-H., Carberra G.L., Owens E. Genotoxic agents detected by plant bioassays. Reviews on Environ Health, 2005; 20 (5): 1-13. | |
| |
27. Malkowski E., Kita A., Galas W. et al. Lead distribution in corn seedlings (Zea mays L.) and its effect on growth and the concentrations of potassium and calcium. Plant Growth Regulation, 2002; 37: 69-76. | |
| |
28. Morais S., Costa F.G., Pereira M.L. Heavy Metals and Human Health. Environmental Health - Emerging Issues and Practice / Ed. by J.Oosthuizen. InTech, 2012: 227-246. | |
| |
29. Salam A.K., Helmke P.A. The pH dependence of free ionic activities and total dissolved concentrations of copper and cadmium in soil solution. Geoderma, 1998; 83: 281-291. | |
| |
30. Stoliar O.B., Lushchak V.I. Environmental Pollution and Oxidative Stress in Fish. In Book: Oxidative Stress - Environmental Induction and Dietary Antioxidants / Ed. Lushchak V. InTech, 2012: 131-166. | |
| |
31. Stolyar O.B., Loumbourdis N.S., Falfushinska H.I. et al. Comparison of metal bioavailability in frogs from urban and rural sites of Western Ukraine. Arch. Environ. Contam. Toxicol, 2008; 54: 107-113. | |
| |
32. Tokar E.J., Benbrahim-Tallaa L., Waalkes M.P. Metal ions in human cancer development. Metal Ions on Life Science, 2011; 8: 375-401. | |
| |
33. Van Assche F., Clijsters H. Effects of metals on enzyme activity in plants. Plant Cell Environ, 1990; 13: 195-206. | |
Refbacks
- There are currently no refbacks.
Copyright (c) 2013 Studia biologica
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.