Вивчення можливості застосування кіральних властивостей проліну як експрес-методу оцінки рівня забруднення річкових екосистем

Ключевые слова: пролин, киральные свойства, угол вращения, плоскость поляризации, аминокислоты, биомониторинг, биотестеры, водоросли, малые реки,

Актуальність теми досліджень. Останнім часом усе більшу увагу вчених привертає стан малих річок України, що формують основний стік більш крупних гідроекосистем, які вже тривалий час активно експлуатуються промисловістю та сільським господарством. У цьому плані особливого розвитку набув фітомоніторинг водних екосистем за допомогою водоростей (Клоченко, 2002; Харченко, 2008; Царенко-Белоуc, Клоченко, 2008) та макрофітів (Федорчук, Козак, 2009). Водночас практично не розроблені експрес-методи для швидкого та широкомасштабного вивчення ступеня забруднення малих річок. Важливість їх розробки зумовлена ще й тим, що нерідко стандартизовані гідрохімічні показники, якими користуються державні екологічні установи, мають різноспрямовану зміну за умов забруднення гідроекосистем, що ускладнює отримання загальної картини їх стану.

Одним із нерозроблених, але перспективних напрямків оцінки рівня забруднення водних екосистем могли б стати показники оптичної активності амінокислот. Значна кількість амінокислот прижиттєво виділяється водоростями в навколишнє середовище і заново поглинається клітинами, виконуючи важливі функції в процесах екологічного метаболізму, міжклітинних і міжорганізмових взаємодій. Крім цього, існують такі джерела збагачення води розчинами амінокислот, як руйнування клітин внаслідок автолітичних процесів, або під впливом ціанофагів і мікробіологічне руйнування відмерлих клітин водоростей (Сиренко, Козицкая; 1988). Серед амінокислот, джерелом яких у воді є водорості, на особливу увагу заслуговує пролін, як амінокислота з найбільшим кутом обертання поляризованого світла та найвищою розчинністю у воді.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в розрізі наукових тематик кафедри екології та біомоніторингу Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича: держбюджетної теми «Моделювання порушень конкурентної та трофічної структури локальних екосистем» (номер державної реєстрації 01071U001245, 2007-2009 рр.); та кафедральної теми «Біоіндикація промислових зон міста Чернівці» (номер державної реєстрації 0106U003612, 2006 - 2009 рр.), «Різнорівнева біоіндикація окремих територій посиленого радіоекологічного контролю України та Республіки Білорусь» (номер державної реєстрації 0107U08161, 2007 - 2008 рр.).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є з'ясування можливості застосування кіральних властивостей проліну для оцінки рівня забруднення річкових екосистем. Згідно з поставленою метою були визначені такі завдання:

1. Установити оптимальну довжину хвилі для дослідження обертання площини поляризованого світла розчиненим у воді проліном і побудувати графік залежності величини кута обертання від концентрації проліну. З’ясувати, чи зберігаються кіральні властивості проліну після його зв’язування з іншими сполуками ( на прикладі нінгідрину).

2. Визначити величину та напрямок обертання площини поляризованого світла пробами води, відібраними в контрольних і дослідних точках малих річок м. Чернівці, за визначеної довжини хвилі.

. Дослідити вплив гідрохімічних показників на кут обертання поляризованого світла розчиненим у воді проліном.

. З’ясувати особливості впливу альгологічних комплексів та окремих їх компонентів на поляриметричну активність L-проліну.

. Порівняти зміну оптичної активності зі зміною показників видів-біотестерів за умов експозиції останніх у досліджуваних пробах води.

Методи дослідження - гідрохімічні, біотестування, альгологічний та спектрально-поляриметричний аналіз.

Об’єкт дослідження - діагностування рівня забруднення водних екосистем.

Предмет дослідження - антропогенна трансформація малих річок м. Чернівці.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше доведено можливість використання кіральних властивостей проліну для оцінки рівня забруднення річкових екосистем. Показано, що відносно чисті (контрольні) ділянки малих річок відрізняються за кіральними властивостями води: одні з них (де переважає L-форма проліну) характеризуються від’ємним кутом обертання поляризованого світла, інші (де переважають L-форми інших амінокислот) - додатним. Частота трапляння контрольних ділянок річок з ліво- та правообертаючими оптичними властивостями води однакова. Встановлено, що зі збільшенням у воді контрольних ділянок кількості зелених водоростей зростає значення від’ємного кута обертання, а отже, концентрація в ній L-форми проліну. А збільшення у воді кількості діатомових водоростей сприяє зростанню додатного значення кута, що свідчить про дифундування ними у воду L-форм інших (правообертаючих) амінокислот. Уперше доведено, що стоки підприємств зумовлюють зменшення оптичної активності наявних у річковій воді амінокислот. На прикладі проліну показано, що органічні сполуки, зв’язуючись з амінокислотами, можуть змінювати знак їх оптичної активності. Уперше виявлено, що із зростанням рівня перевищень ГДК хімічного споживання кисню ХСК) на дослідних ділянках порівняно з контрольними зменшується або спостерігається зміна знака оптичної активності як розчиненого у воді L- проліну, так і правообертаючих (+) L-форм інших амінокислот.

Цікаві статті з розділу

Моніторинг земель поблизу ВАТ Рівнеазот
Актуальність теми. Постійно зростаючий негативний вплив діяльності людини нерідко призводить до катастрофічного стану довкілля, що визначається насамперед руйнуванням і навіть розривом сталих взаємо ...

Функціонально-просторовий аналіз стану й розвитку регіональної екомережі в контексті збалансованого розвитку (на прикладі агросфери Поділля)
Дисертацією є рукопис Робота виконана у Вінницькому державному педагогічному університеті імені Михайла Коцюбинського Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України Науковий консультант: док ...

Особливості фітоценозів Корецького лісництва Рівненського лісгоспу
Ліс регулює водний стік, пом’якшує клімат навколишнього середовища, водний режим ґрунтів і, особливо, пасовищних земель, покращує погодні умови, захищає поля від суховіїв, пилових бур, захищ ...