Toksyczność i genotoksyczność wód Wisły w Warszawie przed i po uruchomieniu układu przesyłowego ścieków do oczyszczalni Czajka

Transkrypt

1 Inżynieri i Ochron Środowisk 2015, t. 18, nr 1, s Grżyn OBIDOSKA, Michł KALINOWSKI, Zigniew KARACZUN Szkoł Główn Gospodrstw Wiejskiego w Wrszwie Wydził Ogrodnictw, Biotechnologii i Architektury Krjorzu ul. Nowoursynowsk 166, Wrszw e-mil: grzyn_oidosk@sggw.pl Toksyczność i genotoksyczność wód Wisły w Wrszwie przed i po uruchomieniu ukłdu przesyłowego ścieków do oczyszczlni Czjk Oceniono toksyczność i genotoksyczność próek wody z Wisły pornych w 6 wyrnych punktch Wrszwy z pomocą testu ioindykcyjnego z wykorzystniem ceuli Allium cep. Bdni przeprowdzono przed i po uruchomieniu ukłdu przesyłowego ścieków z leworzeżnej Wrszwy do oczyszczlni Czjk (lt 2011 i 2013). Wyniki wskzły n zdecydowną poprwę stnu wód w 2013 roku. Żdn z dnych próek wody nie powodowł zhmowni wzrostu korzeni ceuli ni spdku wrtości indeksu mitotycznego. Oserwowno ntomist stymulcję wzrostu, czego przyczyną może yć większ zwrtość pierwistków iogennych w porównniu z próką kontrolną, którą stnowił wod wodociągow. Genotoksyczność (zwiększenie częstości występowni errcji chromosomowych w komórkch korzeni) stwierdzono jedynie w przypdku wody pornej w punkcie 3-MP Most Ponitowskiego, co sugeruje możliwość miejscowego wprowdzni do rzeki wrz z wodmi opdowymi i roztopowymi sustncji genotoksycznych. Słow kluczowe: znieczyszczenie wód, toksyczność, genotoksyczność, test Allium Wprowdzenie Do 2012 roku Wrszw ył jedną z nielicznych europejskich stolic, które nie rozwiązły prolemu ścieków komunlnych. Około 40% ogółu stołecznych nieczystości odprowdzno ezpośrednio do Wisły. Misto, posidjąc nowoczesne i wystrczjąco efektywne oczyszczlnie, długo nie miło ukłdu przesyłowego kierującego ścieki z centrlnej i północnej części lewego rzegu Wisły do oczyszczlni Czjk, położonej n rzegu prwym. Zostł on uruchomiony dopiero jesienią 2012 roku. Celem prcy ył ocen toksyczności i genotoksyczności próek wody z Wisły w Wrszwie po uruchomieniu systemu przesyłowego ścieków i porównnie z wynikmi otrzymnymi w 2011 roku przed jego uruchomieniem. Testy z ioindyktormi roślinnymi są często rekomendowne jko efektywne i niedrogie metody oceny toksyczności i genotoksyczności próek środowiskowych [1-3] o czułości zliżonej do testów z wykorzystniem komórek ssków [4]. Do oceny próek wód stosuje się między innymi korzenie oiku (Vici f vr. minor) i ceuli (Allium cep) [5-8]. Poniewż czułość testu toksyczności i genotoksyczności z zstosowniem ceuli wydje się wyższ [5, 9, 10], zstosowno tę włśnie roślinę wskźnikową.

2 36 G. Oidosk, M. Klinowski, Z. Krczun Nleży podkreślić, iż jkość wód Wisły zrówno w Wrszwie, jk i poniżej mist jest tym rdziej istotn, że wywier znczący wpływ n stn oszru Ntur 2000 Dolin Środkowej Wisły (kod PLB140004), ojętego ochroną zgodnie z Dyrektywą w sprwie ochrony dzikiego ptctw (2009/147/WE). 1. Metody Próki wody z Wisły porno w 6 punktch w Wrszwie we wrześniu 2011 roku, czyli przed, i we wrześniu 2013, czyli rok po uruchomieniu ukłdu przesyłowego ścieków z leworzeżnej Wrszwy do oczyszczlni Czjk. Punkty pooru próek wody usytuowne yły w dół rzeki od miejsc czerpni wody dl mist: 1-GK Gru Kśk - ujęcie wody dl mist, 2-PS Pomnik Sper - ujście wód z Oczyszczlni Południe, 3-MP Most Ponitowskiego - ujście kolektor urzowego, 4-MG Most Grot-Roweckiego, 5-KB Kolektor Burkowski - ujście nieoczyszczonych ścieków w 2011 r., 6-OC Oczyszczlni Czjk - w dół od ujści wód z Oczyszczlni Czjk (rys. 1). Kontrolę stnowił wod wodociągow. Rys. 1. Mp loklizcji punktów pooru próek wody Fig. 1. Mp of wter smpling points loction

3 Toksyczność i genotoksyczność wód Wisły w Wrszwie przed i po uruchomieniu ukłdu przesyłowego 37 Test toksyczności i genotoksyczności z wykorzystniem ceuli Allium cep przeprowdzono według uproszczonej procedury oprcownej przez Fiskesjo [4]. Ceule o średnicy 3 4 cm, po usunięciu mrtwej części piętki, umieszczono w proówkch z wodą (po 8 powtórzeń dl kżdej próki wody). Po 2 dnich porno po 3 korzenie przyyszowe z kżdej ceuli, znurzono w utrwlczu n 24 godziny (kws octowy lodowty: lkohol etylowy 1:3), nstępnie wypłukno i zkonserwowno w 70% lkoholu etylowym. Resztę korzeni pozostwiono n kolejne 4 dni, po upływie których zmierzono ich długość. Oceniono wzrost korzeni w dnych prókch w stosunku do próki kontrolnej, w której długość korzeni uznno z 100%. Utrwlone korzenie porne po 2 dnich zrwiono cetoorceiną z 1 N HCl (9:1) i wykonno preprty gniecione. Pod mikroskopem optycznym (powiększenie 480x) oserwowno komórki merystemtyczne i wyznczono indeks mitotyczny IM (procentowy udził komórek dzielących się w ogólnej liczie komórek) orz częstość występowni w nfzch i telofzch errcji chromosomowych AAT, tkich jk: frgmenty, mostki chromosomowe i opóźnione chromosomy (procentowy udził komórek nfzowych i telofzowych z zurzenimi w ogólnej liczie oserwownych nfz i telofz łącznie). W kżdym powtórzeniu rno pod uwgę 1000 komórek przy wyznczniu IM, 200 komórek nfzowych i telofzowych łącznie przy ocenie AAT. Wyniki oceniono metodą jednoczynnikowej nlizy wrincji (ANOVA), nstępnie wyodręniono jednorodne sttystycznie grupy średnich z pomocą testu Duncn (p < 0,05). 2. Wyniki i dyskusj W 2013 roku w żdnej z próek wody pornych w wyrnych punktch w Wrszwie nie stwierdzono toksyczności - zhmowni wzrostu korzeni ceuli w stosunku do kontroli (rys. 1) - ni dziłni mitodepresyjnego - spdku indeksu mitotycznego (rys. 2). Oserwowno ntomist stymulcję wzrostu korzeni w wodzie pornej w punktch: 2-PS Pomnik Sper, 3-MP Most Ponitowskiego, 5-KB Kolektor Burkowski i 6-OC Oczyszczlni Czjk (rys. 1). Sugeruje to zwrtość pierwistków iogennych: zotu i fosforu, przy nieistotnej zwrtości czynników toksycznych. Dl porównni, w 2011 roku nie oserwowno wprwdzie toksyczności w punkcie 1-GK Gru Kśk, le ujwnił się on już w punkcie 2-PS Pomnik Sper, jeszcze wyrźniej w punkcie 3-MP Most Ponitowskiego, usytuownym w centrum Wrszwy. Znotowno tu istotne zhmownie wzrostu korzeni orz spdek indeksu mitotycznego w stosunku do kontroli (rys. 2, 3). Rekcję ioindyktorów może tłumczyć fkt, iż w 2011 roku niektóre knły urzowe uchodzące do Wisły, również kolektor n wysokości mostu Ponitowskiego, odprowdzły, z przyczyn technologicznych, spowodownych udową systemu przesyłowego, oprócz wód opdowych tkże część nieoczyszczonych ścieków ytowych. Wrz z iegiem rzeki, w punkcie 4-MG Most Grot-Roweckiego w północnej części mist, nie odnotowno toksyczności wody (zhmowni wzrostu korzeni w stosunku do kontroli), lecz utrzymywły się jej włściwości mitodepresyjne. Njsilniejsze włściwości toksyczne stwierdzono w punkcie 5-KB Kolektor Burkow-

4 38 G. Oidosk, M. Klinowski, Z. Krczun ski (korzenie ceuli osiągnęły zledwie 33% długości korzeni kontrolnych), który odprowdzł w 2011 roku nieoczyszczone ścieki miejskie prosto do Wisły. Nieco zskkujący ył fkt, iż wod porn zledwie ok. 8 km dlej (punkt 6-OC) nie powodowł już hmowni wzrostu korzeni, chociż indeks mitotyczny ył ndl istotnie niższy niż w kontroli. Wskzywłoy to n zdolność wód rzeki do smooczyszczni się orz rozcieńcznie znieczyszczeń [11], le yć może tkże n ich sedymentcję i kumulownie się w osdch dennych [12, 13]. Rys. 2. Wzrost korzeni ceuli w prókch wody z Wisły pornych w ltch 2011 i 2013 w 6 punktch w dół rzeki od Gruej Kśki 1-GK w stosunku do wzrostu korzeni kontrolnych (średnie z tą smą literą, w tym smym szeregu, nie różnią się istotnie sttystycznie) Fig. 2. Growth of onion roots in wter smples collected from Vistul river in 2011 nd in 2013 in 6 smple points downstrem from Gru Kśk 1-GK in reltion to the control roots growth (mens with the sme letter within the sme row do not differ significntly) 12 Indeks mitotyczny IM [%] c c c 0 kontrol 1-GK 2-PS 3-MP 4-MG 5-KB 6-OC Rys. 3. Indeks mitotyczny w komórkch merystemtycznych korzeni ceuli rosnących w prókch wody z Wisły pornych w ltch 2011 i 2013 w 6 punktch w dół rzeki od Gruej Kśki 1-GK (średnie z tą smą literą, w tym smym szeregu, nie różnią się istotnie sttystycznie) Fig. 3. Mitotic index in meristemtic cells of onion roots growing in wter smples collected from Vistul river in 2011 nd in 2013 in 6 smple points downstrem from Gru Kśk 1-GK (mens with the sme letter within the sme row do not differ significntly)

5 Toksyczność i genotoksyczność wód Wisły w Wrszwie przed i po uruchomieniu ukłdu przesyłowego 39 Aerrcje n-telofzowe AAT [%] c d kontrol 1-GK 2-PS 3-MP 4-MG 5-KB 6-OC Rys. 4. Częstość errcji n-telofzowych w komórkch merystemtycznych korzeni ceuli rosnących w prókch wody z Wisły pornych w ltch 2011 i 2013 w 6 punktch w dół rzeki od Gruej Kśki 1-GK (średnie z tą smą literą, w tym smym szeregu, nie różnią się istotnie sttystycznie) Fig. 4. Frequency of n-telophse errtions in meristemtic cells of onion roots growing in wter smples collected from Vistul river in 2011 nd in 2013 in 6 smple points downstrem from Gru Kśk 1-GK (mens with the sme letter within the sme row do not differ significntly) Genotoksyczność wód (podwyższon częstość występowni errcji chromosomowych AAT w stosunku do kontroli) w dnych punktch przedstwił się w 2011 roku według podonego schemtu jk toksyczność, ntomist w 2013 roku stwierdzono ją jedynie w punkcie 3-MP Most Ponitowskiego (rys. 4). Możn to tłumczyć znjdującym się n tej wysokości ujściem potężnego kolektor urzowego, zierjącego wody opdowe z ulic i plców centrum mist, potencjlnie zwierjące kdm, ołów [14] orz znieczyszczeni orgniczne, tkie jk wielopierścieniowe węglowodory romtyczne WWA, związne ze szczególnie nsilonym trnsportem smochodowym w tym rejonie. Podsumownie Bdni toksyczności i genotoksyczności próek wody z Wisły pornych w 6 wyrnych punktch w Wrszwie wskzują n zdecydowną poprwę stnu wód w 2013 roku, czyli po uruchomieniu ukłdu przesyłowego ścieków z leworzeżnej Wrszwy do oczyszczlni Czjk w porównniu do 2011 roku przed jego uruchomieniem. Żdn z dnych próek wody nie powodowł zhmowni wzrostu korzeni ceuli ni spdku wrtości indeksu mitotycznego. Oserwowno rczej stymulcję wzrostu, czego przyczyną może yć większ zwrtość pierwistków iogennych w porównniu z próką kontrolną, którą stnowił wod wodociągow. Genotoksyczność stwierdzono jedynie w przypdku wody pornej w punkcie 3-MP Most Ponitowskiego, co sugeruje możliwość miejscowego

6 40 G. Oidosk, M. Klinowski, Z. Krczun wprowdzni do rzeki wrz z wodmi opdowymi i roztopowymi sustncji genotoksycznych. Litertur [1] M T.H., The interntionl progrm on plnt iossys nd the report of the follow-up study fter the hnds-on workshop in Chin, Mut. Res. 1999, 426, 2, [2] Grnt W.F., Higher plnt ssys for the detection of chromosoml errtion nd gene muttion - rief historicl ckground on their use for screening nd monitoring environmentl chemicls, Mut. Res. 1999, 426, 2, [3] Leme D.M., Mrin-Morles M.A., Allium cep test in environmentl monitoring: A review on its ppliction, Mut. Res. 2009, 682, 1, [4] Fiskesjo G., The Allium test s stndrd in environmentl monitoring, Heredits 1985, 102, [5] M T.H., Xu Z., Xu Ch., McConnell H., Rto E., Arreol G., Zhng H., The improved Allium/ Vici root tip micronucleus ssy for clstogenicity of environmentl pollutnts, Mut. Res. 1995, 334, [6] Smk-Kincl V., Stegnr P., Lovk M., Tomn M., The evlution of wste, surfce nd ground wter qulity using the Allium test procedure, Mut. Res. 1996, 368, [7] Evseev T.I., Gerskin S.A., Shuktomov I.I., Genotoxicity nd toxicity ssy of wter smpled from rdium production industry storge cell territory y mens of Allium test, J. En. Rd. 2003, 68, [8] Feretti D., Ceretti E., Gustvino B., Zerini I., Zni C., Monrc S., Rizzoni M., Ground nd surfce wter for drinking: lortory study on genotoxicity using plnt tests, J. Pu. Helth Res. 2012, 1, 1, [9] Oidosk G., Root tip iossys for genotoxicity studies of environmentl liquid smples, Ann. Wrsw Univ. Life Sci. - SGGW (Horticult. Lndsc. Architect.) 2007, 28, [10] Asit A.O., Mtoole R.M., Comprtive study of the sensitivities of onion nd rod en root tip meristemtic cells to genotoxins, Afr. J. Biotechnol. 2010, 9, 27, [11] Jrosiewicz A., Proces smooczyszczni w ekosystemch rzecznych, Słupskie Prce Biologiczne 2007, 4, [12] Rnk J., Nielsen M.H., Genotoxicity testing of wstewter sludge using the Allium cep nphse-telophse chromosome errtion ssy, Mut. Res. 1998, 418, [13] Thornton D., Butler P., Docx M., Hession Ch., Mkropoulos M., McMullen M., Nieuwenhuijsen A., Pitmn R., Rutiu R., Swyer S., Smith D., White P., Wilderer S., Pris D., Mrni C., Brgugli J., Plerm A., Pollutnt in urn wstewter nd sewge sludge, Finl Report for Directorte-Generl Environment, IC Consultnts Ltd, London [14] Gwdzik J., Moilność metli ciężkich w osdch ściekowych n przykłdzie wyrnej oczyszczlni ścieków, Inż. Ochr. Środ. 2012, 15(1), Toxicity nd Genotoxicity of Vistul River Wters in Wrsw Before nd After the Completion of the Municipl Wstewter Trnsporting System to Czjk Tretment Plnt The toxicity nd genotoxicity of Vistul river wter smples, collected from six selected points in Wrsw downstrem from Gru Kśk, were ssessed using the Allium cep iossy. The reserch ws conducted in 2011 nd in 2013, which ws efore nd fter the completion of the municipl wstewter trnsporting system from the left-nk Wrsw to Czjk tretment plnt. The results indicte significnt improvement of the Vistul wters

7 Toksyczność i genotoksyczność wód Wisły w Wrszwie przed i po uruchomieniu ukłdu przesyłowego 41 stte in No toxicity (root growth inhiition) or mitotic index decrese ws oserved in wter smples tken from ny of the reserch points. Genotoxicity (incresed frequency of chromosoml errtions AAT) ws detected only in wter smple from one point: 3-MP (Most Ponitowskiego) - in the city center. There is the possiility of locl dischrging of genotoxic sustnces in detectle mounts into Vistul river. Cdmium, led or orgnic pollutnts, connected with hevy cr trffic, my proly e trnsported with rin nd melt-wters nd cuse the contmintion. In 2011, efore the completion of the municipl wstewter trnsporting system, no toxicity or genotoxicity ws noted for the wter smple collected t the city wter-intke fcility 1-GK (Gru Kśk), ut downstrem of this point, toxicity nd genotoxicity incresed for the wter smples from point 2-PS (Pomnik Sper) nd from 3-MP (Most Ponitowskiego), efore disppering in wter smples from 4-MG (Most Grot-Roweckiego) in the north of the city. The highest toxicity nd genotoxicity ws oserved for the wter smple collected t point 5-KB (Kolektor Burkowski). The Burkowski collector ws dischrging untreted municipl sewge from left-nk Wrsw (centrl nd northern prts) directly into the Vistul in No significnt toxicity or genotoxicity of the Vistul river wters were oserved in point 6-OC (Oczyszczlni Czjk) situted only out 8 km downstrem. Keywords: wter pollution, toxicity, genotoxicity, Allium ssy