PRZYDATNOŚĆ TESTÓW ROŚLINNYCH DO BADANIA GENOTOKSYCZNOŚCI KOMPOSTÓW Z ODPADÓW MIEJSKICH

Transkrypt

1 Słow kluczowe: kompost, genotoksyczność, testy roślinne, Allium, Vici Grżyn OBIDOSKA*, Ann HADAM*, Zigniew KARACZUN* PRZYDATNOŚĆ TESTÓW ROŚLINNYCH DO BADANIA GENOTOKSYCZNOŚCI KOMPOSTÓW Z ODPADÓW MIEJSKICH Kompostownie odpdów jest prktykowne w Wrszwie, jednk jest ono nieefektywne i żden z wytwrznych tu produktów nie znjduje zstosowni w rolnictwie. Jk dotąd nie przeprowdzono gruntownej oceny toksykologicznej, dltego w prcy niniejszej podjęto próę oszcowni genotoksyczności kompostów z wrszwskich odpdów miejskich przy pomocy testów roślinnych. Przeprowdzone dni posłużyły również do porównni przydtności do tego celu dwóch zstosownych fitotestów. Bdno próki trzech kompostów: produkownego w kompostowni Rdiowo z miesznych odpdów komunlnych (RM), produkownego w kompostowni Rdiowo z odpdów zielonych (RZ), tkże produkownego w kompostowni przy ulicy Mrywilskiej z odpdów zielonych (MZ). Wykonno dni nlityczne pod kątem zwrtości metli ciężkich i zsoleni orz dni genotoksyczności z wykorzystniem testów stożków wzrostu korzeni ceuli (Allium cep Root Tip Assy) i oiku (Vici f RTA). Testy genotoksyczności zdecydownie wskzywły n oecność czynników genotoksycznych w kompoście miesznym z Rdiow, i zielonym z Mrywilskiej. Ntomist kompost zielony z Rdiow wydwł się mieć zncznie lepsze włściwości jeśli chodzi o ezpieczeństwo dl roślin i ich konsumentów. Do oceny genotoksyczności rdziej przydtny okzł się yć test Allium RTA niżeli Vici RTA, ze względu n większą czułość w stosunku do czynników genotoksycznych występujących w kompostch 1. WSTĘP Kompostownie jest njstrszą metodą przetwrzni odpdów i pomimo rozwoju innych technologii jego zlety dostrzeg się i dziś. Znjduje corz częściej miejsce w strtegich polityk odpdowych gdyż jest, w porównniu ze splniem i skłdowniem odpdów, metodą ezpieczną dl środowisk, sprwdzoną technicznie, stosunkowo łtwą i tnią, pondto dje produkt, który możn stosowć w celch nwozowych. * Ktedr Ochrony Środowisk, Wydził Ogrodnictw i Architektury Krjorzu, SGGW, ul. Nowoursynowsk 166, Wrszw, grzyn_oidosk@sggw.pl 271

2 Odpdy kierowne do kompostowni mogą jednk zwierć sustncje toksyczne i genotoksyczne, tkie jk: metle ciężkie, dioksyny i furny (PCDD/F), polichlorowne ifenyle (PCB). Proces kompostowni nie powoduje redukcji zwrtości metli, w przypdku PCDD/F i PCB może nwet przyczynić się do wzrostu ich ilości w produkcie końcowym w stosunku do wyjściowego [4]. Wprowdznie kompostów do gle może ztem stnowić zgrożenie dl środowisk i pośrednio dl zdrowi ludzi, dltego pojwi się konieczność monitorowni ich toksyczności, zwłszcz genotoksyczności. Kompostownie odpdów jest prktykowne w Wrszwie, jednk żden z wytwrznych tu produktów nie znjduje zstosowni w rolnictwie. Uwż się, że chrkteryzują się złą jkością, lecz jk dotąd nie przeprowdzono gruntownej oceny toksykologicznej, dltego w prcy niniejszej podjęto próę oszcowni genotoksyczności kompostów z wrszwskich odpdów miejskich przy pomocy testów roślinnych. Przeprowdzone dni posłużyły również do porównni przydtności do tego celu dwóch zstosownych fitotestów. 2. METODY Do dń porno próki dwóch kompostów produkownych w kompostowni Rdiowo, nleżącej do Miejskiego Przedsięiorstw Oczyszczni w m. st. Wrszwie, z miesznych odpdów komunlnych (RM) orz z odpdów zielonych (RZ), tkże kompostu produkownego z odpdów zielonych (MZ) w kompostowni przy ulicy Mrywilskiej, podlegjącej Zrządowi Oczyszczni m. st. Wrszw. Wykonno dni nlityczne kompostów pod kątem zwrtości metli ciężkich i zsoleni. Cłkowitą zwrtość P, Cd, Cr, Ni i Zn oznczono metodą dsorpcyjnej spektrometrii tomowej (ASA). Bdni wykonne zostły przez Centrum Anlityczne SGGW. Zsolenie zdno metodą konduktometryczną. Do oceny genotoksyczności wykorzystno testy stożków wzrostu korzeni ceuli (Allium cep Root Tip Assy) i oiku (Vici f RTA) wykonne wg procedury podnej przez Fiskesjö [5] i Kny [8]. Prmetrmi oceny genotoksyczności yły: indeks mitotyczny (IM), errcje n i telofzowe (AAT), mikrojądr w komórkch interfzowych (MCN). Jko próę kontrolną zstosowno podłoże torfowopiszczysto-gliniste (70:20:10). Wyniki testów genotoksyczności poddno jednoczynnikowej nlizie wrincji, nstępnie przy pomocy testu Duncn przy poziomie istotności p=0,05 wyodręniono grupy jednorodne. 3. WYNIKI I DYSKUSJA Kompost z odpdów miesznych z Rdiow (MR) zwierł zncznie więcej metli ciężkich niż komposty zielone (t.1). Uzyskne wyniki potwierdzją duże znieczyszczenie metlmi ciężkimi kompostów z odpdów miesznych stwierdzne 272

3 przez innych utorów [4,6,12,]. Ze względu n niedopuszczlne ilości P, Cd, Cr, Ni i Zn [14], MR nie może yć wykorzystywny do celów nwozowych. Z kolei komposty zielone zwierją zzwyczj ezpiecznie młe ilości metli ciężkich, tym smym uznje się, że ich dogleowe stosownie nie powoduje zgrożeni dl środowisk [4,10]. Komposty produkowne z ms roślinnych w Wrszwie miły podone zwrtości metli ciężkich, które możn uznć z dopuszczlne [13]. Różniły się jedynie zwrtością Cu (ok. dwukrotnie więcej w ZM) i Zn (ok. dwukrotnie więcej w ZR). T. 1. Zwrtość metli ciężkich i zsolenie kompostów miesznego i zielonego z Rdiow (MR, ZR) i zielonego z Mrywilskiej (ZM) Metle ciężkie Kompost [mg/kg s.m.] MR ZR ZM P 131,0 112,0 114,0 Cd 3,8 0,67 0,74 Cr 114,0 11,7 11,5 Cu 141,0 32,7 64,8 Ni 38,1 10,8 8,6 Zn 592,0 287,0 181,0 Zsolenie [ ds/m] 8,87 5,88 8,64 Rodzj kompostu wpłynął zncząco n indeks mitotyczny (IM) w korzenich ceuli (rys. 1). W porównniu z kontrolą w kompoście miesznym nstąpił istotny spdek IM, ntomist oydw komposty zielone ZR i ZM stymulowły ktywność mitotyczną. U oiku nie znotowno istotnego wpływu żdnego z dnych kompostów n indeks mitotyczny. W teście errcji n- telofzowych (AAT) jedynie dl kompostu zielonego z Rdiow (ZR) nie stwierdzono efektów genotoksycznego dziłni (rys. 2). Zrówno u ceuli jk i oiku udził komórek z errcjmi w ZR ył porównywlny z kontrolą. Pozostłe dw komposty indukowły sttystycznie istotny wzrost zurzeń w rozdzile chromosomów, przy czym wyrźniejszą rekcję znotowno w przypdku ceuli. Test mikrojądrowy u ceuli wskzywł n oecność czynników genotoksycznych w kompoście miesznym z Rdiow i zielonym z Mrywilskiej (rys. 3). U oiku kompost mieszny jko jedyny powodowł istotny, w stosunku do kontroli, wzrost udziłu komórek z mikrojądrmi. Metle ciężkie i trwłe znieczyszczeni orgniczne mogą yć poierne przez korzenie roślin [15] i powodowć zminy genetyczne w komórkch [11]. Komposty z miejskich odpdów zmiesznych zwykle indukują więcej errcji i mikrojąder niż komposty produkowne z odpdów ziernych selektywnie [2,3] i fktycznie testy genotoksyczności zrówno Allium RTA jk i Vici RTA zdecydownie wskzywły n njwyższe nsilenie czynników genotoksycznych w kompoście miesznym 273

4 %AAT indeks mitotyczny [%] z Rdiow. Z kolei genotoksyczne dziłnie kompostu zielonego z Mrywilskiej (ZM) tłumczyć możn stosunkowo dużym zsoleniem w porównniu do zielonego z Rys.1. Wpływ kompostów miesznego i zielonego z Rdiow (MR, ZR) i zielonego z Mrywilskiej(ZM) n indeks mitotyczny w komórkch merystemtycznych korzeni ceuli kontrol i oiku 1 MR 0 ZR ceul 1 oik 2 ZM Rys. 1. Wpływ kompostów miesznego i zielonego z Rdiow (MR, ZR) i zielonego z Mrywilskiej (ZM) n indeks mitotyczny w komórkch merystemtycznych korzeni ceuli i oiku ceul 1 oik 2 Rys.2. Wpływ kompostów miesznego i zielonego z Rdiow (MR, ZR) i Rys. 2. Wpływ kompostów miesznego i zielonego z Rdiow (MR, ZR) i zielonego z Mrywilskiej (ZM) n powstwnie errcji n i telofzowych (AAT) w komórkch merystemtycznych korzeni ceuli i oiku kontrol MR ZR ZM 274

5 % MCN ceul 1 oik 2 kontrol MR ZR ZM Rys. 3. Wpływ kompostów miesznego i zielonego z Rdiow (MR, ZR) i zielonego z Mrywilskiej (ZM) n powstwnie mikrojąder (MCN) merystemtycznych komórkch interfzowych w korzeniu ceuli i oiku Rdiow (ZR) (t. 1). Wpływ NCl n chromosomy nie jest co prwd do tej pory wyjśniony, jednk przypuszcz się, że zsolenie może pośrednio wywoływć dziłnie genotoksyczne [7] powodując stres oksydcyjny w roślinie [1]. Powstją rektywne formy tlenu, które wykzują dziłnie szkodliwe dl struktur komórkowych i DNA [9]. 4. WNIOSKI Testy genotoksyczności, zrówno Allium RTA jk i Vici RTA, zdecydownie wskzywły n oecność czynników genotoksycznych w kompoście miesznym z Rdiow i zielonym z Mrywilskiej, dyskwlifikując je jko podłoż dl roślin. Kompost zielony z Rdiow nie wykzł włściwości genotoksycznych i wydje się nie zgrżć ezpieczeństwu roślin i ich konsumentów. Do oceny genotoksyczności rdziej przydtny okzł się yć test Allium RTA niżeli Vici RTA, ze względu n większą czułość w stosunku do czynników genotoksycznych występujących w kompostch. LITERATURA [1] Burdon R.H, O`Kne D., Fdzillh N., Gill V., Boyd P.A. Finom R.R Oxidtive stress nd responses in Aridopsis thlin nd Oryz stiv sujected to chilling nd slinity stress. Biochemicl Society Trnsctions, 24 (2):

6 [2] Crerr G.L., Rodriguez G., Guerrero M.G., Mruri A.B Genotoxicity of compost prepred from orgnic nd domestic grge using three iossys. Muttion Res. 379(1): S104. [3] De Simone C., Angelucci R., Erichetti M.F., Mrconi S., Mrconi S., Rossi M., Selvi S A sttisticl pproch to evlute compost genotoxicity. Biology nd Fertility of Soils, 41 (1): [4] Fvoino E., Pollk M Hevy metls nd orgnic compounds in wstes used s orgnic fertilizer. Perchtolsdorf : 77-90; ; [5] Fiskesjo G The Allium test stndrd in environmentl monitoring. Heredits 102: [6] Gondek K Zwrtość różnych form metli ciężkich w osdch ściekowych i kompostch. Act Agrophysic, 8 (4): [7] Hossin Z., Mndl A., Shkul R., Dtt S NCl stress- its chromotoxic effects nd ntioxidnt ehvior in roots of Chrysnthemum morifolium Rmt. Plnt Science, 166: [8] Kny N., Gill B.S., Grover I.S., Murin A., Osieck R., Sndhu S.S., Andersson H.C Vici f chromosoml errtion ssy. Muttion Res., 310: [9] Kultz D. I Chkrvrty D Hyperosmolrity in the form of elevted NCl ut not ure cuses DNA dmge in murine kidney cells. Proceedings of Ntionl Acdemy of Science, 98 (4): [10] Mzur K., Filipek- Mzur B Wrtość nwozow kompostów i wermikokompostów z odpdów roślinnych orz osdów ścieków przemysłowych i komunlnych. [w]: Mteriły Konferencyjne: Kompostownie odpdów dory interes czy uciążliw konieczność?, Towrzystwo n rzecz Ziemi, Fundcj Wspierni Inicjtyw Ekologicznych, Krków, wrześni 2001: 1-4. [11] Rnk J., Nielsen M.H Evlution of the Allium nphse telophse test in reltion to genotoxicity screening of industril wstewter. Muttion Res. 312 (1): [12] Rosik-Dulewsk Cz Zwrtość skłdników nwozowych orz metli ciężkich i ich frkcji w kompostch z odpdów komunlnych. Zeszyty Prolemowe Postępów Nuk Rolniczych, 477: [13] Rozporządzeni Ministr Środowisk z dni 9 wrześni 2002 r. w sprwie stndrdów jkości gley i stndrdów jkości ziemi (Dz. U. Nr 165, poz.1359) [14] Rozporządzenie Ministr Rolnictw i Rozwoju Wsi z dni 1 lipc 2004 r. (Dz.U ). [15] Zemelduch A., Tomszewsk B Mechnizmy, procesy i oddziływni fitoremedicji. Biodostępność znieczyszczeń orgnicznych w środowisku. Kosmos, 56( 3-4): EFFECTIVENESS OF PLANT BIOASSAYS IN GENOTOXICITY TESTING OF COMPOSTS PRODUCED FROM MUNICIPAL WASTES Genotoxicity of composts, prepred from non-selected (mixed) urn wstes nd urn greenery wstes in two compost fcilities Rdiowo nd Mrywilsk, ws ssessed y the mens of Allium nd Vici Root Tip Assys (RTA). The genotoxicity of the three composts differed significntly: only one, produced from urn greenery wstes y Rdiowo fcility ws prcticlly non-genotoxic. The genotoxicities of two others: produced from mixed urn wste y Rdiowo or urn greenery wste y Mrywilsk fcility, were significnt, eliminting them s soil mendments or plnt sustrtes. The Allium root tip ssy (RTA) seems to e more sensitive to compost genotoxic components thn Vici RTA nd therefore more efficient in compost genotoxicity testing. 276