5. Відбір проб рослин

*

Рослини є основною їжею для живих організмів і проміжною ланкою в міграції хімічних елементів між біокосним ґрунтом і організмами. До того ж, будучи самостійною біологічною одини­цею, рослина реагує на зміни навколишнього середовища. У цьому зв’язку необхідність обстеження рослинного покриву є очевидною.

Відбір зразків рослин для хімічного аналізу роблять різними способами. Вибирають кілька майданчиків (1 м²) із трав’янистою рослинністю, стрижуть траву, зв’язують у снопик і зважують у свіжому стані: маса проби для хімічного аналізу має бути не менш як 1 кг. Проби висушують на марлі або папері до повітряно-сухого стану, перепаковують у пакети і транспортують до лабораторії.

Кореневу систему рослин відбирають із площі 25x25 см² на глибині інтенсивного розвитку коренів, підсушують, очищають на ситах, промивають водою. Після просушування корені зважують (маса середньої проби не менш як 0,65 кг) і упаковують у паперові пакети.

Водні рослини висушують у сітках на відкритому повітрі, зважують і в залежності від визначуваних інгредієнтів озоляють або екстрагують (напр., бензеном в апаратах Сокслета протягом 16 - 20 год). Після відокремлення розчинника екстракт піддають хроматографічному аналізові.

Узяття проб хвойних дерев полягає в тім, що з кожного аналізованого дерева контрольної ділянки зрізується молодий верхівковий пагін з 7 кільця. З 25 молодих пагінців беруться голки і змішуються в пробу. Контрольна зона складає 5 ділянок, у кожній ділянці по 25-30 дерев.

Відбір проб квітів роблять у першій половині дня за сухої погоди з різних місць контрольної ділянки. Маса квіткової проби становить не менш як 0,3 кг. Висушування проводять у тіні, допускається витримування в сушильній шафі при температурі 80 - 100° протягом ЗО — 40 хв.

Для усіх видів рослин перед висушуванням або хімічним аналізом, якщо досліджується сирий зразок, проводиться біологіч­ний опис зовнішнього вигляду проб: розмір рослин, фаза розвитку, кількість пагінців на рослині, величина сирої і сухої маси; особливу увагу слід звертати на морфологічну мінливість, появу виродливих форм, ознак ендемічних захворювань. Необхідним етапом перед хімічним аналізом є визначення вологості рослинної біомаси і вмісту органічної речовини.

Запитання до контролю знань

1. Який етап роботи є обов’язковим при відборі зразків рослин і доведення їх до повітряно-сухого стану? Чому?

2. З якою метою проводять хімічний аналіз рослин?

3. Виростаючи на ґрунті, рослина з неї бере необхідні поживні речовини для розвитку. Назвіть їх. Що є джерелом органічних речовин, що утворюються в рослині? Напишіть рівняння процесу.

4. Про що говорять виродливі форми і морфологічні зміни рослин?

5. Чи однаковий порядок відбору проб коренів і надземних частин рослин?

5. Відбір проб біосубстратів інших видів

Для визначення стану компонентів біосфери, при встановлен­ні і дослідженні ендемічних районів і інших цільових біо­геохімічних експериментах одним, з важливих біогеохімічних показників є оцінка макро- і мікроелементного складу діагносто­ваних субстратів. Ними можуть бути мікроорганізми, хробаки, комахи, риби, інші тварини. Напр., для оцінки біоактивності ⁹⁰вг у зоні відчуження ЧАЕС використовували раковини молюска гірудовика великого, зібрані в процесі моніторингу.

Як біосубстрати можна використовувати продукти харчуван­ня природного походження, напр., продукт переробки квіткового нектару бджолами — мед, овочеві і фруктові соки, рослинні і тваринні жири, олії, м’ясо, молоко, зерно, коренеплоди, що відбирають на хімічний аналіз для характеристики мінерального харчування населення відповідного регіону. Необхідною інформа­цією для біогеохімічного дослідження є дані умов зберігання, обробки харчових гіродуктов, облік можливого забруднення їх пилом і металами, особливості харчування населення даної місцевості. Зберігання продуктів досягається їхньою стериліза­цією, висушуванням, консервуванням у кислотах, спирті, форма­ліні. Консервувальна рідина також досліджується на вміст мікро- і макроелементів.

Для відбору середніх проб зернових культур, овочів, фруктів, коренеплодів і ягід рекомендуються методи, застосовувані в агрохімії.

Як приклад відбору середньої проби харчових продуктів рослинного походження розглянемо картоплю, яка зібрана в декількох досліджуваних пунктах, причому в кожному пункті овочі беруть у декількох точках за діагоналлю. Загальна маса проби повинна бути не менш як 1 кг. При відборі проб на пестициди врожай картоплі розсипається на брезенті і методом “конверта” в декількох місцях відбирають коренеплоди.

Відібрані бульби очищують від ґрунту, ретельно промивають у проточній воді, обполіскують дистильованою водою і промокають фільтрувальним папером. З бульб, якщо це передбачено задачею аналізу, знімають шкірку й окремо проводять аналіз шкірки і очищеного продукту. Якщо спеціально не обумовлено, то аналі­зують усе разом.

Середню пробу беруть з 5 - 10 бульб, для цього з половинки кожної бульби вирізують дві пластинки, завтовшки 0,5 см: одну в напрямку від основи до верхівки, а іншу - у поперечному зрізі. Пластинки швидко подрібнюють на склі ножем з неіржавіючої сталі. З кожного зразка беруть по дві паралельні наважки по 10 г. Підготувавши таким способом зразок, приступають до заплано­ваного аналізу.

При біоіндикаційних дослідженнях інформативним матеріа­лом є водні і наземні безхребетні — макроконцентратори різних елементів, у тому числі і важких металів. Для аналізу молюсків відбирають м’які тканини цілком; у беззубок (Anadonta cygnea) - зябра; у личинок ксилофільних комах (Rhagium inquisitor) - відокремлюють кишечник; слизня великого (Limax maximus) препарують по органах: гонада, білкова залоза, печінка; дрібні види висушують цілком. Наземних безхребетних (дрібних слизнів, дощових хробаків, молюсків) утримують 3-4 дня для вивільнення травного тракту в інсектаріях (від лат. insectum - комаха) - приміщеннях у науководослідних інститутах для утримання і розведення комах і дрібних тварин. Потім зважують, вміщують у фарфорові скляночки і висушують у сушильній шафі при темпера­турі 105 °С протягом 1-2 доби. Висушений до постійної маси матеріал піддають аналізу.

Рибу і безхребетних (краби, голкошкірні і т.д.) виловлюють

1. відбирають зразок великої риби, масою від 3 кг, що складається з 1-2 екземплярів риб; при масі риби 1-3 кг, зразок складається з

2. — 3 екземплярів; якщо риба важить 0,2 - 1 кг — зразок відбирають

3. 4 — 10 екземплярів; при масі риби менш 25 г пробу беруть за масою 0,5 - 1 кг.

На кожен з відібраних зразків риби і безхребетних складають паспорт: 1) де і коли відібраний зразок; 2) рід, вид, назва;

3. кількість екземпплярів у зразку; 4) розмір (довжина — від голови до початку середніх променів хвостових плавців, висота, товщина), стать, стадія зрілості. Обов’язково відзначають порушення і відхилення в розвитку.

Миють, сушать, зважують, встановлюють стать при обробці, визначають масовий склад риб (безхребетних) - це співвідношення маси окремих частин тіла й органів, виражених у відсотках від загальної маси цілої риби (безхребетних). Після обробки зважують окремі частини тіла і вміщують у сухі заздалегідь таровані посудини: голова; тушка (без луски, нутрощів і плавців); філе (зі шкірою або без); кісткі (хребет, ребра, кісткові підстави плавців); плавці; печінка; внутрішності; гонади; луска.

Якщо досліджуваний зразок риби (безхребетних) складається з декількох екземплярів, то однойменні органи з’єднують разом і складають середню пробу. Зразок подрібнюють у м’ясорубці, розтирають у фарфоровій ступці до одержання однорідної маси. При нагоді відразу піддають аналізу. У випадку експедиційних умов піддають тепловій стерилізації або заморожуванню в бляшаних банках. Панцири, кісткі подрібнюють на лабораторних млинах або в ступках.

Проби тваринного матеріалу відбираються після забою тварин. Для мікрое!Дементного аналізу відбирають середні проби м’язів, печінки, селезінки, кісткового мозку, кісток, крові, залоз внутрішньої секреції. Маса проби повинна бути не менш як 200 г.

Запитання до контролю знань

1. Які живі організми піддають аналізу?

2. При пробопідготовці риби масою 3 кг, встановлено: маса голови-0,4 кг; маса тушки - 2,25 кг, маса кісток -0,45, маса філе - 1,8 кг. Визначіть масовий (%) склад риби.

3. Як живі організми відбивають стан навколишнього середовища?

4. Які правила відбору проб овочевих і плодових культур?

5. Відбір проб біоматеріалу людини

Людина, будучи природним об’єктом, бере участь у біо­геохімічному кругообігу нарівні з іншою біотою. Біогеохімічні дослідження ґрунту, повітря, води і біоти не будуть повними, якщо ними не буде охоплене населення, що є в даному регіоні. Для екологів і медиків є важливою інформація про небезпечний вплив техногенного геохімічного навантаження на здоров’я людини. Оцінка мікроелементного складу, що пов’язана зі станом різних систем людини, базується на випробуванні. Такого типу досліджен­ня пов’язують проблеми біогеохімії з інтересами екології і медицини.

Першим етапом медико-біогеохімічних досліджень є вивчен­ня накопичення хімічних елементів в органах людини, у групах населення, що мешкають на певних територіях, у потенційних біогеохімічних провінціях, складають різні професійні групи. Рекомендується при формуванні груп населення для вивчення біогеохімічних показників використовувати спрямований відбір, тобто виявляти вплив даного фактору, напр., місцевої води, на мікроелементний склад, виключивши вплив інших - продуктів харчування, повітря, ліків, що містять цей мікроелемент.

Біогеохімічними дослідженнями встановлено, що склад волосся різко змінюється при підвищених концентраціях у навколишньому середовищі РЬ, Аэ, Ссі, значно накопичуються Б, Ag, Вг, рідкісноземельні метали (РЗМ). В окремих випадках ефективним є відбір проб сечі, крові, описано дослідження показників імунологічної реактивності.

Відбір проб волосся. Для вивчення мікроелементного складу волосся підбирається група людей, однакових за віком, статтю, кольором волосся, у яких з локальної ділянки голови, зазвичай потилиці, зістригається пасмо волосся визначеної довжини. При цьому проводиться опитування на застосування шампунів і косметичних засобів, що містять іод, ртуть і інші мікроелементи, що впливають на склад волосся. Після цього волосся поєднують, для зняття поверхневого забруднення і знежирення обробляють детергентом натрій лаурилсульфатом або трилоном Х-100: 4 мл детергенту розчиняють у 3 мл води і розчином до покриття заливають проби волосся. Через 2 год розчин зливають, проби волосся промивають бідистилятом, перемішуючи. Операцію повторюють двічі. Потім для знежирення пробу вміщують у суміш спирт — диетиловий етер на 45 хв. Висушують пробу в сушильній шафі 72 год при температурі 60 °С.

За рекомендацією МАГАТЕ пробопідготовка волосся до аналізу полягає в обробці волосся ацетоном марки ХЧ, протягом 10 - 15 хв, триразовому промиванні бідистилятом 10 - 15 хв і повторенні прийому очищення.

Запитання до контролю знань

1. Які хімічні елементи акумулюють волосся?

2. До якого класу хімічних речовин відноситься волосся? На чому базується здатність волосся поглинати хімічні елементи?

3. Які захворювання називаються ендемічними? Чи сто­суються вони тільки людини?

4. Які проби для контролю накопичення хімічних речовин в організмі людини запропонували б ви?

5. Для того, щоб розібратися в аномальній геохімічній обстановці чи досить узяти проби води, ґрунту, атмосферного повітря?

6. Який зразок біоматеріалу людини називають “середньою пробою”?