WWW.LIT.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - различные публикации
 

«ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДРЕВЕСНЫХ ВИДАХ Абжанов Талгат Сагидоллаевич PhD, старший преподаватель кафедры «Лесных ресурсов и лесного хозяйства» АО Казахского агротехнического университета ...»

УДК 630*165.51:632.937.(045)

ВЫЯВИТЬ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ

ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДРЕВЕСНЫХ ВИДАХ

Абжанов Талгат Сагидоллаевич

PhD, старший преподаватель кафедры «Лесных ресурсов и лесного

хозяйства» АО Казахского агротехнического университета им.С.Сейфуллина

(г. Астаны, Казахстан)

abzh_777@mail.ru

Аннотация: Деятельность человека всегда сопровождается образованием

многочисленных объемов отходов, в т.ч. и токсичных. Промышленные предприятия и большое количество автотранспорта - обязательное сопровождение урбанизированной среды являются основными и постоянными «поставщиками» токсичных отходов в атмосферу. В нормальных условиях тяжелые металлы содержатся в почве в незначительных количествах и не являются вредными. Однако их концентрация может увеличиваться за счет выхлопных газов транспортных средств, отходов, остатков и выбросов, во время эксплуатации промышленных предприятий, внесения удобрений и т.д .

Ключевые слова: АЭС, тяжелые метал, СанПиН, ТЭЦ Тяжелые металлы, которые вошли в научную литературу в середине прошлого столетия под таким негативным названием, на современном этапе занимают уже второе место по степени опасности. В прогнозе они могут стать самыми опасными и даже более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы. Загрязнение тяжелыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве, в результате чего они попадают в окружающую среду, нанося огромный ущерб .

Тяжелые металлы, имеющие плотность более 5 г/см3 с относительной атомной массой более 50 относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах. На Земле насчитывается 78 тяжелых металлов, а их общая масса не превышает 1.2 % общей массы литосферы. Чаще всего почва загрязняется такими тяжелыми металлами как железо, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт, ртуть, свинец, кадмий и др., которые известны и под названием микроэлементов, поскольку необходимы растениям в небольших количествах. Накопление в почве токсикантов и продуктов их взаимодействия с минеральными и органическими компонентами приводит к изменению ее химического состава и физико-механических свойств, в результате почва сама может стать токсичной средой для роста и развития растений. Излишек этих элементов или наличие некоторых особо токсичных элементов даже в очень незначительных количествах может вызывать угнетение и гибель растений .

Тяжелые металлы в почве через трофическую цепь поступают в растения. В круговороте тяжелых металлов участвуют различные биологические барьеры, вследствие чего происходит выборочное бионакопление, защищающее живые организмы от избытка этих элементов. Все же деятельность биологических барьеров ограничена, и чаще всего тяжелые металлы концентрируются в почве. Устойчивость почв к загрязнению ими различна в зависимости от буферности. Среди наиболее опасных токсичных элементов следует выделить свинец, кадмий, ртуть, цинк, относящиеся к первому классу опасности (ГОСТ 17.4.1.02-83). Согласно СанПиН 2.3.2.1078-01, регламентирующих содержание токсических элементов (свинец, мышьяк, кадмий и ртуть) в БАДах на растительной основе (чаи), предельно допустимый уровень свинца составляет 6.0 мкг/г. Для цинка и предельнодопустимые уровни в лекарственном растительном сырье отсутствуют, по обобщенным литературным данным ПДК цинка для растений составляет 50 мкг/г, данные показатели носят ориентировочный характер .





Таким образом, из характеристик, изучаемых тяжелых металлов можно говорить, что основная их часть накапливается в органах растений и, конечно же, максимально в почве .

Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв. Поэтому избыточное накопление тяжелых металлов (ТМ) растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах. В своей жизнедеятельности растения контактируют только с доступными формами ТМ, количество которых, в свою очередь, тесно связано с буферностью почв. Как известно способность почв связывать и инактивировать тяжелые металлы имеет свои пределы, и в случае, когда количество токсикантов превышает необходимый предел, то в единоборство вступают сами растения с наличием физиологобиохимических механизмов, препятствующих их поступлению. Механизмы устойчивости растений к избытку ТМ могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации ТМ, но проявлять к ним толерантность; другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций. Для большинства растений первым барьерным уровнем являются корни, где задерживается наибольшее количество ТМ, следующий - стебли и листья, и, наконец, последний - органы и части растений, отвечающие за воспроизводительные функции (чаще всего семена и плоды) .

В системе взаимодействия микроэлементов следует рассматривать каждый элемент отдельно и в комбинации, если мы хотим оценить его роль в поражении растительности. Все растения обнаруживают способность избирательно извлекать химические элементы .

Растения в условиях окружающей среды сложного геохимического состава выработали механизмы активного извлечения элементов, участвующих в жизненных процессах, и удаления токсичных избытков других элементов. Реакции растений на химические стрессы, вызванные недостатком или избытком микроэлементов, нельзя рассматривать как постоянные. У древесных растений в ходе эволюции и течении жизни (онтогенез и филогенез) вырабатываются механизмы, приводящие к адаптации, поэтому реакции растений на микроэлементы в почве и окружающем воздухе должны всегда использоваться для конкретной системы «почва-растение» .

Наибольшей подвижностью тяжелые металлы обладают в кислых почвах, поскольку в кислой среде слаборастворимые окислы металлов и фосфаты переходят в ионную форму, легко усваиваемую растениями. Увеличение кислотности почвы на 1.8-2 единицы (диапазон изменения рН для почвы составляет 4-6.5) приводит к увеличению подвижности ионов свинца в 3-6 раз, кадмия - в 4-8 раз, что в свою очередь ускоряет проникновение ионов тяжелых металлов в клетки растений .

Усугубляют загрязнение растений тяжелыми металлами «кислотные дожди», частенько выпадающие вблизи крупных индустриальных городов. Одно взрослое дерево за вегетационный период обезвреживает, содержащееся в 130 л этилированного бензина количество свинца. Пыль может сдержать до 1 % свинца .

Как почва, так и растения загрязняются в результате работы транспорта (автомобильного, железнодорожного, авиационного), а также предприятий машиностроительной, металлообрабатывающей, химической и энергетической промышленности. Так, свинец поступает в атмосферу и почву из выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Кадмий, свинец - в результате истирания автопокрышек .

Зеленые насаждения являются обязательной составляющей современной урбосреды, но при этом испытывают на себе повышенное антропогенное воздействие. В природе не существует растений, концентрирующих все тяжелые металлы, каждое растение аккумулирует определенные элементы. Надземные части растений - это коллекторы, накопители всех атмосферных загрязнителей. Степень поглощения микроэлементов листьями в большинстве своем определяется внешними факторами, возрастом и видом растения. В природных условиях аэрозоли микроэлементов могут удаляться с поверхности листьев дождем, ветром или вместе со слоем кутикулярного воска .

Кроме того, удаление происходит за счет адсорбции микроэлементов листьями с последующей транслокацией. При выпадении дождей, испарении и транспирации растений концентрации микроэлементов в органах растений и почвенных растворах могут изменяться в несколько раз. Удаление микроэлементов с листьев дождем зависит от характера поверхности листа и характеристик микроэлементов. На основании проведенных исследований выявлена зависимость содержания тяжелых металлов от морфологоанатомических особенностей обследованных растений. Опушенные листья с крупными листовыми пластинками накапливают больше тяжелых металлов по сравнению с менее опушенными, но эта теория не всегда верна .

При выпадении дождей, испарении и транспирации растений концентрации микроэлементов в почвенных растворах могут изменяться более чем в 10 раз. По усредненным результатам отмывок 8 химических элементов в листьях деревьев и кустарников, произрастающих в городе, содержание свинца уменьшалось на 50-60 %, a кадмия оставалось без изменения. Скорее всего, малая доля кадмия, оставшаяся на листьях, указывает на значительное проникновение этих металлов в сам орган, т.е. листья и естественно затем он легко перемещается по органам, но следует заметить, что кадмий, попавший в растение через корневую систему более токсичен. Различия в эффективности вымывания разных элементов сопоставимы с их функциями и метаболическими связями .

Отбор листьев для эколого-биологических исследований определения тяжелых металлов проводился методом средней пробы в конце вегетации с каждого вида на каждом участке. Отбиралось не менее 10 листьев с каждого дерева. Содержание тяжелых металлов в листьях определялось способом сухой минерализации, основанным на полном разложении органических веществ путем сжигания проб растений в муфельной печи при контролируемом температурном режиме .

Итак, содержание свинца в листовых пластинках в границах первого участка изменяется в следующих пределах 2,3458 мкг/г у Сaragana arborescens (f. pendula) и до 5,2743 у Juglans mandshurica (предел изменчивости - 2.9285 мкг/г), содержание кадмия - 0.6895 мкг/г у Мahonia aquifolia и до 1,7959 мкг/г у Juglans mandshurica (предел изменчивости – 1,1100 мкг/г). Свинец остается в основном как поверхностное отложение, в то время как кадмий проникает в лист. Более легкое удаление свинца при смывании объясняется тем, что этот элемент присутствует, в основном, в виде осадка на поверхности листьев. Напротив, следует подчеркнуть, что при продолжительной промывке металлы удаляются не только с поверхности, но и из тканей листа. В фоновых условиях все древесные растения характеризуются интенсивным накоплением кадмия и свинца за счет биологического поглощения из почв .

Считается, что концентрация свинца выше 10 мкг/г сухого вещества является токсичной для большинства культурных растений .

Содержание свинца в листовых пластинках в растений второго участка варьирует в следующих пределах минимум 1,8775 мкг/г у Fraxinus excelsior L. и максимум 4,8527 мкг/г у Juglans mandshurica (предел изменчивости - 2.98 мкг/г), кадмий – 0,5324 мкг/г у Мahonia aquifolia и до 1,5767 у Juglans mandshurica (предел изменчивости – 1,0500 мкг/г) .

По третьему участку следующая картина: минимум 2,7547 мкг/г у Phellodendron amurense и максимум 6,1976 у Juglans mandshurica (предел вариьирования – 3,4500 мкг/г), кадмий – 0,8426 мкг/г у Мahonia aquifolia и до 1,8284 мкг/г у Juglans mandshurica (предел изменчивости – 0,9900 мкг/г) Если рассматривать все испытуемые растения первого участка по содержанию свинца, то среднее значение по всем 13 ипытуемым видам равно – 3,2300 мкг/г, по кадмию среднее арифметическое составляет 1,0100 мкг/г. По второму участку среднее содержание свинца в листовых пласчтинках – 2,700 мкг/г, кадмия – 0,8900 мкг/г, по третьему участку свинец – 3,7400 мкг/г, кадмий – 1,300 мкг/г .

Таблица 1.- Содержание тяжелых металлов в листьях интродуцированных древесных видов (мкг/г) 1 - участок 2 - участок 3 - участок № Наименования древесных видов пп свинец кадмий свинец кадмий свинец кадмий 1 Акация желтая (ф .

плакучая) – Сaragana arborescens (f. pendula) 2,3458 0,8910 1,9868 0,7614 2,9041 1,3756

–  –  –

1,8775 0,7802 2,8248 0,8860 13 Ясень (ф.шаровидная)- Fraxinus excelsior L. - 0,8904 Кадмия в выхлопных газах, основном источнике поступления его в растения меньше, чем свинца, но зато кадмий во много раз опаснее. Если свинец может все-таки выводиться из организма, то кадмий нет, он постепенно накапливается внутри органов растений, особенно аккумулируется в корнях. А основным источником кадмия на дорогах выступают машины, работающие на дизельном топливе. ПДК кадмия в почве в разных странах колеблется от 2 до 5 мг/кг, в кормах - 1 мг/кг. Итак, можно сделать неоднозначный вывод по приведенным выше максимальным и минимальным значениям участков: среднеее арифметическое по максимальному накоплению тяжелых металлов приходится на третий участок, затем идет первый и минимальное среднее суммарного количества свинца и меди в листьях по всем 13 видам приходится на второй участок. Кроме того следует отметить, что максимум накопления и свинца, и кадмия приходится на листовые пластики Juglans mandshurica, минимум в 50 % случаев Мahonia aquifolia на всех трех участках .

Накопление кадмия в листьях растений немаловажный показатель поражения растения .

Кадмий, попавший в листья, легко перемещается. На первых двух экоучастках содержание кадмия можно зафиксировать как повышенное. Известно, что кадмий аккумулируется почвами и накапливается в органах растений. Итак, кадмия по всем трем участкам содержится от 0,6895 мкг/г (первый участок - Мahonia aquifolia) и до 1,8284 мкг/г (третий участок - Juglans mandshurica) .

Качественная характеристика угнетения древесных растений тяжелыми металлами по внешним признакам представляется недостаточной, что связано с наличием у них эволюционно выработанных механизмов адаптации к неблагоприятным условиям окружающей среды. Большую роль в локализации тяжелых металлов играют зеленые насаждения. Например, посадка вдоль автомагистралей сплошной полосы из боярышника и клена полевого снижает содержание свинца в зоне влияния автострад, на 30-50% .

На основании приведенного выше фактического материала по обследованию листовых пластинок высаженных на накопление токсикантов, произрастающих в г.Астаны на трех участках можно сделать ряд заключений. Астана не является промышленным центром, а та доля загрязнения атмосферного воздуха, которая на данный момент является довольно критической и отражается на атмосферном воздухе, почве и всех живых организмах следствие ТЭЦ и автотранспорта. Наиболее загрязненными оказались растения с третьего участка. Максимум накопления и свинца, и кадмия приходится на листовые пластики Juglans mandshurica, минимум в 50 % случаев Мahonia aquifolia .

Таким образом, по совокупности сказанного следует сделать неоднозначные выводы:

Древесные растения в различной степени аккумулируют тяжелые металлы в своих органах .

При выравненности условий произрастания выявляются виды с меньшей способностью накопления токсикантов, но тем не менее можно достоверно говорить о достаточной устойчивости испытуемых растений к достаточно загрязненным условиям г.Астаны .

Список использованных источников:

1. Медведев А.Н. Лесные питомники в Казахстане. Изд. Казгосагру,Алтаты, 1997, 176с .

2. Медведев А.Н., Марковин А.П. Опыт организации научных исследований на принципах самофинансирования (на примереагрофирмы «Клон») // Науч. журнал Казгосагру «Исследования,результаты» №4, Алтаты, 1999, С. 38-41 .

3. Сахаров В.И. Применение методов изучения стационарных случайныхпроцессов в системах растений для оценки их реакции на изменениеусловий среды // Ботанические исследования в Казахстане. Алма-Ата,Наука, 1988, С. 19 .

4. Бессчётнов П.П. Гибридные тополя и их роль в повышениипродуктивности лесов Казахстана // Науч. журнал Казгосагру«Исследования, результаты» №4, Алтаты, 1999, С. 25- 28 .




Похожие работы:

«1087 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ УДК 58 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯАДАПТИВНОСТЬСОРТОВФАСОЛИ ВЗАВИСИМОСТИОТСРОКОВПОСЕВА ВУСЛОВИЯХЮГО-ЗАПАДАЦЧР КоцареваН.В. ФГБОУ ВО "Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина", Белгород, e-mail: knv1510@mail.ru Проведено экологичес...»

«Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение лицей №4 муниципального района Давлекановский район РБ Рассмотрена Согласована Утверждаю на заседании МО зам. дир. по УВР директор МОБУ лицей №4 протокол № от Л.Н.Сунчалина _Ф. К. Ахунзянова приказ...»

«СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2016, том 51, 6, с. 845-852 УДК 619:616.98:578.842.1:57.083.3 doi: 10.15389/agrobiology.2016.6.845rus ВАЛИДАЦИЯ ИФА-НАБОРА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ АНТИТЕЛ К ВИРУСУ АФРИКАНСКОЙ ЧУМЫ СВИНЕЙ В КРОВИ И СЕЛЕЗЕНКЕ ДОМАШНИХ СВИНЕЙ И ДИКИХ КАБАНОВ О.М. С...»

«1/2009 сентябрь-октябрь ГЕНЕТИКА ГУППИ тема номера ГЕНЕТИКА ОКРАСА ГУППИ бесплатное приложение к сайту www. genetika guppy. my1. ru Над номером работали: к.б.н. С.А. Апрятин, В.В. Сторожев Фотографии: В.В....»

«Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 8 июня 2015 г. N 20 Об утверждении СП 3.1.3263-15 Профилактика инфекционных заболеваний при эндоскопических вмешательствах В соответствии с Федеральным законом от 30 марта 1999 года N 52-ФЗ О санитарно-эпидемиологическом благополучии нас...»

«Становление скелета у различных групп организмов и биоминерализация. Серия "Гео-биологические системы в прошлом". М.: ПИН РАН, 2014 . С. 214–232. http://www.paleo.ru/institute/publications/geo/ УДК: 593.95 Скелет морСких ежей © 2014 А...»

«IIIII11 It II11IIIIIIIIII II III llllllllllllllllllllllllllll сЛ^/Z— 003483Э4 1 Ройтберг Михаил Абрамович Алгоритмы сравнительного анализа первичных структур биополимеров 03.00.28 Биоинформатика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук \ Э КОЯ 2ССЗ Москва 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской Академии Наук Институт мат...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный юридический университет имени О.Е. Кутафина (МГЮА)" ПРОГРАММА кандидатского экзамена по сп...»

«СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2017, том 52, 2, с. 232-241 УДК 636.082:591.463.1:57.086/.087 doi: 10.15389/agrobiology.2017.2.232rus НОВЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА СПЕРМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ CAS...»






 
2018 www.lit.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.