Анализ содержания ртути в растениях биогеохимической территории Айдаркен

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Ртуть относится к 1 классу опасности и выделяется в качестве приоритетного загрязнителя компонентов окружающей среды по своему фактическому и потенциально возможному негативному воздействию на экосистему и человека. В биогеохимическом цикле ртути растения имеют огромное значение, так как являются важнейшим промежуточным звеном, через которых токсичный металл переходят из почвы, воды и воздуха в организм животных и человека и накапливаясь в них вытесняют жизненно необходимые элементы [1-3].

Недостаток или избыток химических элементов в окружающей среде, вызывают у растений нарушения обмена веществ, морфологические, физиологические, в некоторых случаях мутационные изменения. По мнению ряда известных ученых биогеохимиков, главной причиной возникновения различных изменений, чаще вредных, у растений, животных и человека, является загрязнение основных объектов биосферы (почвы, воды, атмосферы) [4, 5].

В работах G. N. Mhathre, S. B. Chaphekar [6] описаны повреждения у растений, вызванные при содержании ртути в питающем растворе в количестве 1 мкг/кг. При высоком концентрации ртути и отравлении происходит задержка роста всходов и развития корней, угнетение фотосинтеза, снижение урожайности. Также можно говорить о толерантности высших растений к ртути.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились в течение 5 лет (2013-2017 гг.). Отбор проб растений проводили на 8 участках по определенным маршрутам: №1 участок (РПА 1) — территория хвостохранилища, №2 участок (РПА 2) — верхняя часть хвостохранилища, №3 и №4 участки (РПА3) — нижние части хвостохранилища, №5 участок (РПА 5) — территория металлургического завода, №6 участок (РПА 6) — 1 км от металлургического завода, №7 участок (РПА 7) — восточная граница города Айдаркен, №8 участок (РПА 8) — территория перевала Айдаркен.

Пробы растений просушивались в закрытом помещении при температуре 20-25ºС, а затем измельчались на кофейной мельнице. Минерализацию образцов растений осуществляли с использованием микроволновой системы — «Минотавр -2» в лаборатории биогеохимии Института биологии НАН КР. Содержание ртути определено на атомноабсорбционном спектрометре МГА-915, разработанном ООО «ЛЮМЭКС» г. Санкт-Петербурга.

Результаты и обсуждение

Исследуемая территория весной характеризуется полынно-эфемероидной ассоциацией, в основном произрастают ксерофиты [7]. В основном встречаются Artemisia tenuisecta Nevski и Artemisia porrecta Krasch. ex Poljakov. Ранней весной развиваются эфемеры и эфемероиды. Также здесь произрастают следующее виды растений: Onobrychis arenaria subsp. arenaria (Kit.) DC. (= O. ferganica ), Galium verum L., Mentha asiatica Boriss., Veronica argute-serrata Regel & Schmalh. (= V. karatavica Pavlov ex Nevski), Achillea arabica Kotschy (= A. biebersteinii Afan. = A. micrantha M. Bieb., 1808).

Позднее весенний ландшафт сменяется летне-осенним, когда преобладают Artemisia tenuisecta Nevski, A. porrecta Krasch. ex Poljakov, Chondrilla lejospemna Kar. et Kir., Centaurea squarrosa Willd., C. iberica Trevis. ex Spreng., Ephedra equisetina Bunge, Echinops maracandicus Bunge и др.

Проводились анализы надземных органов растений. В качестве объекта исследования были выбраны растения рода Artemisia , поскольку они встречаются во всех исследованных участках.

По результатам анализов, содержание ртути в Artemisia tenuisecta Nevski больше максимально допустимого уровня (МДУ=0,1 мг/кг) на всех участках.

Высокая концентрация отмечена на территории металлургического завода — в 74,5 раз больше МДУ (2013 г.), (Рисунок 1). Более низкие концентрации ртути отмечалось на участке №8 (условно-контрольный участок).

Код пробы

Рисунок 1. Содержание ртути в Artemisia tenuisecta Nevski по участкам

Для характеристики процессов прямой зависимости между содержанием изучаемого металла в почвах и растениях были рассчитаны коэффициент корреляции. Коэффициент корреляции уровня ртути в системе «растение-почва» для Artemisia tenuisecta Nevski был равен +0,33. Более высокие значения коэффициента корреляции наблюдалось у Ziziphora clinopodioides subsp. clinopodioides (= Z. brevicalyx Juz.) — +0,93, произрастающего на участке №8.

Рисунок 2. Зависимость между концентрациями ртути в почвах и Artemisia tenuisecta Nevski

В работах Б. М. Дженбаева [5] изучен коэффициент биологического поглощения в условиях Хайдаркена для системы «почва-растения», он равен 1,21.

Согласно работам Т. Я. Ашихминой и С. Г. Скугоревой [8] с увеличением концентрации элемента в почве КБП надземными органами растений снижается. По нашим результатам исследования, коэффициент биологического поглощения ртути для Artemisia tenuisecta Nevski колебалось от 0,008 до 0,1, что показали при низкой концентрации ртути в почве КБП увеличивается, например, при концентрации 8,14 мг/кг ртути в почве (РПА 4) КБП Artemisia tenuisecta Nevski равен 0,1. При концентрации ртути в почвах от 26 до 48 мг/кг КБП равен 0,01.

Выводы

Высокий показатель концентрации ртути Artemisia tenuisecta Nevski установлен в районе металлургического завода.

Наиболее высокие значения коэффицента корреляции наблюдалось в растениях произрастающих в условно-контрольном участке.

Установлен коэффициент биологического поглощения для системы «почва-растения», и оно колебалось от 0,008 до 0,100.

Полученные результаты позволяют предположить, что наибольшей устойчивости к токсическому действию ртути обладают растения рода Artemisia .