Накопление тяжёлых металлов листьями Corylus avellana L. в условиях техногенного воздействия г. Самары

Важной экологической проблемой современности, по мнению многих исследователей, является загрязнение окружающей среды поллютантами, особое место среди которых принадлежит тяжелым металлам (Орлов и др., 1991). В условиях городской среды в качестве основного барьера на пути их распространения могут выступать древесно-кустарниковые растения, поэтому данные виды используются для выявления уровня загрязнении экосистем. В связи с этим, в последнее время значительное развитие получили работы, направленные на изучение особенностей распространения тяжёлых металлов в окружающей среде и их аккумуляции растениями (Ильин, Сысо, 2001; Садовникова и др., 2006).

Цель исследования заключалась в установлении особенностей накопления тяжёлых металлов листьями древесно-кустарниковых растений, произрастающих на

территориях, испытывающих техногенную нагрузку. В качестве объекта выбрана Corylus avellana L., что определяется встречаемостью вида на исследуемых участках.

И 12 кв В 11 кв В 8 кв 07 кв

Рис. 1. Содержание тяжёлых металлов (мг/кг) в листьях Corylus avellana L. в пригородных лесах г. Самары

Сбор материала проводился в конце июня 2015 г. в пригородных лесах и городских парках, расположенных в разных районах г. Самары (Ботанический сад и Загородный парк). Отбор образцов и их подготовка к анализу осуществлялись по общепринятым методикам (Зырина, Малахова, 2001; Прохорова, Аксютина, 2003). Концентрацию тяжелых металлов в листьях определяли рентгенофлуоресцентным методом на спектрометре М-049-П/10, на базе производственной лаборатории по контролю за загрязнением окружающей среды Центра охраны окружающей среды Куйбышевской железной дороги – филиала ОАО «РЖД».

Для оценки интенсивности поглощения тяжёлых металлов растениями рассчитывали коэффициент биологического поглощения (КБП) и на его основании рассчитывали биогеохимическую активность (БХА) (Копылова, 2012).

При проведении количественного анализа (рис. 1) было выявлено, что во всех растительных образцах содержится определённое количество тяжёлых металлов: титан, хром, кобальт, никель, цинк.

Исследования показали, что концентрация титана в листьях колеблется от 3,5 до 6,7 мг/кг, хрома – от 2 до 4,1 мг/кг, кобальта – от 7,8 до 13,3 мг/кг, никеля от 2,3 до 3,4 мг/кг, цинка – от 16,5 до 28,2 мг/кг сухого вещества. В целом, эти значения не достигают величин ПДК по титану (80 мг/кг), никелю (20–30 мг/кг), цинку (150–300 мг/кг) (Прохорова, Матвеев, 2000; Прохорова, 2003). Следует при этом отметить, что наибольшие значения содержания элементов отмечены в 11, 12, 6 и 5 кварталах пригородных лесов. Corylus avellana является активным накопителем хрома, его содержание в фитомассе листьев многократно превышает ПДК (1–2 мг/кг). Концентрация кобальта достигает значений ПДК (10–20 мг/кг).

Для городских парков г. Самары наблюдается сходная тенденция в накоплении тяжёлых металлов (рис. 2).

НБот. сад □ Загородный парк

Рис. 2. Содержание тяжёлых металлов (мг/кг) в листьях Corylus avellana L. в городских парках г. Самары

Можно отметить, что содержание титана, никеля и цинка листьями Corylus avellana не выходит за пределы ПДК, что вероятнее всего связано с защитным или барьерным механизмом их накопления.

На основании данных по содержанию тяжёлых металлов в почве и листьях для оценки интенсивности их поглощения растениями были рассчитаны коэффициент биологического поглощения (КБП) и показатель биогеохимической активности (БХА) (таблица).

По показателям коэффициента биологического поглощения (КБП) титан может быть отнесён к группе очень слабого захвата (КБП = 0,001-0,01), поскольку имеет наименьшие значения КБП (0,0021-0,0037). Хром и никель принадлежат группе слабого захвата, т.к. данный показатель находится в пределах 0,01-0,1. Таким образом, накопление элементов происходит по барьерному типу. Цинк имеет наибольшие значения КБП (0,23-0,34), по сравнению с остальными металлами, и относится к группе слабого поглощения и среднего захвата (0,1-1).

Таблица

Коэффициент биологического поглощения ( КБП ) тяжелых металлов листьями Corylus avellana L. и биогеохимическая активность (БХА) на ключевых участках

На основе данных о КБП для количественного выражения общей способности растений к увеличению концентрации элементов была рассчитана биогеохимическая активность (БХА), позволяющая судить об общей способности растений к увеличению концентрации ТМ при извлечении их из почвы. Чем меньше степень техногенного загрязнения территории, тем выше данный показатель. Более низкие показатели БХА на участках с техногенной нагрузкой (городские парки г. Самары) связаны с адаптацией к атмосферному загрязнению и защитными механизмами у растений к накоплению тяжёлых металлов, которые формировались в течение длительного времени на почвах с повышенным содержанием загрязнителей. На исследуемых участках данный показатель соответствует значениям от 0,34 до 0,48.

Приведённые материалы могут служить основой для дальнейшего изучения и оценки экологической ситуации на исследованных территориях.

Таким образом, листья исследуемого вида Corylus avellana L. накапливают титан, хром, кобальт, никель, цинк. Результаты исследований показывают, что содержание титана, никеля и цинка не превышает значений ПДК и по показателям коэффициента биологического поглощения данные тяжёлые металлы характеризуются низкой интенсивностью биологического поглощения. Вероятно, их накопление происходит по барьерному типу (неконцентрирующие элементы). Концентрация кобальта достигает, но не превышает значений ПДК.

Хром многократно превышает значения ПДК на всех участках, но характеризуется слабой энергией поглощения. Скорее всего, это связано с физикохимическими свойствами металла, наличием атмосферных источников загрязнения, или фолиарным путём поступления металла. Растения контролируют поступление элемента в допустимых пределах. Когда наступает превышение порога концентрации, его поглощение прекращается, несмотря на увеличение содержания в почве.