Содержание тяжелых металлов в почвах и травянистых растениях на примере Taraxacum officinale и Plantago major, произрастающих в разных функциональных зонах г. Истра
Автор: Чернова Е.Д., Зубкова В.М., Ельчева И.О.
Журнал: Форум молодых ученых @forum-nauka
Статья в выпуске: 6-3 (22), 2018 года.
Бесплатный доступ
В статье приводятся данные, указывающие на различное содержание тяжелых металлов в почвах г. Истра в разных функциональных зонах и химический состав Taraxacum officinale, Plantago Major отражающий конкретные условия загрязнения.
Тяжелые металлы, почва, надземная масса растений, аккумуляция
Короткий адрес: https://sciup.org/140283715
IDR: 140283715
Content of heavy metals in soils and herbal plants by the example of Taraxacum officinale and Plantago major in the different functional zones of Istra
The article contains data indicating the different content of heavy metals in the soils of Istra in different functional zones and the chemical composition of Taraxacum officinale, Plantago Major, reflecting the specific conditions of contamination.
Текст научной статьи Содержание тяжелых металлов в почвах и травянистых растениях на примере Taraxacum officinale и Plantago major, произрастающих в разных функциональных зонах г. Истра
Городские почвы все более подвергаются антропогенному воздействию: происходит постепенное изменение биогеохимических циклов большинства химических элементов, среди которых важную роль играют микроэлементы – тяжелые металлы (ТМ). Из всех биосферных загрязнителей ТМ наиболее опасны, так как они являются поллютантами – не разлагаются в окружающей среде и накапливаются в тканях живых организмов [4]. Значительная часть поллютантов включается в почвеннообразовательные процессы, некоторая часть поглощается растениями в процессе их вегетации и отчуждается из городских почв.
Опасность тяжелых металлов обусловлена их высокой миграционной и транслокационной способностью по компонентам пищевых цепей [3].
Поскольку самоочищение почв происходит чрезвычайно медленно, токсичные металлы верхнего слоя почвы аккумулируются в растениях [2]. В связи с этим для очистки загрязненных металлами участков широко используется ряд биологических ресурсов.
Целью наших исследований явилась оценка содержания тяжелых металлов в растениях, произрастающих в разных функциональных зонах г. Истра на примере Taraxacum officinale и Plantago major .
Исследования проводили в 2017 году в различных функциональных зонах города Истра на специально выделенных площадках в трехкратной повторности. В отобранных почвенных и растительных образцах после озоления определяли содержание Ni, Cu, Zn атомно-абсорбционным методом на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-7000 “Shimadzu” в испытательной лаборатории ФГБУ ГЦАС «Московский».
Как показали результаты исследований, почва опытных участков существенно различалась по содержанию тяжелых металлов (табл.1).
Таблица 1 – Содержание валовых форм тяжелых металлов в образцах исследуемой почвы
|
№ n/ n П-ы |
Название участков |
Содержание микроэлементов, мг/кг |
||||
|
Cd |
Zn |
Pb |
Cu |
Ni |
||
|
1 |
ул. Босова, д. 7 Селит-я зона |
0,25±0,10 |
54,4±10,9 |
8,2±2,8 |
13,5±2,7 |
7,8±2,7 |
|
2 |
КРКА Пром зона |
0,35±0,14 |
37,5±7,5 |
9,2±3,2 |
10,7±2,1 |
9,0±3,1 |
|
3 |
Парк «Истра» Рекр-я зона |
0,25±0,10 |
45,0±9,0 |
20,4±7,1 |
12,1±2,4 |
6,0±2,1 |
|
4 |
Новый Иерусалим (р. Истра) Рекр-я зона |
0,52±0,20 |
42,0±8,4 |
12,2±4,3 |
11,0±1,6 |
11,3±3,9 |
|
5 |
Новый Иерусалим (монастырь) Рекр-я зона |
0,55±0,22 |
43,6±8,7 |
10,5±3,7 |
13,7±2,7 |
13,1±4,6 |
|
6 |
Детский сад Селит-я зона |
0,55±0,22 |
121,6±24,3 |
18,8±6,6 |
21,0±4,2 |
9,6±3,3 |
|
7 |
ОАО «НИКЗ» Пром-я зона |
0,98±0,40 |
60,9±12,2 |
15,2±5,3 |
28,4±5,7 |
13,2±4,6 |
|
8 |
Центр Сели-я зона |
0,85±0,34 |
97,2±19,4 |
25,7±9,0 |
33,1±6,6 |
10,6±3,7 |
|
9 |
АО «Новатор» Пром-я зона |
1,02±0,40 |
77,6±15,5 |
45,2±15,8 |
18,5±3,7 |
9,0±3,1 |
Содержание тяжелых металлов в растениях определяли при максимальной токсической нагрузке на почву [1].
Анализ содержания ТМ в надземной части растений показал, что интенсивность перехода ТМ из почвы в надземную часть растений колебалась в широких пределах и определялась тяжелым металлом.
Как показали исследования надземной части растений, максимальное содержание меди (Cu) и цинка (Zn) отмечается в селитебной зоне (табл. 2, 3).
Максимальным содержанием никеля (Ni) характеризовались растения произрастающие в промышленной зоне (табл.8).
Максимальное содержание всех изучаемых элементов в надземной части как для Taraxacum officinale , так и для Plantago major отмечено в августе, что обусловлено поглощением элементов в течение всего периода вегетации (табл. 2-4).
Независимо от времени отборов образцов в надземной массе Taraxacum officinale накапливалось Cu в 1,2-1,7, Zn в 1,5 – 1,7, Ni в 1,3 раза больше, чем в Plantago major .
Таблица 2 - Распределение меди (Cu) в листьях травянистых растений (мг/кг сухой массы)
|
Зоны |
Растение |
Июнь |
Июль |
Август |
|
1 |
Taraxacum officinale |
3,4±0,3 |
3,6±0,2 |
3,5±0,1 |
|
Рекреационная |
Plantago major |
2,0±0,2 |
2,3±0,4 |
2,1±0,1 |
|
2 |
Taraxacum officinale |
4,3±0,2 |
4,7±0,3 |
5,2±0,3 |
|
Селитебная |
Plantago major |
3,6±0,4 |
3,3±0,4 |
3,0±0,006 |
|
3 |
Taraxacum officinale |
3,8±0,6 |
4,0±0,3 |
3,9±0,2 |
|
Промышленная |
Plantago major |
2,85±0,2 |
2,7±0,2 |
2,5±0,1 |
Накопление меди в растениях практически завершалось уже в июле.
Максимальное содержание Zn в надземной части отмечено в промышленной зоне при максимуме его накопления в растениях – в августе (табл. 3).
Таблица 3 - Распределение цинка (Zn) в листьях травянистых растений (мг/кг сухой массы)
|
Зоны |
Растение |
Июнь |
Июль |
Август |
|
1 |
Taraxacum officinale |
27,6±0,9 |
28,4±1,0 |
29,6±5,1 |
|
Рекреационная |
Plantago major |
26,0±3,6 |
25,0±1,9 |
27,7±0,4 |
|
2 |
Taraxacum officinale |
30,1±4,5 |
32,7±2,9 |
34,8±0,4 |
|
Селитебная |
Plantago major |
21,5±0,9 |
22,0±1,0 |
24,3±2,0 |
|
3 |
Taraxacum officinale |
35,5±0,4 |
38,2±3,0 |
44,3±13,7 |
|
Промышленная |
Plantago major |
28,4±1,0 |
30,1±2,1 |
31,0±1,9 |
По никелю в надземной массе отмечено самое низкое содержание из всех изучаемых элементов (табл.4). При этом также как у цинка максимальное содержание отмечено в августе.
Таблица 4 - Распределение никеля (Ni) в листьях травянистых растений (мг/кг сухой массы)
|
Зоны |
Растение |
Июнь |
Июль |
Август |
|
1 |
Taraxacum officinale |
2,5±0,6 |
2,6±0,4 |
2,8±0,1 |
|
Рекреационная |
Plantago major |
2,0±0,2 |
1,9±0,04 |
2,2±0,04 |
|
2 |
Taraxacum officinale |
1,5±0,2 |
1,54±0,2 |
1,8±0,4 |
|
Селитебная |
Plantago major |
1,4±0,2 |
1,54±0,4 |
1,8±0,3 |
|
3 |
Taraxacum officinale |
2,9±0,4 |
3,1±0,3 |
3,2±0,2 |
|
Промышленная |
Plantago major |
2,3±0,1 |
2,5±0,14 |
2,6±0,2 |
В корнях растений меди содержалось в 1,7-4,2 раз ; цинка в 1,1-1,4 раз;
никеля в 1,1-2,2 раз больше, чем в надземной массе (табл. 5-7).
Таблица 5 - Распределение меди (Cu) в корнях травянистых растений (мг/кг сухой массы)
|
Зоны |
Растение |
Июнь |
Июль |
Август |
|
1 |
Taraxacum officinale |
7,5±1,3 |
8,4±0,9 |
9,4±1,6 |
|
Рекреационная |
Plantago major |
5,0±0,1 |
5,2±0,3 |
8,9±2,0 |
|
2 |
Taraxacum officinale |
9,5±1,4 |
11,3±1,0 |
14,0±0,4 |
|
Селитебная |
Plantago major |
6,3±0,9 |
9,4±1,6 |
7,9±0,4 |
|
3 |
Taraxacum officinale |
8,36±0,4 |
9,6±1,6 |
10,4±0,4 |
|
Промышленная |
Plantago major |
5,4±0,9 |
4,8±0,4 |
6,9±0,9 |
При сравнении содержания изучаемых элементов с ПДК по Sauerbeck (1982) необходимо отметить, что для лекарственных целей в связи с близким значением ПДК по Cu нежелательно использовать корни растений одуванчика, произрастающих в селитебной зоне.
Таблица 6 - Распределение цинка (Zn) в корнях травянистых растений (мг/кг сухой массы)
|
Зоны |
Растение |
Июнь |
Июль |
Август |
|
1 |
Taraxacum officinale |
30,3±1,5 |
20,2±4,2 |
28,1±1,1 |
|
Рекреационная |
Plantago major |
34,8±1,4 |
32,5±1,8 |
38,7±1,2 |
|
2 |
Taraxacum officinale |
31,9±0,9 |
27,5±0,8 |
42,1±1,4 |
|
Селитебная |
Plantago major |
30,1±0,6 |
28,6±1,8 |
31,5±0,8 |
|
3 |
Taraxacum officinale |
27,0±2,4 |
27,0±2,4 |
33,0±0,9 |
|
Промышленная |
Plantago major |
37,5±1,6 |
3,9±0,7 |
4,9±0,8 |
Таблица 7 - Распределение никеля (Ni) в корнях травянистых растений (мг/кг сухой массы)
|
Зоны |
Растение |
Июнь |
Июль |
Август |
|
1 |
Taraxacum officinale |
3,3±0,4 |
3,1±0,3 |
3,4±0,1 |
|
Рекреационная |
Plantago major |
3,8±0,2 |
3,4±0,1 |
4,1±0,2 |
|
2 |
Taraxacum officinale |
1,6±0,2 |
1,8±0,1 |
2,2±0,4 |
|
Селитебная |
Plantago major |
2,6±0,6 |
3,3±0,2 |
4,0±0,2 |
|
3 |
Taraxacum officinale |
3,3±0,4 |
3,2±0,2 |
3,8±0,4 |
|
Промышленная |
Plantago major |
3,3±0,3 |
3,9±0,7 |
4,9±0,8 |
В течение всего периода вегетации в растениях Plantago major накапливалось ТМ больше в корнях по сравнению с надземной массой: по меди в 1,8 – 4,2; цинку – 1,03 – 1,4; никелю – 1,3 – 2,3 раза.
Таким образом, при оценке содержания тяжелых металлов в растениях необходимо учитывать значительное накопление ТМ в корнях данных растений, что может явиться источником вторичного загрязнения почв.
Список литературы Содержание тяжелых металлов в почвах и травянистых растениях на примере Taraxacum officinale и Plantago major, произрастающих в разных функциональных зонах г. Истра
- Важским И.Г. Корни растений как биоиндикатор уровня загрязнения почвы токсическими элементами // Агрохимия. - 1984. № 2. - С. 73-77.
- Ильин В. Б., Сысо А. И. Микроэлементы и тяжёлые металлы в почвах и растениях. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 229 с.
- Ильин В.Б., Гармаш, Г.А. Поступление тяжелых металлов в растения при повышенном содержании в почве. // Известия СО АН СССР. - Сер. Биология, 1981. -Вып. 10. -С.49-56.
