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
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.
