Свойства псаммоземов камских надпойменных террас и оценка их устойчивости к загрязнению Cu и Cd

Свойства псаммоземов камских надпойменных террас и оценка их устойчивости к загрязнению Cu и Cd

Автор: Сайранова П.Ш., Ермченко О.З.

Журнал: Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil

Рубрика: Статьи

Статья в выпуске: 119, 2024 года.

Бесплатный доступ

Сосновые леса на псаммоземах песчаных камских надпойменных террас в пределах территории г. Перми занимают площадь около 2 тыс. га. В условиях прогрессирующего загрязнения тяжелыми металлами буферная способность псаммоземов является основой устойчивости экосистемы. Представляет интерес изучить морфогенетические свойства псаммоземов и оценить риски накопления в них Cu и Cd по изменению активности почвенных ферментов (каталазы, уреазы и инвертазы) и появлению фитотоксичности. Псаммоземы Прикамья сформировались на перигляциальном песчаном аллювии, отложенном при таянии ледников в мезозое. Разнообразие псаммоземов гумусовых представлено типичными, оподзоленными, иллювиально-ожелезненными и псевдофибровыми подтипами. Почвы характеризуются сильнокислой реакцией среды, очень низкой емкостью поглощения, низкой насыщенностью основаниями и низкой активностью почвенных ферментов. Содержание Cu, Cd, Zn, Pb в псаммоземах существенно ниже региональных кларков почв, в то же время в гумусово-слаборазвитых горизонтах количество этих металлов несколько больше, чем в почвообразующих песках. Эксперимент по определению экотоксилогической нагрузки проводили на смешанных образцах из слоя 0-20 см псаммоземов гумусовых, в которые вносили по отдельности растворы уксуснокислой меди и уксуснокислого кадмия из расчета Cu, Cd от 2.5 до 250 мг/кг почвы. При внесении в почву Cu и Cd из расчета 2.5-10 мг/кг наблюдали снижение активности инвертазы и ухудшение физиолого-биохимических показателей тест-культуры (Lepidium sativum L.), а также подавление активности каталазы Cd.

Еще

Псаммоземы, тяжелые металлы, загрязнение cu и cd, критическая нагрузка, ферментативная активность, фитотоксичность

Короткий адрес: https://sciup.org/143183307

IDR: 143183307   |   DOI: 10.19047/0136-1694-2024-119-66-97

Список литературы Свойства псаммоземов камских надпойменных террас и оценка их устойчивости к загрязнению Cu и Cd

  • Аладьева Т.Л., Зиматкин С.М. Каталаза клетки: строение, биогенез, многообразие, функции // Экспериментальная биология и биотехнология. 2022. № 1. С. 12-22.
  • Ананьева Ю.С., Шпис Т.Э. Влияние загрязнения свинцом на биологические свойства чернозема выщелоченного // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2010. № 72 (10). С. 29-32.
  • Еремченко О.З., Артамонова В.С., Бортникова С.Б., Белышева Н.Е. Оценка экологического риска в связи с накоплением тяжелых металлов в почвах городских лесов // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2018. Вып. 1. С. 70-80. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2018-1-70-80.
  • Еремченко О.З., Митракова Н.В. Способ оценки биологической активности и токсичности почв и техногенных грунтов: пат. Рос. Федерации № 2620555. 2017.
  • Еремченко О.З., Москвина Н.В. Свойства почв и техногенных поверхностных образований в районах многоэтажной застройки г. Пермь // Почвоведение. 2005. № 7. С. 782-789.
  • Еремченко О.З., Филькин Т.Г., Шестаков И.Е. Редкие и исчезающие почвы Пермские края // Пермь: ООО “Арт-Дизайн”, 2010. 94 с.
  • Еремченко О.З., Шестаков И.Е., Москвина Н.В. Почвы и техногенные поверхностные образования урбанизированных территорий Пермского Прикамья // Пермь: Изд-во Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2016. 252 с.
  • Звягинцев Д.Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей // Почвоведение. 1978. № 6. С. 48-54.
  • Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение // Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. 220 с.
  • Казнина Н.М., Титов А.Ф. Влияние кадмия на физиологические процессы и продуктивность растений семейства Poaceae // Успехи современной биологии. 2013. Т. 133. № 6. С. 588-603.
  • Иовчева А.Д., Семенков И.Н. Оценка барьерной функции чернозема и серой почвы в рамках экспериментального загрязнения ионами меди. Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2023. № 116. С. 76-108. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-116-76-108.
  • Казнина Н.М., Титов А.Ф., Лайдинен Г.Ф., Батова Ю.В. Влияние кадмия на водный обмен растений ячменя // Тр. КарНЦ РАН. 2011. № 3. С. 57-61.
  • Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 341 с.
  • Копцик Г.Н. Устойчивость лесных почв к атмосферному загрязнению // Лесоведение. 2004. № 4. С. 61-71.
  • Копцик С.В., Копцик Г.Н. Оценка современных рисков избыточного накопления тяжелых металлов в почвах на основе концепции критических нагрузок (обзор) // Почвоведение. 2022. № 5. С. 615-630. https://doi.org/10.31857/S0032180X22050033.
  • Копылов И.С. Особенности геохимических полей и литогеохимические аномальные зоны Западного Урала и Приуралья // Вестник Пермского университета. Сер. Геология. 2011. № 1. С. 26-37.
  • Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений: учебник. М.: Высшая школа, 2005. 742 с.
  • Лебедев В.С. Первичные физико-химические механизмы токсического действия меди на бактерии: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. М., 1998. 72 с.
  • Лунев Б.С. Аллювий Прикамья // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2013. № 3. С. 79-95.
  • Минеев В.Г., Лебедева Л.А., Арзамазова А.В. Последействие различных систем удобрения на ферментативную активность дерново-подзолистой почвы при загрязнении тяжелыми металлами // Агрохимия. 2008. № 10. С. 48-54.
  • Об утверждении Порядка и мер охраны редких и находящихся под угрозой исчезновения почв, занесенных в Красную книгу почв Пермского края, перечня редких и находящихся под угрозой исчезновения почв, занесенных в Красную книгу почв Пермского края: Постановление Правительства Пермского края № 447-п (утв. Губернатором Пермского края 27.05.2022).
  • Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания: Постановление главного государственного санитарного врача РФ (утв. 28.01.2021).
  • Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М.: Высш. шк., 2005. 560 с.
  • Панова М.И., Пукальчик М.А., Учанов П.В., Терехова В.А. Влияние нитрата и ацетата свинца на биоиндикационные показатели при внесении в дерново-подзолистую почву // Поволжский экологический журнал. 2017. № 4. С. 382-393. https://doi.org/10.18500/1684-7318-2017-4-382-393.
  • Поляк Ю.М., Сухаревич В.И. Почвенные ферменты и загрязнение почв: биодеградация, биоремедиация, биоиндикация // Агрохимия. 2020. № 3. С. 83-93. https://doi.org/10.31857/S0002188120010123.
  • Спиридонова Т.Н., Боур О.А. Определение влияния меди на ферментативную активность силикатных бактерий // Биология будущего: традиции и новации. Екатеринбург, 2012. С. 131-133.
  • Терехова В.А. Биотестирование экотоксичности почв при химическом загрязнении: современные подходы к интеграции для оценки экологического состояния (обзор) // Почвоведение. 2022. № 5. С. 586-599. https://doi.org/10.31857/S0032180X220500.
  • Терехова В.А., Федосеева Е.В., Бельфег Ю.В., Кирюшина А.П., Рычагова А.Г., Верховцева Н.В. Структура микробных комплексов при моделировании полиметаллического загрязнения и ремедиации агродерново-подзолистых почв // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2021. № 1. С. 38-45.
  • Трифонова Т.А., Забелина О.Н. Изменение биологической активности почвы городских рекреационных территорий в условиях загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами // Почвоведение. 2017. № 4. С. 497-505.
  • Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.
  • Хазиев Ф.Х. Экологические связи ферментативной активности почв // Экобиотех. 2018. Т. 1. № 2. С. 80-92.
  • Швакова Э.В. Изменение активности уреазы при повышенных содержаниях тяжелых металлов (Pb, Zn, Cu) в почве // Arctic Environmental Research. 2013. № 2. С. 61-66.
  • Шихов А.Н., Герасимов А.П., Пономарчук А.И., Перминова Е.С. Тематическое дешифрирование и интерпретация космических снимков среднего и высокого пространственного разрешения: учебное пособие. Пермь: Изд-во Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2020. 191 с.
  • Щербакова Т.А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества. Минск, 1983. 222 с.
  • Arguello J.M., Raimunda D., Padilla-Benavides T. Mechanisms of Copper Homeostasis in Bacteria // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2013. Vol. 3. 73. pp. 1-14. https://doi.org/10.3389/fcimb.2013.00073.
  • Baath E. Effects of heavy metals in soil on microbial processes and populations (a review) // Water Air Soil Pollutants. 1989. Vol. 47. pp. 335-379. https://doi.org/10.1007/BF00279331.
  • Cadmium Toxicity and Tolerance in Plants. From Physiology to Remediation / Eds.: Hasanuzzaman M., Prasad M.N.V., Fujita M. Academic Press. 2019. 619 p. https://doi.org/10.1016/C2017-0-02050-5.
  • Frankeberger W.T., Johanson J.B. Method of measuring invertase activity in soils // Plant and soil. 1983. Vol. 74. pp. 301-311.
  • Gil-Sotres F., Trasar-Cepeda C., LeirIs V.C. Different approaches to evaluate soil quality using biochemical properties // Soil Biol. Biochem. 2005. Vol. 37. pp. 877-887. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.10.003.
  • Hale B., Gopalapillai Y., Pellegrino A., Jennett T., Kikkert J., Lau W., Schlekat C., McLaughlin M.J. Validation of site-specific soil Ni toxicity thresholds with independent ecotoxicity and biogeochemistry data for ele vated soil Ni // Environ. Pollut. 2017. Vol. 231. pp. 165-172. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.08.008.
  • Heavy Metals in Soils: Trace Metals and Metalloids in Soils and their Bioavailability / ed. Alloway B.J. N.Y., Springer Science+Business Media Dordrecht, 2013. 613 p. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4470-7_8.
  • Irfan M., Hasan S.A., Hayat S., Ahmad A. Photosynthetic variation and yield attributes of two mustard varieties against cadmium phytotoxicity // Cogent Food & Agriculture. 2015. Vol. 1. 1106186. pp. 1-12. https://doi.org/10.1080/23311932.2015.1106186.
  • Irwin R.J., Van Mouwerik M., Stevens L., Seese M.D., Basham W. Environmental Contaminants Encyclopedia. National Park Service, Water Resources Division, Fort Collins, Colorado. 1997. 43 p.
  • Kocak B. Importance of urease activity in soil // V International Scientific and Vocational Studies Congress - Science and Health. 2020. pp. 51-60.
  • Liu J., Niu J., Yin L., Jiang F. In situ encapsulation of laccase in nanofibers by electrospinning for development of enzyme biosensors for chlorophenol monitoring // Analyst. 2011. Vol. 136. pp. 4802-4808.
  • Mahaseth T., Kuzminov A. Potentiation of hydrogen peroxide toxicity: from catalase inhibition to stable DNA-iron complexes. Mutation Research. Reviews in Mutation Research. 2017. Vol. 773. pp. 274-281. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2016.08.006.
  • Physiology and Biochemistry of Metal oxicity and Tolerance in Plants / Eds.: Prasad M.N.V., Strzalka K., Dordrecht: Springer. 2002. 432 p. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2660-3.
  • Rao M.A., Scelza R., Acevedo F., Diez M.C., Gianfreda L. Enzymes as useful tools for environmental purposes // Chemosphere. 2014. Vol. 107. pp. 145-162.
  • Rehman M., Liu L., Wang Q., Saleem M.H., Bashir S., Ullah S., Peng D. Copper environmental toxicology, recent advances, and future outlook (a review) // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. pp. 18003-18016. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05073-6.
  • Ritchie G.S.P., Sposito G. Speciation in soils. Chemical Speciation in the Environment. Oxford: Blackwell, 2001. pp. 237-264. https://doi.org/10.1002/9780470988312.CH9.
  • Robinson B., Bolan N., Mahimairaja S., Clothier B. Solubility, Mobility, and Bioaccumulation of Trace Elements: Abiotic Processes in the Rhizosphere // Trace Elements in the Environment: Biogeochemistry, Biotechnology, and Bioremediation / ed. Prasad M.N.V. CRC Press. 2005. pp. 93-106. https://doi.org/10.1201/9781420032048.sec2.
  • Soldatkin O.O., Kucherenko I.S., Pyeshkova V.M., Kukla A.L., Jaffrezic-Renault N., Elskaya A.V., Dzyadevych S.V., Soldatkin A.P. Novel conductometric biosensor based on three-enzyme system for selective determination of heavy metal ions // Bioelectrochem. 2012. Vol. 83. pp. 25-30. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2011.08.001.
  • Trevors J.T., Stratton G.W., Gadd G.M. Cadmium transport, resistance, and toxicity in bacteria, algae, and fungi // Canadian Journal of Microbiology. 1986. Vol. 32(6). pp. 447-464. https://doi.org/10.1139/m86-085.
  • Vassilev A., Berova M., Zlatev Z. Influence of Cd2+ on growth, chlorophyll content, and water relations in young barley plants // Biol. Plant. 1998. Vol. 41. No. 4. pp. 601-606.
  • Verma R.K., Yadav D.V., Singh C.P., Archna S., Asha G. Effects of heavy metals on soil invertase enzyme activity in different soil types // Land Contamination & Reclamation. 2010. Vol. 18(2). pp. 175-180.
  • Waalewijn-Kool P.L., Rupp S., Lofts S., Svendsen C., van Gestel C.A.M. Effect of soil organic matter content and pH on the toxicity of ZnO nanoparticles to Folsomia candida // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2014. Vol. 108. pp. 9-15. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2014.06.031.
  • Yruela I. Copper in plants // Brazilian Journal of Plant Physiology. 2005. Vol. 17. pp. 145-156. https://doi.org/10.1590/S1677-04202005000100012.
  • Yu X., Zhao J., Liu X., Sun L., Tian J., Wu N. Cadmium pollution impact on the bacterial community structure of arable soil and the isolation of the cadmium resistant bacteria // Frontiers in Microbiology. 2021. Vol. 12. pp. 1-11. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.698834.
  • Zhao Z., Jiang H. Enzyme-based electrochemical biosensors // Biosensors / Ed. Serra P.A. Croatia: Intech, 2010. pp. 1-22.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp