Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

АККУМУЛЯЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ТЕРРИТОРИИ ТОБОЛЬСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЛОЩАДКИ

Попова Е.И. 1 Сулкарнаева Р.М. 1
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тобольская комплексная научная станция УрО РАН
При поступлении больших количеств тяжелых металлов в почву её биологические, химические и физические свойства заметно меняются, что ведет к ухудшению почвенного плодородия [1]. Помимо этого, тяжелые металлы прямо воздействуют на растения и, поступая в них, нарушают обмен веществ, снижают их продуктивность и качество продукции. В работе приведена комплексная оценка растительных сообществ, изучаемых фитоценозов на участках с антропогенным воздействием и фоновой территории, оценка валового содержания металлов (As, Cr, Cu, Mо, Ni, Pb, Sr, Zn) в почве и растениях. Анализ результатов показал различную аккумуляционную способность наблюдаемых растений к тяжелым металлам. Корреляционная зависимость между содержанием тяжелых металлов в растениях и почве показала однонаправленный характер. Данные исследования позволят оценить устойчивость растительных сообществ к природным и антропогенным воздействиям.
антропогенные поллютанты.
коэффициент корреляции
количественный химический анализ
аккумуляция
тяжелые металлы
1. Гилева Ю.А., Ковалева Л.В., Леонович Н.А., Пирогова С.Ю., Гончарова Н.Н., Недвецкая Г.Б. Распределение тяжелых металлов в топинамбуре, выращенном на загрязненных почвах // Вестник Иркутского университета. Спец. вып.: Материалы ежегод. науч.- теорет. конф. молодых ученых. – Иркутск, 2001. – С. 184;
2. Григорьев А.А., Руденко О.В., Сова Ю.А., Бородихин А.С. Применение нейронных сетей для решения задач прогнозирования поглощения тяжелых металлов растениями // Матер. 3 междунар. научно-практич. конф., посвящ. 20-летнему юбилею ГНУ КНИИХП Россельхозакадемии «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» (23-24 мая 2013 г.). Краснодар: КНИИХПСП. –2013. – С. 259-263;
3. Попова Е.И. Оценка экологического состояния растительности в районе промышленного комплекса Тобольского нефтехимического комбината// Научные ведомости БелГУ. Белгород: Издательство БелГУ, 2013. - №7 (160) Выпуск 24. – С. 102 – 107;
4. Ibanez J.J. Future of soil science / J.J. Ibanez // The future of soil science / Ed.A.E. Har-temink. - Wageningen: IUSS. – 2006. – P. 60–62;
5. PopovaЕ.I. The ecological status of forest phytocenoses in the area of TPCP//In the World of Scientific Discoveries, Series B. –2013. Т. 1. № 1. – С. 120-127.
Основной причиной ухудшения экологической обстановки урбанизированных территорий является все возрастающее техногенное загрязнение окружающей среды. Изменение качественного состава почвы, содержание и миграция в ней тяжелых металлов, процесс перехода токсичных элементов в растения представляют собой сложную и актуальную задачу.

Растения обладают избирательной аккумулирующей способностью к химическому загрязнению. По отношению к группе опасных загрязнителей -тяжелых металлов - многие из них имеют механизмы защиты [2, 4].

С учетом различного вида интенсивности антропогенной нагрузки была проведена комплексная  оценка растительных сообществ, изучаемых фитоценозов.

Цель исследования:  изучить аккумуляционную способность некоторых видов растений по отношению к тяжелым металлам.

Материал и методы исследования

Отбор проб образцов почв и процедура пробоподготовки для количественного химического анализа проведены в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб» и ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа».

С каждого участка отобрано не менее одной объединенной пробы почвы. Объединенная проба получена путем смешения пяти точечных проб, отобранных методом конверта [3,5] .

Результаты

Исследуемая территория располагается на восточной окраине г. Тобольск около городской черты  (промзона). Координаты центра площадки, определённые по GPS-навигатору, следующие: участок №1 (N 58о14´066´´ E 068о29´453´´);  №2  (N 58о13´931´´ E 068о28´232´´); №3 (N 58о13´850´´E 068о28´225´´). Участок №1 находится в 2,2 км восточнее, за пределами санитарно-защитной зоны (СЗЗ), участок №2 заложен непосредственно около ограждения промкомплекса Тобольского нефтехимического комбината, площадка №3 располагается западнее, на расстоянии 1 км, за пределами санитарно-защитной зоны (СЗЗ). Площадки квадратные со стороной 20х20 м. При подборе площадок доминировало стремление достичь их максимального сходства во всех отношениях.

Тяжелые металлы занимают особое положение среди дру­гих техногенных загрязняющих веществ, поскольку, не подвергаясь физико-химической или биологической деградации, накапливаются в поверхностном слое почв и изменяют их свойства, в течение длительного времени остаются доступными для корневого поглощения растениями и активно включаются в процессы миграции по трофическим цепям. Необходимость определения содержания тяжелых металлов в почве имеет особое значение, так как, обладая буферной емкостью, почва  снижает подвижность металлов и тем самым  уменьшает поступление их в растения.

Оценка валового содержания металлов (As, Cr, Cu, Mо, Ni, Pb, Sr, Zn)  проводилась на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Optima 7000DV. Пробоподготовка осуществлялась с использованием системы микроволнового разложения speedwave MWS-2.

В почвах наблюдаемых участков, в большей степени подверженных техногенным  воздействиям, тяжелые металлы варьировали в пределах:  As (4,53-7,38);  Cr (41,40-32,75); Cu (14,60-17,63);  Mо (6,52-6,81); Ni (17,56-27,45); Pb (70,65-85,48);  Sr (19,89-22,31); Zn (16,93-20,02) мг/кг (рис.1).

 

 

 

Рис. 1. Содержание тяжелых металлов  в почвах наблюдательных участков

Тяжелые металлы накапливаются не только в почве, но и растениях. Важное место при исследовании влияния тяжелых металлов на растения занимает изучение их накопления. 

Растения  способны  поглощать  из  окружающей  среды  в больших или меньших количествах практически все химические элементы, накапливая тяжелые металлы в тканях и на поверхности органов. Для анализа отбирались наиболее распространенные виды растений для всех участков: Вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.), Шлемник обыкновенный (Scutellaria galericulata L.). Наибольшая аккумуляция тяжелых металлов  у Вейника Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.) выявлена по отношению к Zn, Cu, Sr и  Pb (рис.2).

 

Рис. 2. Содержание тяжелых металлов  в растении Вейник Лангсдорфа

(Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.), собранного с наблюдательных участков

Диапазон накопления  наиболее аккумулируемых тяжелых металлов в Шлемнике обыкновенном (Scutellaria galericulata L.)  на участках с наибольшим антропогенным воздействием следующий: Zn (9,88-14.88) мг/кг;  Sr (8,03-12,04); Cu (8,55-10,55); Pb (5,02-9,02) мг/кг (рис. 3) .

Рис. 3. Содержание тяжелых металлов  в растении Шлемник обыкновенный(Scutellaria galericulata L.),  собранного с наблюдательных участков

Основными  загрязнителями в почве являются: Pb, Cr, Sr;   в растениях:  Zn,  Cu, Sr  (Вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.); Zn,  Sr,  Cu  (Шлемник обыкновенный (Scutellaria galericulata L.). Таким образом, установлена тенденция различного накопления тяжелых металлов выбранными видами растений (рис. 4).

 

123

                                                                        

Рис. 4. Ряд по уменьшению содержания тяжелых металлов  в  почве (1) и растениях: Вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.) (2),

Шлемник обыкновенный (Scutellaria galericulata L.) (3).

Выявлена высокая положительная корреляция между содержанием тяжелых металлов в почве и растениях (Вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorffii (Link) Trin.) r=0,53-0,73; Шлемник обыкновенный (Scutellaria galericulata L.) r=0,14-0,26).

Выводы

Анализ результатов  показал различную  аккумуляционную способность наблюдаемых растений к тяжелым металлам. Это доказывает избирательную способность растений накапливать элементы в необходимом количестве. Максимальное их содержание отмечено на участке №2.

На основании результатов анализа почвы и растений наблюдательные участки  выстраиваются в следующий ряд по мере усиления антропогенных нагрузок, в том числе, по содержанию тяжелых металлов: контрольный участок (№1) → участок №3 → участок №2.

Анализ корреляционной зависимости между содержанием тяжелых металлов  в растениях и почве показал однонаправленную зависимость.

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что наиболее сильное угнетение испытывает экосистема, расположенная в зоне прямого техногенного воздействия (участок №2). В более благоприятных условиях  находится территории участка №1. Участок №3 находится в существенном нарушении экологической ситуации.

Рецензенты:

Харитонцев Б.С., д.б.н., профессор кафедры  Биологии  и МПБ Филиала ФГБОУ ВПО ТюмГУ в г. Тобольске, г. Тобольск;

Тестов Б.В., д.б.н., профессор, зав. лабораторией Радиоэкологии ТКНС УрО РАН,                    г. Тобольск.


Библиографическая ссылка

Попова Е.И., Сулкарнаева Р.М. АККУМУЛЯЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ТЕРРИТОРИИ ТОБОЛЬСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЛОЩАДКИ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=16730 (дата обращения: 15.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074