Целью исследования являлась оценка экологического состояния зерновых культур в Новосибирской области по содержанию тяжёлых металлов.
Для достижения цели решались следующие задачи: определить уровни концентрации кадмия, свинца, цинка и меди в зерне яровой пшеницы, овса и ячменя, оценить их соответствие предельно допустимым концентрациям.
Объекты и методы
Объектами десятилетнего исследования являлись зерновые культуры: яровая пшеница, ячмень и овёс. Исследования проводили на 10 реперных участках локального мониторинга, заложенных ФГБУ «ЦАС «Новосибирский» с учетом природно-сельскохозяйственных и производственно-технологических условий. Расположены участки в пяти природно-геоморфологических районах Новосибирской области (Приобское плато, Кузнецкая котловина, Колывань - Томская возвышенность, Предсалаирская равнина, Барабинская низменность). Почвы - наиболее типичные для каждой морфоструктуры (чернозём выщелоченный, светло-серая лесная оподзоленная, серая лесная оподзоленная, тёмно-серая лесная оподзоленная, тёмно-серая лесная, чернозёмно-луговая солонцеватая, солонец глубокий). В образцах зерна определяли валовое содержание тяжёлых металлов, которое проводили методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией в соответствии с ГОСТ 30178-96 [2]. Предварительная подготовка проб проводилась способом сухой минерализации.
Результаты исследования и их обсуждение.
Уровни концентрации тяжёлых металлов, выявленные в 2002-2011 гг. в зерне яровой пшеницы, овса и ячменя на территории Новосибирской области и их предельно допустимые концентрации (ПДК) представлены в таблице 1.
Таблица 1
Содержание тяжёлых металлов в зерне злаковых культур, мг/кг воздушно-сухой массы
|
Химический элемент |
x̅±sx̅ |
lim |
V, % |
|
Яровая пшеница |
|||
|
Кадмий |
0,033 ± 0,004 |
0,002 - 0,080 |
55,7 |
|
Свинец |
0,33 ± 0,03 |
0,03 - 0,50 |
41,4 |
|
Цинк |
35,30 ± 1,53 |
17,90 - 46,40 |
20,4 |
|
Медь |
5,15 ± 0,40 |
2,50 - 9,20 |
36,6 |
|
Овёс |
|||
|
Кадмий |
0,048 ± 0,009 |
0,030 - 0,070 |
36,0 |
|
Свинец |
0,25 ± 0,04 |
0,16 - 0,33 |
33,7 |
|
Цинк |
33,30 ± 5,02 |
24,40 - 45,00 |
30,1 |
|
Медь |
3,71 ± 0,97 |
2,40 - 6,50 |
52,1 |
|
Ячмень |
|||
|
Кадмий |
0,018 ± 0,006 |
0,010 - 0,030 |
56,8 |
|
Свинец |
0,23 ± 0,14 |
0,09 - 0,36 |
58,2 |
|
Цинк |
23,40 ± 7,60 |
11,3 - 37,4 |
56,2 |
|
Медь |
3,49 ± 0,87 |
1,76 - 4,50 |
43,1 |
|
ПДК [1]: кадмий - 0,10; свинец - 0,50; медь - 10,0; цинк - 50,0 |
|||
Установленное в ходе локального мониторинга на реперных участках содержание цинка в зерне яровой пшеницы оказалось сравнимым с данными исследований В.Б. Ильина и А.И. Сысо [4], тоже выполненных на территории Новосибирской области. Диапазон концентраций меди оказался шире (2,40-9,20 мг/кг), а уровни концентрации кадмия и свинца - несколько ниже данных приведённых авторов.
Полученные уровни концентрации цинка и меди в зерне ячменя соотносятся с данными, приведёнными в литературе [7], тогда как содержание кадмия и свинца в наших исследованиях несколько ниже средних значений указанных данных.
Зерно овса используется не только на кормовые цели, но и в диетическом питании. Выявленные нами в зерне овса концентрации кадмия, цинка и меди соотносятся с исследованиями И.Ш. Фатыхова и соавторов [9]. Так, содержание этих элементов в приведённой работе составляет 0,061-0,086; 26,0-41,0 и 3,7-4,2 мг/кг соответственно, а содержание свинца установлено в пределах 0,03 мг/кг. В наших исследованиях уровень концентрации свинца в зерне овса был значительно выше, он колеблется от 0,16 до 0,33 мг/кг, при этом оставаясь ниже ПДК (0,5 мг/кг [1]), что соотносится с другими исследованиями [5].
В целом нами выявлено значительное варьирование содержания тяжёлых металлов по культурам и по элементам. Вместе с тем концентрации кадмия, свинца, цинка и меди в зерновых культурах не превышают ПДК [1,6], что подтверждает их экологическую безопасность и возможность широкого применения для употребления в пищу, в том числе для детского и диетического питания. Медь и цинк содержатся в пониженных концентрациях [10], что может свидетельствовать о снижении минеральной полноценности продукции.
Выводы
- Уровни концентрации кадмия, свинца, цинка и меди в зерновых культурах ниже ПДК. Таким образом, растительная продукция экологически безопасна по содержанию тяжёлых металлов, что объективно отражает уровень антропогенной нагрузки и степень агрогенного влияния на агроценозы зерновых культур Новосибирской области.
- Выявлено низкое содержание меди (менее 5 мг/кг) в зерне овса и ячменя и цинка (менее 30 мг/кг) в зерне ячменя, свидетельствующие о дефиците биологически необходимых элементов и недостаточной минеральной полноценности продукции, что может негативно отразиться на здоровье животных и человека.
Рецензенты:
Наплёкова Н.Н., д.б.н., профессор, зав. кафедрой агроэкологии микробиологии, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск;
Коробова Л.Н., д.б.н., с.н.с., профессор кафедры агроэкологии микробиологии, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск.