CC BY
46
УДК 574.24/573.6.
Mynbayeva B.N., Seilova L.B., Panin M.S., Esimov B.K., Muzdybaeva K.K., Makeeva A.Zh. THE ACCUMULATIVE FUNCTIONS OF THE FITO-OBJECTS AT THE DIFFERENT LEVELS OF ALMATY CITY SOIL CONTAMINATION BY HEAVY METALS. In the study of the accumulation of Pb, Cd, Cu and Zn by lawn grasses (ryegrass, meadow grass) was revealed the high metal-accumulating ability of ryegrass in vegetative experiments. By the degree of phytoextraction ryegrass was classified as good bioaccumulator.
Key words: urban soils, heavy metals, phytoaccumulators.
Б.Н. Мынбаева, канд. биол. наук, проф. КазНПУ, г. Алматы, E-mail: bmynbayeva@gmail.com; Л.Б. Сейлова, д-р биол. наук, проф. КазНПУ, г. Алматы, E-mail: lauraseil@mail.ru; М.С. Панин, д-р биол. наук, проректор педагогического института, г. Семей, E-mail: pur@sgpi.kz; Б.К. Есимов, канд. биол. наук, доц. КазНАУ, г. Алматы, E-mail: nur-nab@mail.ru; К.К. Муздыбаева, доц. КазНПУ, г. Алматы, E-mail: mkk77@mail.ru;
А.Ж. Макеева, ст. преп. КазНПУ, г. Алматы, E-mail: jibek6@mail.ru
АККУМУЛЯТИВНЫЕ ФУНКЦИИ ФИТООБЪЕКТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ Г. АЛМАТЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
При изучении накопления Pb, Cd, Cu и Zn газонными травами (плевелом многолетним, мятликом луговым) в вегетационных опытах выявлена высокая металл-аккумулирующая способность плевела многолетнего. По степени фитоэкстракции плевел многолетний был отнесен к категории хороших аккумуляторов.
Ключевые слова: городские почвы, тяжелые металлы, фитоаккумуляторы.
В настоящее время ученые уделяют повышенное внимание проблеме техногенного загрязнения биосферы тяжелыми металлами (ТМ) [1], приемам снижения их содержания через накопления в различных организмах [2; 3; 4]Для ликвидации последствий загрязнения почв ТМ часто используют предупредительные меры в виде биологической рекультивации. Цель работы: снижение загрязнения почв г. Алматы помощью растений-фитоаккумуляторов - представителей газонного сообщества. В задачу наших экспериментов вошло изучение степени транслокации ТМ в растения из почвенных образцов с различным содержанием ТМ ^, РЬ, Си, Zn).
Объектом исследований для вегетационных опытов выбраны газонные виды растений: плевел многолетний (Lolium perenne L.) и мятлик луговой (Poa pratensis Ме12д). Семена растений выращивали на почвенных образцах г. Алматы, содержание подвижных форм ТМ в которых составляло в мг/кг: в урбанизированных участках: Cd - 0,19-0,27; РЬ - 8,7-2,4; Си - 1,21,9; Zn - 14,3-25,7; в контрольных образцах: Cd - 0,14; РЬ - 5,4; Си - 0,8; Zn - 8,3 [5]. Для моделирования необходимого уровня загрязнения в почвенные образцы вносили ацетаты РЬ и Cd, сульфаты Zn и Си из расчета на действующее вещество [6]: ур-баноземы с естественным содержанием ТМ; урбаноземы, в которые вносили ТМ в 2-кратной концентрации, в г/кг: 21,2 РЬ(СН3СОО)2Ч7Н2О; 0,46 Cd(CHзC00)2Ч7Н20; 3,2 CuSO4; 40 ZnSO4; урбаноземы, в которые вносили ТМ в 4-кратной концентрации, в г/кг: 42,4 РЬ(СН3СОО)2Ч7Н2О, 0,92 Cd(CH3C00)2Ч7Н20, 6,4 CuSO4, 80 ZnSO4. Контролем служили почвенные образцы, взятые за городом.
Накопление ТМ в надз>
Подготовку проб проводили по методике [7], определение концентраций ТМ в почвенных и растительных (после сухого озо-ления при 4500С проростки гидролизовали в разбавленной соляной кислоте) образцах - атомно-абсорбционным методом на спектрометре АА-6650 фирмы <^Ьшт^2и» с дейтериевой коррекцией фона [8].
Результаты и обсуждение. Проведенные модельные эксперименты показали максимальное накопление Cd плевелом многолетним от 6,7 до 10 раз по сравнению с мятликом луговым, причем отмечена положительная градация по концентрациям вносимых солей Cd - чем больше их в почве, тем большее накопление отмечено в проростках: при 2-кратном увеличении дозы - на 74,2% и при 4-кратном увеличении - на 85% (таблицу 1).
Максимальная концентрация РЬ также отмечена в проростках плевела многолетнего: в 4-5,7 раз больше, чем в мятлике луговом (таблица 1), также показано пропорциональное увеличение его содержания (55, 71 и 87%) соответственно увеличению дозы вносимого металла. Си и Zn также значительнее накапливались в плевеле многолетнем (табл. 1): превышение составило от 9,8 до 14,4 раза по Си и от 4,7 до 6,2 раз по Zn при сравнении с мятликом луговым.
По степени аккумуляции ТМ в плевеле многолетнем расположились в следующей последовательности: Си>РЬ=^^п, с выявлением линейной зависимости их содержания в проростках от доз вносимых металлов. По степени накопления ТМ в мятлике луговом их можно расположить в следующий ряд: Zn>Cu>Pb>Cd.
Таблица 1
1ных частях проростков
Стебли растений Содержание ЇМ в проростках, мг/кг абс. сух. в-ва
Cd Pb Cu Zn
контрольная почва
плевел многолетний 0,10±0,2 3,8±0,4 0,4±0,3 4,4±0,3
мятлик луговой 0,01 ±0,7 1,2±0,2 0,08±0,3 1, 1 ±0,5
контроль (урбанозем)
плевел многолетний 0,17±0,5 8,5±0,б 1,4±0,2 7,б±0,3
мятлик луговой 0,02±0,3 1,5±0,4 0,10±0,5 1,24±0,7
урбанозем с 2-кратным увеличением содержания ЇМ
плевел многолетний 0,39±0,2 12,9±0,4 2,3±0,4 11,5±0,5
мятлик луговой 0,03±0,б 1,9±0,4 0,11 ±0,4 2,0±0,3
урбанозем с 4-кратным увеличением содержания ЇМ
плевел многолетний 0,бб±0,б 30,7±0,б 4,8±0,5 28,7±0,2
мятлик луговой 0,04±0,4 2,4±0,5 0,18±0,б 2,б±0,8
Їаблица 2
Накопление тяжелых металлов (мг/кг) в проростках растений, выросших на урбаноземах
Часть растений Плевел многолетний Мятлик луговой
Содержание Cd в почве - 0,23±0,04 мг/кг
Зеленая 1,70±0,3 0,20±0,04
Корневая 0,40±0,0б 0,13±0,0б
Содержание Pb в почве - 10,б±1,7 мг/кг
Зеленая 8,5±1,7 1,5±2,1
Корневая 1,74±0,50 4,2±0,8
Содержание Cu в почве - 1,б±0,23 мг/кг
Зеленая 14,5±1,б 1,0±0,5
Корневая 2,б±0,9 1,0±0,б
Содержание Zn в почве - 20±2,7 мг/кг
Зеленая 7б,0±3,5 12,4±1,7
Корневая б1,0±4,2 8,2±1,2
Таким образом, плевел многолетний явился наилучшим аккумулятором Си, РЬ и Cd, а мятлик луговой - Zn, разная степень транслокации зависела от вида растения.
В результате проведения следующих экспериментов нами показано, что плевел многолетний накапливал значительное количество ТМ в надземной части проростков: Си в 5,6 раза по сравнению с корневой массой, РЬ - в 4,9 раза, Cd - в 4,25 раза, Zn - в 1,25 раза (таблице 2).
При определении растений-гипераккумуляторов важны следующие показатели: отношение содержания металла в надземных органах к его содержанию в корнях должно быть больше единицы, также гипераккумуляторы Zn должны накапливать более 10000 мг/кг сухого веса, а гипераккумуляторы РЬ - более 1000 мг/кг [9], причем для гипераккумуляторов важны градации ТМ не в почве, а в растениях [2; с. 10]. В наших экспериментах отношение ТМнадзем./ТМкорн оказалось больше 1 для обоих изучаемых растении, но требуемого накопления ТМ не выявлено (таблица 3).
Несмотря на то, что в наших экспериментах обнаружены хорошие градации ТМ в растения, степень фитоэкстракции не достигла показателей гипераккумуляторов, поэтому мы отнесли плевел многолетний к категории хороших аккумуляторов ТМ.
Їаблица 3
Превышение накопления ЇМ в надземной части растений
Вид растения Соотношение накопления ТМ в зеленых органах к корневой системе, принятое за 1
Pb Cd Cu Zn
Плевел многолетний 4,9 4,3 5,б 1,3
Мятлик луговой 3,б 1,5 1 1,5
Таким образом, определено, что стебли плевела многолетнего экстрагировали из почвы ТМ, способствуя ее очистке. Считаем большим преимуществом, что газонные травы при их использовании для озеленения территории г. Алматы могут также очищать почвенный покров от ТМ, приводя к оздоровлению и детоксикации почв.
Библиографический список
1. Кузнецова, О.В. Свинец в компонентах ландшафтов бассейна Телецкого озера / О.В. Кузнецова, О.А. Ельчининова, А.В. Пузанов // Мир науки, культуры, образования. - 2012. - № 1.
2. Атабаева, С.Д. Оценка степени аккумуляции тяжелых металлов дикими видами растений с точки зрения фиторемедиации загрязненных почв // Биол. науки Казахстана. - 2004. - № 3-4.
3. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. - М, 1989.
4. Broos, K. Toxicity of heavy metals according to the different tests based on soil microbiology and plant growth: a comparative study / K. Broos //Toxicol. Chem. 2005. -
V. 24. - №. 3.
5. Мынбаева, Б.Н. Биомониторинг почв г. Алматы при загрязнении их свинцом / Б.Н. Мынбаева, М.Н. Гайдобрусова // Научная мысль информационного века: материалы II межд. конф. - Прага, 2009.
6. Журбицкий, З.И. Теория и практика вегетационного опыта. - М., 1968.
7. ГОСТ 17.4.3.01-83 (СГ СЭВ 3347-82). Общие требования к отбору проб: Введ. 1983-01-01. - М., 1983.
8. Методика выполнения измерения массовой доли подвижных форм металлов: РД 52.18.269-90. - М., 1990.
9. Brooks R.R. Plants that hyperaccumulate heavy metals. - Wallingford, 1998.
10. Сарсенбаев, Б.А. Разработка технологии фиторемедиации окружающей среды от загрязнения техногенного происхождения / Б.А. Сарсенбаев [и др.] // Биотехнология. Теория и практика. - 2006. - № 1.
Bibliography
1. Kuznecova, O.V. Svinec v komponentakh landshaftov basseyjna Teleckogo ozera / O.V. Kuznecova, O.A. Eljchininova, A.V. Puzanov // Mir nauki, kuljturih, obrazovaniya. - 2012. - № 1.
2. Atabaeva, S.D. Ocenka stepeni akkumulyacii tyazhelihkh metallov dikimi vidami rasteniyj s tochki zreniya fitoremediacii zagryaznennihkh pochv // Biol. nauki Kazakhstana. - 2004. - № 3-4.
3. Kabata-Pendias, A. Mikroehlementih v pochvakh i rasteniyakh / A. Kabata-Pendias, Kh. Pendias. - M, 1989.
4. Broos, K. Toxicity of heavy metals according to the different tests based on soil microbiology and plant growth: a comparative study / K. Broos //Toxicol. Chem. 2005. -
V. 24. - №. 3.
5. Mihnbaeva, B.N. Biomonitoring pochv g. Almatih pri zagryaznenii ikh svincom / B.N. Mihnbaeva, M.N. Gayjdobrusova // Nauchnaya mihslj informacionnogo veka: materialih II mezhd. konf. - Praga, 2009.
6. Zhurbickiyj, Z.I. Teoriya i praktika vegetacionnogo opihta. - M., 1968.
7. GOST 17.4.3.01-83 (SG SEhV 3347-82). Obthie trebovaniya k otboru prob: Vved. 1983-01-01. - M., 1983.
8. Metodika vihpolneniya izmereniya massovoyj doli podvizhnihkh form metallov: RD 52.18.269-90. - M., 1990.
9. Brooks R.R. Plants that hyperaccumulate heavy metals. - Wallingford, 1998.
10. Sarsenbaev, B.A. Razrabotka tekhnologii fitoremediacii okruzhayutheyj sredih ot zagryazneniya tekhnogennogo proiskhozhdeniya / B.A. Sarsenbaev [i dr.] // Biotekhnologiya. Teoriya i praktika. - 2006. - № 1.
Статья поступила в редакцию 17.03.12
