CC BY
38
Сибиркина А.Р. ©
Кандидат химических наук, доцент кафедры общей экологии факультета экологии Челябинского государственного университета
БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЛИСТЬЯХ КУСТАРНИКОВЫХ РАСТЕНИЙ СОСНОВОГО БОРА СЕМИПАЛАТИНСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ
Аннотация
Получены данные о содержании тяжелых металлов в листьях кустарниковых растений соснового бора Семипалатинского Прииртышья. Выявлены виды кустарниковых растений, накапливающие наибольшее и наименьшее содержание тяжелых металлов.
Ключевые слова: тяжелые металлы, листья, кустарники. Keywords: the heavy metals, sheet, shrubberies.
Семипалатинский сосновый бор относится к району сухостепных Прииртышских ленточных сосновых боров на песках Иртыша и провинции Прииртышских ленточных в ложбинах древнего стока. Ленточные боры расположены в северо-западной части Восточно-Казахстанской области и не подвержены широкомасштабному техногенному загрязнению, но находятся под косвенным влиянием крупных промышленных комплексов Восточно-Казахстанской области. Для большинства растений листья являются барьерным уровнем, где задерживается наибольшее количество тяжелых металлов (ТМ) [1,57]. В листьях, в том числе и кустарниковых растений, происходит наращивание концентрации металлов в течение всего вегетационного периода [2,23; 3,34]. Сказанное выше определило объект исследования.
Кустарниковые и полукустарниковые растения составляют подлесок соснового бора Семипалатинского Прииртышья. Подлесок представлен кустами калины обыкновенной (Viburnum opulus L.) из семейства жимолостных (Caprifoliceae Juss.); караганы низкорослой (Caraganapumila L.) из семейства бобовых (Leguminosae Juzz.); шиповника коричного (Rosa cinnamomea L.), боярышника обыкновенного (Crataegus laevigata (Poir.) DC.), из семейства розоцветные (Rosaceae Juzz.), ивы прутовидной (Salix viminalis L.) из семейства ивовые (Salicaceae Mirb.). Полукустарниковый подлесок соснового бора представлен малиной обыкновенной (Rubus idaeus L.) из семейства розоцветные (Rosaceae Juzz.).
Химические элементы определяли в аналитическом центре объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (г. Новосибирск) с применением методов атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС).
Определенную информацию о накоплении токсических веществ и об изменении режима питания растительного организма в целом дает листовой анализ [4, 124]. Листовая система является мощным воздушным насосом дерева, в наибольшей степени обеспечивающим поглощение и накопление значительного количества поллютантов [5,15; 6,96]. Проведенный листовой анализ позволяет утверждать, мощным концентратором меди, цинка, кадмия, кобальта, никеля, ванадия и марганца является Salix viminalis L.. Crataegus laevigata (Poir.) DC. усиленно накапливает соединения хрома и бериллия. Среди исследованных кустарниковых растений Сaragana pumila Pojark. менее всех склонна к накоплению цинка, кадмия, кобальта, ванадия и стронция. Viburnum opulus L. отличается наименьшим содержанием свинца, Rosa cinnamomea L. - меди, никеля и марганца. Металлонакопительная способность исследованных кустарниковых растений представлена на рисунке 1.
© Сибиркина А.Р., 2013 г.
Распределение изученных ТМ в листьях кустарниковых растений можно представить по каждому из изученных металлов, убывающим рядом, мг/кг:
относительно меди: Salix viminalis L. (6,76) > Viburnum opulus L. (4,32) > Crataegus laevigata (Poir.) DC. (2,34) > Сaraganapumila Pojark. (2,24) > Rosa cinnamomea L. (1,13);
Рис. 1. Металлонакопительная способность листьев кустарниковых растений соснового бора Семипалатинского Прииртышья, мг/кг
Примечание: 1 - Salix viminalis L., 2 - Viburnum opulus L., 3 - Rosa cinnamomea L., 4 -Crataegus laevigata (Poir.) DC., 5 - Сaraganapumila Pojark.
относительно цинка: Salix viminalis L. (85,61) > Rosa cinnamomea L. (64,34) > Crataegus laevigata (Poir.) DC. (64,23) > Viburnum opulus L. (53,53) > Сaraganapumila Pojark. (44,67);
относительно свинца: Crataegus laevigata (Poir.) DC. (2,23) > Сaraganapumila Pojark. (1,61) > Salix viminalis L. (1,56) > Rosa cinnamomea L. (1,41) > Viburnum opulus L. (1,12);
относительно кадмия и кобальта, соответственно: Salix viminalis L. (0,18 и 1,54) > Viburnum opulus L. (0,15 и 0,41) > Crataegus laevigata (Poir.) DC. (0,13 и 0,36) > Rosa cinnamomea L. (0,11 и 0,34) > Сaraganapumila Pojark. (0,004 и 0,13);
относительно хрома: Сaragana pumila Pojark. (0,63) > Salix viminalis L. (0,61) > Rosa cinnamomea L. (0,36) > Viburnum opulus L. (0,33) > Crataegus laevigata (Poir.) DC. (0,24);
относительно никеля: Salix viminalis L. (1,66) > Сaragana pumila Pojark. (1,25) > Viburnum opulus L. (0,87) > Crataegus laevigata (Poir.) DC. (0,53) > Rosa cinnamomea L. (0,52);
относительно ванадия: Salix viminalis L. (0,91) > Viburnum opulus L. (0,81) > Rosa cinnamomea L. (0,77) > Crataegus laevigata (Poir.) DC. (0,42) > Сaraganapumila Pojark. (0,17);
относительно бериллия: Сaragana pumila Pojark. (0,12) > Viburnum opulus L. (0,06) > Salix viminalis L. (0,04) > Rosa cinnamomea L. = Crataegus laevigata (Poir.) DC. (0,03);
относительно марганца: Salix viminalis L. (122,42) > Crataegus laevigata (Poir.) DC. (56,58) > Сaragana pumila Pojark. (55,16) > Viburnum opulus L. (48,58) > Rosa cinnamomea L. (27,73);
относительно стронция: Rosa cinnamomea L. (90,0) > Crataegus laevigata (Poir.) DC. (75,47) > Viburnum opulus L. (51,56) > Salix viminalis L. (46,34) > Сaragana pumila Pojark. (34,36).
Концентрации Cr и Zn в листьях кустарниковых растений в 1,6-4,1 и в 3,5-6,7 раза соответственно ниже их ПДК. В листьях всех исследованных кустарниковых растений зафиксированы содержания Pb выше ПДК, для листьев Сaragana pumila Pojark. содержание кадмия ниже ПДК, в листьях остальных растений содержание Cd незначительно превышает ПДК [3].
Растения питательные вещества получают из атмосферы и почвы. Рассчитанные коэффициенты накопления, указывают на то, что источниками поступления ТМ в листья кустарниковых растений являются их подвижные формы в почве (боровых песках), а не их валовое содержание, а также поступление из атмосферы.
Выводы.
1. Установлено, что в листьях, исследованных кустарниковых растений содержание большинства измеряемых ТМ не превышает их ПДК; накапливают и только соединения свинца и кадмия накапливаются в листьях кустарниковых растений в высоких концентрациях.
2. Поступление изученных металлов в вегетативные органы кустарниковых растений происходит за счет их подвижных форм в почве и за счет поглощения из атмосферы.
Литература
1. В.Б. Ильин, Г.А. Гармаш, Н.Ю. Гармаш - Влияние тяжелых металлов на рост, развитие и урожайность с/х культур. // Почвоведение. - 1989. - № 2. - С. 57.
2. М.С. Панин - Миграция тяжелых металлов и пути поступления их в растения // Аккумуляция тяжелых металлов растениями Семипалатинского Прииртышья. - 1999. - с. 23-30.
3. Н.В. Лукина, В.В. Никонов Поглощение аэротехногенных загрязнителей растениями сосняков на северо-западе Кольского полуострова // Лесоведение. - 1993. - №6. - С. 34-41.
4. О.В. Шергина, Т.А. Михайлова Состояние древесных растений и почвенного покрова парковых и лесопарковых зон г. Иркутска // отв. ред. Ю.М. Семенов. - Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2007. - 200 с.
5. С.А. Сергейчик, А.А. Сергейчик, Е.А. Сидорович - Экологическая физиология хвойных пород Беларуси в техногенной среде. - Минск: Белорусская наука, 1998. - 200 с.
6. В.М. Малафеев, В.П. Афанасьев. - Растения и стрессы. - М.: Наука, 1992. - 181 с.
