CC BY
1
УДК 550.4, 574.2
БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ПЕРМСКОГО КРАЯ
Е.Е. Малышкина, Н.В. Митракова, А. А. Перевощикова, Е.А. Хайрулина
Представлены результаты определения степени поглощения микроэлементов березой (Betula sp.), произрастающей в зоне воздействия жидких и твердых галитовых отходов. Микроэлементы в почве и листьях березы определялись методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Анализ коэффициента биологического поглощения показал, что в листьях березы накапливаются Zn, Mn и Cd, а ^, Sr, Mo, БЬ, РЬ захватываются. Биогеохимический круговорот исследованной территории носит катионофильный характер. В почвах наблюдается накопление Cd, Mn и ^ относительно кларка литосферы, также отмечается рассеивание таких элементов, как Be, Sr, Sb, Ba. Коэффициент суммарного загрязнения Zc показал, что почвы и ТПО относятся к категории допустимого загрязнения, а согласно индексу Igeo обнаружено умеренное загрязнение Cd во всех точках отбора.
Ключевые слова: микроэлементы, биологическое поглощение, галитовые отходы, биогеохимический круговорот, калийная промышленность, оценка загрязнения.
Одной из глобальных экологических проблем является загрязнение окружающей среды, которое происходит в том числе из-за деятельности горнодобывающих комплексов, предприятий промышленности. Разработка месторождений полезных ископаемых сопровождается выбросами химических элементов в атмосферу, загрязнением почв, повышением минерализации и кислотности поверхностных и грунтовых вод [1-3]. Техногенное загрязнение является причиной значительных изменений окружающей среды на территориях, прилегающих к источнику загрязнения, а также в зонах разгрузки мигрирующих соединений, что в свою очередь влияет на биоценозы этих территорий.
В последнее время большое внимание уделяется работам по изучению распространения микроэлементов в окружающей среде и их накопления растениями [4 - 10]. Среди химических элементов имеются необходимые для жизнедеятельности растений микроэлементы. В клетках они содержатся в небольших концентрациях, но их избыток в окружающей среде в результате техногенного загрязнения оказывает токсическое действие на живые организмы [11]. Через поглощающую систему корней вместе с ионами, необходимыми для минерального питания, микроэлементы попадают в ткани растений, и даже при слабом загрязнении среды они активно поглощаются и накапливаются в растениях до токсичного уровня [12]. Кроме корневого поглощения микроэлементы могут ассимилироваться листьями растений из аэротехногенной пыли через устьица, разрывы кутикулы или чечевички [10].
Растения способны избирательно накапливать те или иные химические элементы. Отмечается большое разнообразие классификаций (группировки) растений по способности накапливать или ограничивать поступление микроэлементов: групповые и селективные [13], адаптированные и неадаптированные [14, 15], барьерные и безбарьерные [16], концентраторы и исключатели [17], концентраторы и деконцентраторы [7]. Береза повислая (Betula pendula Roth.) широко признана как вид, устойчивый к воздействию промышленного загрязнения [18, 19]. Также виды рода Betula L. способны произрастать на территориях, с экстремально высоким содержанием микроэлементов, поэтому могут использоваться в качестве растений-экстракторов и фиторемедиантов [20].
Почва является защитным биогеохимическим барьером, который задерживает соединения на пути в грунтовые воды и растения. Изучение миграции микроэлементов в системе «почва - растение» позволяет оценить характер их перемещения, перераспределения и накопления в горизонтах почв и растениях [21].
Применение закономерностей взаимодействия микроэлементов в совокупности с функциональными особенностями различных типов почв и видов растений позволят установить оптимальные и критические значения концентрации микроэлементов для нормального функционирования экосистемы.
Цель данного исследования - оценка содержания и особенностей биологического поглощения микроэлементов видами рода Betula, произрастающих в условиях техногенного загрязнения почв.
Объекты и методы. Район исследования расположен на Яйвин-ском ландшафте холмистой ледниково-эрозионной равнины, часто с покровными суглинками на верхнепермских и мезозойских терригенных и терригенно-карбонатных породах, в условиях гумидного климата. Точки отбора были заложены в зоне воздействия отходов предприятий калийной промышленности.
Объекты. Объектом для настоящего исследования послужили пробы почв и листьев березы, собранные в 2017 году в период экспедиционных выездов на объекты хранения отходов Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей (рис. 1). Фоновые пробы почвы и листьев березы были отобраны в ФГБУ «Государственный природный заповедник «Басеги».
Почвы Пермского края характеризуются повышенным по сравнению с фоном концентрациями микроэлементов. Регионально повышенным фоном отличаются Cu, Cr, Co, Zr, Ge, а регионально пониженным - Sr, Ba, Ti, Ga, Y [22].
• Точки отбора почв □ Солеотвал □ Шламохранилище
Рис. 1. Схема отбора проб
Методы. Пробы почвы и листьев березы были отобраны методом конверта на 8 площадках. При исследовании почвенного покрова были проведены следующие лабораторно-аналитические исследования: определение содержания гумуса, рН почвенной вытяжки, оценка содержания микроэлементов: W, Ва, V, Sr, Mn, Co, Ni, Cu, Sb, Mo, Сё, Zn, As, Cr, Be, Pb.
Кислотность водной вытяжки почв определена потенциометриче-ским методом, содержание гумуса - методом мокрого сжигания по Тюрину. Микроэлементный анализ почв и листьев березы проводился методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой ELAN 9000 после микроволнового кислотного разложения.
Индексы для оценки содержания микроэлементов в почве и растениях. Валовые формы микроэлементов в почве не только отражают потенциальный резерв подвижных элементов, участвующих в биогеохимическом круговороте, но также отражают степень загрязнения [23].
Для оценки уровня содержания микроэлементов в исследованных образцах почвы были рассчитаны коэффициенты концентрации и рассеивания химических элементов относительно кларка верхней части континентальной земной коры. Расчет коэффициентов проводился в соответствии с рекомендациями [24]: для V, Mn, Co, Cu, Zn, Sr, Mo, Сё, Ва, W, Pb относительно кларков по R.L. Rudnick, S. Gao (2003), для Be, Cr, Ni, As, Sb - с использованием кларков по Н.А. Григорьеву (2009).
Для оценки состояния почв рассчитывался суммарный индекс загрязнения по формуле
^с + - + Ксп )-(« - 1),
(1)
где п - число определяемых суммируемых веществ; Кс{ - единичный индекс загрязнения 1-го компонента.
Значения индекса загрязнения менее 16 характеризуют категорию загрязнения почв как допустимую, 16-32 - умеренно опасная, 32-128 -опасная; более 128 - чрезвычайно опасная.
Индекс геоаккумуляции (!^ео) используется для оценки различных уровней загрязнения в почве. Данный показатель рассчитывается по уравнению
где сп - содержание микроэлемента в верхнем горизонте почвы, Вп - содержание микроэлемента в верхнем горизонте фоновой пробы почвы. ^ео выявляет 7 уровней загрязнения почв: ^ео<0 - чистая; 0<^ео<1 - загрязнение от слабого до среднего; 1 <^ео<2 - средняя степень загрязнения; 2<^ео< 3 -загрязнение от среднего до сильного; 3<^ео<4 -сильное загрязнение; 4<^ео<5 - загрязнение от сильного до очень сильного; ^ео>5 -очень сильное загрязнение.
Для оценки способности живых организмов захватывать и аккумулировать химические элементы использовался коэффициент биологического поглощения, предложенный Б.Б. Полыновым и А.И. Перельманом [25]. Коэффициент рассчитывается как отношение содержания химического элемента в золе растения к содержанию в горной породе или почве, на которой произрастает растение. По величине данного коэффициента можно разделить растения на 5 групп: группа слабого и очень слабого захвата (п<10-1), группа слабого захвата (п=10-1), группа слабого накопления и среднего захвата (10-1<п<100), сильно накопляемые (100<п<101), энергично накопляемые элементы (101<п<102) [26]. При значениях коэффициента биологического поглощения п>1 микроэлементы накапливаются в растениях, а при значениях п<1 только захватываются [25].
Для характеристики биогеохимической активности видов растений в ландшафтах А.Д. Айвазян было предложено использовать показатель биогеохимической активности вида (БХА) - отношение суммы коэффициентов биологического поглощения (КБП) к количеству суммируемых химических элементов. При этом БХА рассчитывается отдельно для катионо-генных (БХАк) и анионогенных (БХАан) элементов [7, 27].
Коэффициент концентрации (рассчитывается как отношение фактического содержания определяемого вещества в точке опробования к его содержанию в аналогичной природной среде на фоновом участке) сравнивает степень накопления тяжелых металлов растениями загрязненных территорий и естественных местообитаний [21].
(2)
Статистическая обработка данных проведена в программе MS
Excel.
Результаты. Исследованные почвы и техногенные поверхностные образования (ТПО) характеризовались маломощными профилями с рыхлым слаборазвитым органогенным горизонтом на плотной глинистой материнской породе, pH верхних слоев (корнеобитаемый слой 0-10 см) варьировала от 5,0 до 8,2, содержание гумуса находилось в пределах от 0,17% в песчаных почвах до 5,19 % в глинистых (табл. 1.). В профилях встречались включения в виде строительного мусора, тряпок, гвоздей, резиновых шлангов. Некоторые почвы можно было условно отнести к серо-гумусовым почвам.
Таблица 1
Результаты химического анализа водной вытяжки верхних горизонтов изученных почв и ТПО
Точка рНвод Сорг, % Гумус, % Сумма солей, % Сумма токсичных солей, %
1 7,5 3,01 5,19 0,06 0
2 7,2 3,13 3,99 0,05 0
3 7,9 1,71 2,95 0,07 0,01
4 7,3 2,25 3,88 0,04 0,01
5 8,2 0,1 0,17 0,02 0
6 6,4 1,62 2,79 0,03 0,01
7 5,6 2,75 4,74 0,02 0
8 5,0 2,43 4,19 0,03 0,01
Наибольшим количеством микроэлементов, накапливающихся в почве, характеризуются точки, 2, 3 и 6, наименьшим - точки 5 и 7. Галито-вые отходы и глинисто-солевые шламы по химическому составу обладают широким спектром микроэлементов, относящихся к I - III классам опасности, источником которых являются породы галогенной формации [28]. Нерастворимый остаток калийных руд обогащены Бе, N1, Мп, V, Т1, 7п и Сг, а содержание Вг, В, ЯЬ, Бг, Ы превышает кларк земной коры [29]. В точке 2, отобранной на внутреннем склоне солеотвала, отмечается высокая концентрация V, Сг, Со, N1, Лб, что может быть обусловлено накоплением микроэлементов в почве из твердых галитовых отходов калийной промышленности. Необходимо подчеркнуть, что в точке 1, отобранной с внешнего склона солеотвала, количество накапливающихся элементов меньше, по сравнению с точкой 2. Растворение солей в атмосферных осадках приводит к высвобождению микроэлементов из твердых галитовых отходов и их миграции со стоком в подчиненные ландшафты.
Сравнение содержания химических элементов в верхнем горизонте исследованных почв с кларком [24] показывает, что уровень концентрации большинства элементов значительно ниже (табл. 2).
Таблица 2
Коэффициенты концентрации (КК) и коэффициенты рассеивания (КР)
химических элементов
Класс экологической опасности Точка отбора 1 2 3 4 5 6 7 8
Элемент КК КР КК КР КК КР КК КР КК КР КК КР КК КР КК КР
W - 2,4 - 1,9 - 1,5 - 2,4 3,5 - - 1,7 - 2,4 - 2,3
1 -й класс Ва V 1,4 1,9 1,7 1,4 - 2,0 1,1 - 1,9 1,0 - 1,8 1,8 1,3 1,5 - 1,5 1,4 1,0 1,4
Sr Mn 1,1 1,6 1,2 1,9 1,9 1,5 2,8 1,1 2,1 2,9 2,1 1,3 2,2 1,5 1,9 1,6
Co - 1,0 1,1 - - 1,3 - 1,2 - 1,3 - 1,0 - 2,0 - 1,4
2-й класс Ni* Cu Sb* Mo 2,0 1,1 1,2 1,6 1,0 2,0 1,2 1,8 1,0 2,0 1,5 1,4 1,5 1,4 1,2 1,2 - 1,8 1,7 1,7 2,5 1,4 1,1 1,2 2,0 - 2,3 1,6 1,7 3,6 - 1,5 1,1 1,8 2,8
Сё 4,4 - 3,3 - 3,9 - 5,0 - 2,3 - 3,3 - 3,1 - 5,0 -
Zn 1,2 - 1,3 - 1,2 - 1,5 - - 2,1 1,3 - 1,0 - 1,2 -
3-й класс As* Cr* Be* Pb - 1,0 1,0 2,1 1,4 1,4 1,1 1,5 1,5 1,2 1,1 1,8 3,0 1,1 2,5 2,0 1,0 - 2,1 1,7 3,2 1,6 1,7 1,0 1,5 1,2 - 1,4 1.3 2,7 1.4 1,0 1,1 2,1 1,2
Примечание. - коэффициенты рассчитаны с использованием кларков по Н.А. Григорьеву (2009).
Во всех исследуемых точках отбора наблюдается накопление Сё, также элемент характеризуется наибольшими значениями коэффициентов концентрации. Высокое содержание Сё в почве обусловлено химическим составом материнских пород, при этом высокие значения данного элемента в верхних слоях почвы свидетельствуют об антропогенном воздействии [30].
В исследованных образцах наблюдается повышенная концентрация Мп и Си относительно кларка земной коры [24], что обусловлено влиянием техногенной Яйвинской аномальной зоны. Во всех точках отбора отмечается рассеивание Ве, Бг, БЬ, Ва. Для Ве и БЬ характерно небольшое содержание в земной коре, а для Ва и Бг - накопление в кислых, осадочно-магматических породах [30].
Результаты расчета коэффициента суммарного загрязнения ^^ показали, что исследованные почвы относятся к почвам с допустимой категорией загрязнения почв. Наибольшее значение отмечается в точках 1 и 4, которые расположены рядом с солеотвалом, наименьшее значение коэффициента среди исследованных почв обнаружено в точке 7, отобранной рядом со шламохранилищем. Анализ значений индексов ]^ео показал, что все точки в отношении РЬ, 7п, Со, N1, Си, Сг, Ва, V и Мп характеризуются как чистые (табл. 3). Во всех пробах было обнаружено загрязнение Сё слабой или умеренной степени. В пробе 1 отмечается слабое загрязнение стронцием.
Таблица 3
Индекс геоаккумуляции (^ео) микроэлементов
почв и ТПО
Точка отбора 1 2 3 4 5 6 7 8
Сё 1,4 1,0 1,2 1,6 0,5 0,8 0,9 1,6
Pb <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
Zn <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
^ <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
№ <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
^ <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
& <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
Ва <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
V <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
Mn <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
Sr 0,7 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0
Примечание. Жирным шрифтом выделены почвы средней степени загрязнения, курсивом - слабой и средней степени загрязнения, без выделения - чистые почвы.
Результаты исследования показали, что в листьях березы активно накапливаются микроэлементы Mn, Zn, Cd и Ba. Высокими коэффициентами биологического поглощения характеризовались природные ландшафты - точки 6, 7 и 8. Средние величины КБП для элементов составляют Mn=1,85, Zn=4,25, Cd=1,24, Sr=0,41, Mo=0,40, Ba=0,43 (табл. 4). Значения КБП Zn, Mn и Cd больше единицы, что свидетельствует о сильном накоплении данных микроэлементов. К группе слабого накопления и среднего захвата относятся Sr, Mo, Sb, Pb, а № и W захватываются слабо.
Таблица 4
Коэффициенты биологического поглощения микроэлементов
о « о и и р к К н Точка КБП
о ц М о ° отбора 1 2 3 4 5 6 7 8 сред-
т д и ° о Й ч « пробы нее
W 0,13 0,11 0,09 0,11 0,03 0,09 0,11 0,11 0,10
о о Ba* 0,23 0,21 0,32 0,13 0,30 0,53 1,02 0,66 0,43
« 1 V 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,00
Sr* 0,28 0,89 0,18 0,37 0,16 0,27 0,59 0,50 0,41
Mn* 0,49 0,19 0,37 0,24 2,69 3,27 4,48 3,05 1,85
Co* 0,02 0,02 0,04 0,02 0,24 0,05 0,05 0,07 0,06
о о ^ №* 0,04 0,03 0,07 0,04 0,10 0,09 0,23 0,16 0,10
ч 1 сч Cu* 0,12 0,13 0,24 0,19 0,46 0,17 0,29 0,35 0,24
Sb 0,14 0,15 0,13 0,13 0,22 0,15 0,18 0,18 0,16
Mo 0,27 0,20 0,38 0,74 0,91 0,17 0,24 0,29 0,40
Cd* 0,58 0,30 0,63 0,17 2,16 1,44 2,89 1,77 1,24
о Zn* 1,56 2,47 4,35 2,28 10,75 1,67 6,05 4,88 4,25
0 « 1 As 0,06 0,04 0,02 0,01 0,04 0,05 0,23 0,13 0,07
Cr 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,11 0,02 0,13 0,03
СП Be* 0,05 0,03 0,06 0,04 0,06 0,03 0,04 0,04 0,05
Pb* 0,07 0,10 0,04 0,03 0,05 0,95 0,35 0,46 0,26
БХАк 3,42 4,36 6,29 3,52 16,98 8,47 16,00 11,93
БХАан 0,60 0,51 0,63 0,99 1,20 0,58 0,78 0,85
Примечание. Жирным шрифтом выделены почвы средней степени загрязнения, курсивом -слабой и средней степени загрязнения, без выделения - чистые почвы.
В листьях березы ряд накопления микроэлементов выглядит следующим образом: 7п>Мп>Сё>Ва>8г>Мо>РЬ>Си>8Ь^=№>Ав>Со>Ве>Сг. По классификации В.Б. Ильина [31], Мп и 7п относятся к элементам повышенной концентрации в растениях. Повышенное биопоглощение 7п
обусловлено биофильностью данного элемента и безбарьерным характером его поглощения большинством видов растений. Высокая интенсивность поглощения Мп, Сё, РЬ и N1 является следствием способностей видов рода БвШ1а к аккумуляции микроэлементов, для них характерно накопление самых токсичных тяжелых металлов - Cd, Pb, №, Мп [6]. Cd легко поглощается корнями, а также надземной частью растений, его концентрация в фитомассе сильно коррелирует с содержанием в почве [32].
На всех исследованных точках катионогенные элементы отличаются высокой биогеохимической активностью по сравнению с анионогенны-ми микроэлементами (табл. 4). Энергичное поглощение и сильное накопление катионогенных элементов (7п, Сё, Мп, Ва, Бг, Си) подтверждает катионофильный характер биогеохимического круговорота.
Сравнение концентраций микроэлементов в листьях березы исследуемых образцов и фоновых из заповедника «Басеги» показало, что в природных ландшафтах интенсивно происходит поглощение микроэлементов, особенно РЬ и Сё (рис.2). Концентрация Сё в исследуемых пробах превышает фоновые значения в 9,0 - 20,8 раз, а РЬ - в 4,2 - 13,8. Это связано с повышенным геохимическим фоном данных элементов в почвах Пермского края, а также с их безбарьерным поглощением березами. В образцах с природных ландшафтов отмечается накопление Сг, Мп, N1, Си, 7п, Бг, Ва в листьях березы по сравнению с фоновыми образцами.
Точка №1 Точка №2 Точка №3 Точка №4
V , V
РЬ 10 Сг РЬ 5 Сг РЬ Сг
8 ™ а_ Сг РЬ . Сг »
л 4--------л
М" Ва Мп н 3 м В* Мп
4 2 Мп 4
_ 2, 2 — Со
о* Со а с
^ МО Г V
Яг Си Бг Си Т
7л
№ Мо № Бг Си -----
Точка №5 Точка №6 Точка №7 Точка №8
V V у
V ,« У ,< У _ 25
Сг РЬ Сг
15 г, РЬ „ Сг
20
V ю 10
V Мп Ва ■^Ькф СЛ
10 о V" Ч. П. Мп Ва Мп
Мп 08 \ Мп 1"
---- Л \
Со СЛ
М| Мо №
Яг Си Бг Си
7п Zп
Мо N1
Бг Си
Мо №
вг Си
7л
Рис. 2. Коэффициент концентрации микроэлементов в листьях видов
рода ЕвШ1а
Техногенные и природно-техногенные ландшафты характеризуются менее интенсивным накоплением микроэлементов в листьях березы, за ис-
128
ключением Sr, Zn, Cd, Mo, Cu, Ba (рис.2). На данных участках наблюдается более слабое накопление Ba и Cd в сравнении с пробами с природных ландшафтов. Отмечаются высокие значения коэффициентов концентрации микроэлементов относительно фона: Cd (4,0-10,8), Sr (1,4-8,8), Mo (2,2-8,3), ^ (6,72).
Выводы. Наибольшим накоплением микроэлементов в почвах характеризуются пробы, приуроченные к местам складирования твердых га-литовых отходов, наименьшим - пробы, находящиеся в непосредственной близости с шламохранилищами. В почвах наблюдается накопление Cd, Мп и ^ относительно кларка литосферы, также отмечается рассеивание таких элементов, как Ве, Sr, Sb, Ва.
Коэффициент суммарного загрязнения Zc показал, что почвы и ТПО относятся к категории допустимого загрязнения, а согласно индексу ^ео обнаружено умеренное загрязнение Cd во всех точках отбора.
Исследование коэффициента биологического поглощения с использованием листьев березы показало, что Zn, Мп и Cd относятся к группе сильного накопления в растениях, Sr, Мо, Sb, РЬ входят в группу среднего захвата, а к группе слабого захвата относятся № и W.
Территория исследования характеризуется катионофильным характером биогеохимического круговорота, что обусловлено энергичным захватом и накоплением Zn, Cd, Мп, Ва, Sr, Ох.
Сравнение содержания микроэлементов в листьях березы с фоновыми образцами из «Государственного природного заповедника «Басеги» демонстрирует высокие значения коэффициентов концентрации в природных ландшафтах для следующих элементов: &, Мп, Ni, Cu, Zn, Sr, Ва. Менее интенсивное накопление микроэлементов в листьях березы происходит на техногенных и природно-техногенных ландшафтах, что вероятней связано с подщелачиванием почвенной среды и снижением биологической активности катионогенных элементов. Для техногенных ландшафтов характерно накопление Sr, для природно-техногенных - Cd, Мо, Co.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ проект Р8Ш-2020-0021.
Список литературы
1. Карпиков А.В., Желонкина Д.Е. Влияние выбросов промышленных предприятий на атмосферу // Молодежный вестник ИрГТУ. 2021. Т. 11. № 3. С. 64 - 69.
2. Даувальтер В.А, Кашулин Н.А. Аккумуляция и миграция химических элементов в арктических наземных и водных экосистемах в зоне
влияния выбросов комбината "Печенганикель" // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2018. № 3. С. 31 - 42.
3. Почвы и почвенный покров в зоне влияния Аэротехногенных выбросов целлюлозно-бумажного производства / Е.М. Лаптева [и др.] // Известия Коми НЦ УрО РАН. 2021. №5 (51).
4. Азаренко Ю. А. Формирование микроэлементного состава почв в условиях климата Омской области // Сб. науч. тр. национальной (Все-рос.) науч.-практич. конф., посвящ. 100-летнему юбилею со дня образования учебной лаборатории Агрометеорологии. ФГБОУ ВО «Омский ГАУ», 23 марта 2016 года. Омск: ФГБОУ ВО «Омский ГАУ», 2016. С. 149 - 152.
5. Азаренко Ю.А. Эколого-агрохимическая характеристика содержания микроэлементов в системе почва-растение в агроценозах Омского Прииртышья // Почвы и окружающая среда. 2018. Т. 1. № 2. С. 52 - 66.
6. Ветчинникова Л.В., Кузнецова Т.Ю., Титов А.Ф. Особенности накопления тяжелых металлов в листьях древесных растений на урбанизированных территориях в условиях Севера // Труды КарНЦ РАН. 2013. №3. С.68 - 73.
7. Уфимцева М.Д. Закономерности накопления химических элементов высшими растениями и их реакции в аномальных биогеохимических провинциях // Геохимия. 2015. № 5. С. 450 - 465.
8. Гашкова Л.П., Чудиновская Л.А. Латеральное распределение элементов в ряду сопряжённых ландшафтов Бакчарского болота // Сб. науч. тр. междунар. конф. ENVIROMIS-2018. 05 - 11 июня 2018 С. 167 -170.
9. Енчилик П.Р., Асеева Е.Н., Семенков И.Н. Биологическое поглощение и биогеохимическая подвижность микроэлементов в лесных ландшафтах Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника // Проблемы региональной экологии. 2018. №4. С 93 - 98.
10. Аккумуляция и миграция тяжелых металлов в почвах и растениях в условиях антропогенного загрязнения городской среды / А. С. Петухов, Г.А. Кремлева, Г.А. Петухова, Н.А. Хритохин // Труды КарНЦ РАН. 2022. №3. С. 53 - 66.
11. Титов А.Ф., Казнина Н.М., Таланова В.В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2014. 194 с.
12. Khozeeva E.V., Zimina Yu.A., Sroslova G.A. Oxidative Stress of Plants: Chemistry, Physiology, Methods of Protection // Natural Systems and Resources. 2020. V. 10, (4). P. 30 - 43. DOI: https://doi.org/10.15688/ nsr.jvolsu. 2020.4.4
13. Виноградов А.П. О генезисе биогеохимических провинций // Тр. Биогеохим. лаб. 1960. №11. С. 3 - 7.
14. Ковальский В.В. Геохимическая экология. М.: Наука, 1974.
299 с.
15. Петрунина Н.С. Геохимическая экология растений в провинциях с избыточным содержанием микроэлементов (никеля, кобальта, меди, молибдена, свинца и цинка) // Тр. Биогеохим. лаб. 1974. №13. С. 57-117.
16. Ковалевский А. Л. Биогеохимических поиски рудных месторождений. М.: Недра, 1974. 143 с.
17. Серегин И.В. Распределение тяжелых металлов в растениях и их действие на рост: автореф. дис... д-ра биол. наук. М., 2009. 53 с.
18. Samecka-Cymerman A., Kolon K., Kempers A. J. Short shoots of Betula pendula Roth. as bioindicators of urban environmental pollution in Wroclaw (Poland) // Trees. 2009. V. 23. P. 923 - 929.
19. Kuzovkina Y., Knee M., Quigley M. Cadmium and Copper Uptake and Translocation in Five Willow (Salix L.) Species // International Journal of Phytoremediation. 2004. V.6(3). P. 269 - 287. DOI: 10.1080/162265104 90496726.
20. Petrovic J. Bioaccumulation of Arsenic and Cadmium in Birch and Lime from the Bor Region / S.C. Alagic [and others] // Arch Environ Contam Toxicol. 2013. V. 65. P. 671 - 682.
21. Корельская Т.А., Попова Л.Ф. Тяжелые металлы в почвенно-растительном покрове селитебного ландшафта города Архангельска // АиС. 2012. №7. С. 1 - 17.
22. Копылов И. С. Особенности геохимических полей и литогео-химические аномальные зоны Западного Урала и Приуралья // Вестник Пермского университета. Геология. 2011. № 1. С. 26 - 37.
23. Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах г. Орска / А.М. Русанов, Н.И. Прихожай, А.В. Тесля, Д.М. Турли-бекова // Вестник ОГУ. 2012. №4 (140). С. 226 - 230.
24. Касимов Н.С., Власов Д.В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2015. №2. С. 7 - 17.
25. Перельман А.И. Касимов Н.С. Геохимия Ландшафта: учеб. пособие. М.: Астрея, 1999. 768 с.
26. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская И.Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: учеб. пособие. М.: Высшая школа, 2006. 336с.
27. Айвазян А. Д. Геохимическая специализация флоры Алтая.: автореф. дис. ... канд. геогр. наук. М., 1974. 21 с.
28. Жевлаков М. В. О характере загрязнения отходов калийного производства // Сб. научн. тр. междунар. конф. и науч. сессии Горного института УрО РАН «Моделирование стратегии и процессов освоения георесурсов». 8 - 13 сентября 2003 г. Пермь: Горный институт УрО РАН. 2003. С.179-181.
29. Кудряшов А.И. Верхнекамское месторождение солей. Пермь: ГИ УрО РАН, 2001. 429 с.
30. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.
31. Ильин В. Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение Новосибирск: Наука, 1991. 151 с.
32. Техногенные поверхностные образования зоны солеотвалов и адаптация к ним растений / О.З. Еремченко, О.А. Четина, М.Г. Кусакина, И.Е. Шестаков. Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет, 2013. 148 с.
Малышкина Елизавета Евгеньевна, инж.-исследователь, theliono-fcintra@,gmail.com, Россия, Пермь, Естественнонаучный институт ПГНИУ,
Митракова Наталья Васильевна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр., [email protected], Россия, Пермь, Естественнонаучный институт ПГНИУ,
Перевощикова Анна Александровна, мл. науч. сотр,. [email protected], Россия, Пермь, Естественнонаучный институт ПГНИУ,
Хайрулина Елена Александровна, д-р геогр. наук, доц., вед. науч. сотр., [email protected], Россия, Пермь, Естественнонаучный институт ПГНИУ
BIOGEOCHEMICAL ASSESSMENT OF ANTHROPOGENIC LANDSCAPES
IN PERM KRAI
E.E. Malyshkina, N.V. Mitrakova, A.A. Perevoshchikova, E.A. Khayrulina
The results of determining the degree of trace elements uptake by birch (Betula sp.) growing in the impact area of liquid and solid halite wastes are presented. Trace elements in soil and birch leaves were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry. Analysis of the biological uptake coefficient showed that Zn, Mn and Cd were accumulated in birch leaves, while Cu, Sr, Mo, Sb, Pb were taken up. The biogeochemical cycle of the studied area has a cationophilic character. In soils there is an accumulation of Cd, Mn and Cu relative to the clark of lithosphere, also there is a dispersion of such elements as Be, Sr, Sb, Ba. Total contamination coefficient (Zc) showed that soils and TSF belong to the category of acceptable contamination, and according to Igeo index moderate Cd contamination was detected in all sampling points.
Key words: trace elements, biological uptake, halite waste, biogeochemical cycle, potash industry, pollution assessment.
Malyshkina Elizaveta Evgenievna, research engineer, thelionofcintra@,gmail. com, Russia, Perm, Natural Science Institute of PGNIU,
Mitrakova Natalya Vasilyevna, candidate of biology sciences, senior researcher, [email protected], Perm, Russia, Natural Science Institute of PGNIU,
Perevoshchikova Anna Aleksandrovna, junior researcher, [email protected], Perm, Russia, Natural Science Institute of PGNIU
Khayrulina Elena Aleksandrovna, doctor of geographic sciences, associate professor, leading researcher, elenakhay@,gmail. com, Perm, Russia, Natural Science Institute of PGNIU
Reference
I. Karpikov A.V., Zhelonkina D.E. Influence of industrial enterprises emissions on the atmosphere // Molodezhny vestnik IrSTU. 2021. Vol. 11. No. 3. pp.
64-69. 2. Dauvalter V.A., Kashulin N.A. Accumulation and migration of chemical elements in Arctic terrestrial and aquatic ecosystems in the zone of influence of emissions from the Pechenganikel Combine // Proceedings of the Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2018. No. 3. pp. 31-42.
3. Soils and soil cover in the zone of influence of Aerotechnogenic emissions of pulp and paper production / E.M. Lapteva [et al.] // Izvestiya Komi NC UrO RAS. 2021. No.5 (51).
4. Azarenko Yu. A. Formation of the microelement composition of soils in the climate of the Omsk region // Collection of scientific tr. national (All-Russian) scientific and practical conference, dedicated. to the 100th anniversary of the establishment of the educational laboratory of Agrometeorology of the Omsk State Agrarian University on March 23, 2016. Omsk: Omsk State Agrarian University, 2016. pp. 149-152.
5. Azarenko Yu.A. Ecological and agrochemical characteristics of the content of trace elements in the soil-plant system in the agrocenoses of the Omsk Irtysh region // Soils and the environment. 2018. Vol. 1. No. 2. pp. 52-66.
6. Vetchinnikova L.V., Kuznetsova T.Yu., Titov A.F. Features of the accumulation of heavy metals in the leaves of woody plants in urbanized territories in the conditions of the North // Proceedings of KarNTs RAS. 2013. No.3. pp. 68-73.
7. Ufimtseva M.D. Patterns of accumulation of chemical elements by higher plants and their reactions in abnormal biogeochemical provinces // Geochemistry. 2015. No. 5. pp. 450-465.
8. Gashkova L.P., Chudinovskaya L.A. Lateral distribution of elements in a number of conjugate landscapes of the Bakcharsky swamp // Collection of scientific tr. international conf. ENVIROMIS-2018: 05 - 11 June 2018 pp. 167-170.
9. Enchilik P.R., Aseeva E.N., Semenkov I.N. Biological absorption and biogeochemical mobility of trace elements in forest landscapes of the Central Forest State Natural Biosphere Reserve // Problems of regional ecology. 2018. No.4. Pp. 93-98.
10. Accumulation and migration of heavy metals in soils and plants under conditions of anthropogenic pollution of the urban environment / A.S. Petukhov, G.A. Kremleva, G.A. Petukhova, N.A. Hritokhin // Proceedings of KarSC RAS. 2022. No.3. p. 53 - 66.
II. Titov A.F., Kaznina N.M., Talanova V.V. Heavy metals and plants. Petrozavodsk: Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2014. 194 p.
12. Khozeeva E.V., Zimina Yu.A., Sroslova G.A. Oxidative Stress of Plants: Chemistry, Physiology, Methods of Protection // Natural Systems and Resources. 2020. V. 10, (4). P. 30 - 43. DOI: https://doi.org/10.15688/ nsr.jvolsu. 2020.4.4
13. Vinogradov A.P. On the genesis of biogeochemical provinces // Tr. Biogeochim. lab. 1960. No.11. pp. 3-7.
14. Kovalsky V.V. Geochemical ecology. M.: Nauka, 1974. 299 p.
133
15. Petrunina N.S. Geochemical ecology of plants in areas with an excessive content of trace elements (nickel, cobalt, copper, molybdenum, lead and zinc) // Tr. Biogeochim. lab. 1974. No.13. pp. 57-117.
16. Kovalevsky A.L. Biogeochemical searches for ore deposits. M.: Nedra, 1974.
143 p.
17. Seregin I.V. Distribution of heavy metals in plants and their effect on growth: abstract. diss... of Dr. biol. sciences. Moscow, 2009. 53 p
18. Samecka-Cymerman A., Kolon K., Kempers A. J. Short shoots of Betula pendula Roth. as bioindicators of urban environmental pollution in Wroclaw (Poland) // Trees. 2009. V. 23. P. 923 - 929.
19. Kuzovkina Y., Knee M., Quigley M. Cadmium and Copper Up-take and Translocation in Five Willow (Salix L.) Species // International Journal of Phytoremediation. 2004. V.6(3). P. 269 - 287. DOI: 10.1080/162265104 90496726.
20. Petrovic J. Bioaccumulation of Arsenic and Cadmium in Birch and Lime from the Bor Region / SC. Alagic [and others] // Arch Environ Contam Toxicol. 2013. V. 65. P. 671 - 682.
21. Korelskaya T.A., Popova L.F. Heavy metals in the soil and vegetation cover of the residential landscape of the city of Arkhangelsk // AiS. 2012. No.7. pp. 1 - 17.
22. Kopylov I. S. Features of geochemical fields and lithogeo-chemical anomalous zones of the Western Urals and the Urals // Bulletin of the Perm University. Geology. 2011. No. 1. pp. 26-37.
23. The content of gross and mobile forms of heavy metals in the soils of Orsk / A.M. Rusanov, N.I. Prikhozhai, A.V. Teslya, D M. turlibekova // Bulletin of OSU. 2012. No.4 (140). pp. 226-230.
24. Kasimov N.S., Vlasov D.V. Clarks of chemical elements as reference standards in ecogeochemistry // Bulletin of the Moscow University. Ser.5. Geography. 2015. No.2. pp. 7-17.
25. Perelman A.I. Kasimov N.S. Geochemistry of the Landscape: textbook. manual. M.: Astraea, 1999. 768 p.
26. Sadovnikova L.K., Orlov D.S., Lozanovskaya I.N. Ecology and environmental protection in chemical pollution: studies. stipend. Moscow: Higher School, 2006. 336s.
27. Ayvazyan A.D. Geochemical specialization of the Altai flora.: abstract. dis. ... candidate of Geographical Sciences. M., 1974. 21 p.
28. Zhevlakov M. V. On the nature of contamination of potash production waste // Collection of scientific tr. international conf. and scientific. Sessions of the Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences "Modeling strategies and processes for the development of geo-resources": September 8-13, 2003. Perm: Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2003. Pp.179-181.
29. Kudryashov A.I. Verkhnekamsk salt deposit. Perm: GI UrO RAS, 2001. 429 p.
30. Kabata-Pendias A., Pendias H. Trace elements in soils and plants. Moscow: Mir, 1989. 439 p.
31. Ilyin V. B. Heavy metals in the soil-plant system Novo-sibirsk: Nauka, 1991.
151p.
32. Technogenic surface formations of the salt dump zone and adaptation of plants to them / O.Z. Eremchenko, O.A. Chetina, M.G. Kusakina, I.E. Shestakov. Perm: Perm State National Research University, 2013. 148 p.
